Номер 1, страница 56, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Чему равны концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов в воде при 25°C?

1. Дано:

Температура, $T = 25o C$

Перевод в СИ:

$T = 25 + 273,15 = 298,15 K$

Ионное произведение воды при данной температуре: $K_w = 1.0 \times 10^{-14}$ (величина справочная)

Найти:

Концентрацию ионов водорода $[H^+]$

Концентрацию гидроксид-ионов $[OH^-]$

Решение:

Вода является очень слабым электролитом и подвергается обратимой реакции автоионизации (автопротолиза), в ходе которой образуются ионы гидроксония $H_3O^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$. Упрощенно этот процесс записывают как диссоциацию на ионы водорода $H^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$:

$H_2o \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

Константа этого равновесия, называемая ионным произведением воды ($K_w$), представляет собой произведение молярных концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов. При температуре 25o C ее значение составляет $1.0 \times 10^{-14}$.

$K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14}$

В химически чистой воде среда нейтральная. Это означает, что концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны, так как при диссоциации одной молекулы воды образуется по одному иону каждого вида:

$[H^+] = [OH^-]$

Пусть $[H^+] = [OH^-] = x$. Тогда уравнение для ионного произведения воды можно записать в следующем виде:

$x \cdot x = x^2 = 1.0 \times 10^{-14}$

Чтобы найти значение $\text{x}$, необходимо извлечь квадратный корень из $1.0 \times 10^{-14}$:

$x = \sqrt{1.0 \times 10^{-14}} = 1.0 \times 10^{-7}$ моль/л

Таким образом, в чистой воде при 25o C концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны $1.0 \times 10^{-7}$ моль/л.

Ответ: В воде при 25o C концентрация ионов водорода $[H^+] = 1.0 \times 10^{-7}$ моль/л и концентрация гидроксид-ионов $[OH^-] = 1.0 \times 10^{-7}$ моль/л.