Номер 5, страница 312 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 66. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 5, страница 312.

Условие.

5. Раствор сильной кислоты разбавили водой в 10 раз. Как изменилось значение pH раствора?

Решение.

Решение 2.

5. Водородный показатель pH — это мера кислотности водного раствора, которая определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода $[H^+]$.
$pH = -lg[H^+]$

Пусть начальная концентрация сильной кислоты (которая полностью диссоциирует в воде) равна $C_1$. Тогда начальная концентрация ионов водорода $[H^+]_1$ также равна $C_1$.
Начальное значение pH раствора составляет:
$pH_1 = -lg(C_1)$

При разбавлении раствора водой в 10 раз его объем увеличивается в 10 раз, а концентрация кислоты и, следовательно, концентрация ионов водорода, уменьшается в 10 раз. Новая концентрация ионов водорода $[H^+]_2$ будет:
$[H^+]_2 = \frac{C_1}{10}$

Найдем новое значение pH раствора:
$pH_2 = -lg([H^+]_2) = -lg\left(\frac{C_1}{10}\right)$

Используем свойство логарифмов $lg(a/b) = lg(a) - lg(b)$:
$pH_2 = -(lg(C_1) - lg(10))$
$pH_2 = -lg(C_1) + lg(10)$

Поскольку $-lg(C_1) = pH_1$ и $lg(10) = 1$, получаем:
$pH_2 = pH_1 + 1$

Таким образом, изменение pH составляет $ \Delta pH = pH_2 - pH_1 = 1 $.

Ответ: значение pH раствора увеличилось на 1.

6. Дано:

Массовая доля NaOH, $w(NaOH) = 0.1\%$

Плотность раствора, $\rho = 1 \text{ г/мл}$

$w(NaOH) = 0.001$
$\rho = 1 \text{ г/мл} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

pH - ?

Решение:

Гидроксид натрия (NaOH) — это сильное основание, которое в водном растворе диссоциирует полностью:
$NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-$
Поэтому концентрация гидроксид-ионов $[OH^-]$ равна молярной концентрации раствора NaOH.

1. Найдем молярную концентрацию $C_M$ раствора NaOH. Она вычисляется по формуле, связывающей массовую долю, плотность и молярную массу:
$C_M = \frac{w \cdot \rho}{M}$
где $M$ — молярная масса NaOH.

2. Рассчитаем молярную массу NaOH:
$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

3. Подставим известные значения в формулу для молярной концентрации. Для удобства расчетов представим плотность в г/л: $\rho = 1 \text{ г/мл} = 1000 \text{ г/л}$.
$C_M(NaOH) = \frac{0.001 \cdot 1000 \text{ г/л}}{40 \text{ г/моль}} = \frac{1 \text{ г/л}}{40 \text{ г/моль}} = 0.025 \text{ моль/л}$

4. Концентрация гидроксид-ионов равна молярной концентрации NaOH:
$[OH^-] = 0.025 \text{ моль/л}$

5. Рассчитаем гидроксильный показатель pOH:
$pOH = -lg[OH^-] = -lg(0.025) \approx 1.6$

6. Водородный (pH) и гидроксильный (pOH) показатели связаны соотношением (при 25°C):
$pH + pOH = 14$
Отсюда находим pH:
$pH = 14 - pOH = 14 - 1.6 = 12.4$

Ответ: pH раствора NaOH равен 12.4.