Номер 3, страница 312 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 66. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 3, страница 312.

Условие.

3. Вычислите молярные концентрации ионов $H^+$ и $OH^-$ в растворах с $pH$, равным: а) 1.0; б) 5.5; в) 7.2; г) 13.0

Решение.

Решение 2.

Дано:

а) $pH = 1,0$

б) $pH = 5,5$

в) $pH = 7,2$

г) $pH = 13,0$

Ионное произведение воды $K_w = 1,0 \cdot 10^{-14}$ (при 25 °C)

Найти:

Молярные концентрации ионов $H^+$ и $OH^-$ ($[H^+]$ и $[OH^-]$) для каждого раствора.

Решение:

Для вычисления концентраций ионов будем использовать следующие формулы.
Концентрация ионов водорода $[H^+]$ связана со значением pH:
$[H^+] = 10^{-pH}$
Концентрация гидроксид-ионов $[OH^-]$ находится из ионного произведения воды ($K_w = [H^+][OH^-] = 1,0 \cdot 10^{-14}$):
$[OH^-] = \frac{K_w}{[H^+]} = \frac{10^{-14}}{[H^+]}$

а) Для раствора с $pH = 1,0$:

Концентрация ионов водорода:
$[H^+] = 10^{-1,0} = 0,1$ моль/л.
Концентрация гидроксид-ионов:
$[OH^-] = \frac{10^{-14}}{10^{-1,0}} = 10^{-13}$ моль/л.
Ответ: $[H^+] = 10^{-1}$ моль/л, $[OH^-] = 10^{-13}$ моль/л.

б) Для раствора с $pH = 5,5$:

Концентрация ионов водорода:
$[H^+] = 10^{-5,5} \approx 3,16 \cdot 10^{-6}$ моль/л.
Концентрация гидроксид-ионов:
$[OH^-] = \frac{10^{-14}}{10^{-5,5}} = 10^{-8,5} \approx 3,16 \cdot 10^{-9}$ моль/л.
Ответ: $[H^+] = 10^{-5,5}$ моль/л ($\approx 3,16 \cdot 10^{-6}$ моль/л), $[OH^-] = 10^{-8,5}$ моль/л ($\approx 3,16 \cdot 10^{-9}$ моль/л).

в) Для раствора с $pH = 7,2$:

Концентрация ионов водорода:
$[H^+] = 10^{-7,2} \approx 6,31 \cdot 10^{-8}$ моль/л.
Концентрация гидроксид-ионов:
$[OH^-] = \frac{10^{-14}}{10^{-7,2}} = 10^{-6,8} \approx 1,58 \cdot 10^{-7}$ моль/л.
Ответ: $[H^+] = 10^{-7,2}$ моль/л ($\approx 6,31 \cdot 10^{-8}$ моль/л), $[OH^-] = 10^{-6,8}$ моль/л ($\approx 1,58 \cdot 10^{-7}$ моль/л).

г) Для раствора с $pH = 13,0$:

Концентрация ионов водорода:
$[H^+] = 10^{-13,0}$ моль/л.
Концентрация гидроксид-ионов:
$[OH^-] = \frac{10^{-14}}{10^{-13,0}} = 10^{-1} = 0,1$ моль/л.
Ответ: $[H^+] = 10^{-13}$ моль/л, $[OH^-] = 10^{-1}$ моль/л.