Номер 6, страница 312 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

6. Определите pH 0,1%-го раствора NaOH (плотность 1 г/мл).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Массовая доля раствора гидроксида натрия $\omega(\text{NaOH}) = 0,1\%$

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

$\omega(\text{NaOH}) = 0,1\% = 0,001$

$\rho = 1 \text{ г/мл} = 1000 \text{ г/л}$ (переводим в г/л для удобства расчета молярной концентрации)

Найти:

$pH$ раствора

Решение:

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание, которое в водном растворе полностью диссоциирует на ионы. Уравнение диссоциации: $$ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- $$ Это означает, что молярная концентрация гидроксид-ионов $[OH^-]$ в растворе равна молярной концентрации самого гидроксида натрия $C(\text{NaOH})$.

Водородный показатель ($pH$) связан с гидроксильным показателем ($pOH$) соотношением, вытекающим из ионного произведения воды (при стандартных условиях, 25 °C): $$ pH + pOH = 14 $$ Следовательно, для нахождения $pH$ нам нужно сначала рассчитать $pOH$, который определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов: $$ pOH = -\lg[OH^-] $$ Для этого необходимо найти молярную концентрацию раствора $NaOH$.

1. Вычислим молярную концентрацию ($C$) раствора $NaOH$. Её можно найти по формуле, связывающей массовую долю ($\omega$), плотность ($\rho$) и молярную массу ($M$): $$ C = \frac{\omega \cdot \rho}{M} $$

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

3. Теперь подставим все известные значения в формулу для молярной концентрации. Используем плотность в г/л и массовую долю в виде десятичной дроби: $$ C(\text{NaOH}) = \frac{0,001 \cdot 1000 \text{ г/л}}{40 \text{ г/моль}} = \frac{1 \text{ г/л}}{40 \text{ г/моль}} = 0,025 \text{ моль/л} $$

4. Так как $[OH^-] = C(\text{NaOH})$, то концентрация гидроксид-ионов составляет $[OH^-] = 0,025$ моль/л. Вычислим $pOH$: $$ pOH = -\lg[OH^-] = -\lg(0,025) \approx 1,60 $$

5. Наконец, определим $pH$ раствора: $$ pH = 14 - pOH = 14 - 1,60 = 12,4 $$

Ответ: $pH$ раствора $NaOH$ равен $12,4$.