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

2. Что называется ионным произведением воды?

2. Ионным произведением воды ($K_w$) называется произведение концентраций ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^−$) в воде или водном растворе при заданной температуре.

Вода, хотя и является очень слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует на ионы. Этот процесс называется автопротолизом или самоионизацией воды и представляет собой обратимое равновесие:

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

Более точно этот процесс описывается как перенос протона от одной молекулы воды к другой с образованием иона гидроксония ($H_3O^+$) и гидроксид-иона ($OH^−$):

$2H_2o \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$

Для упрощения обычно используют первую запись, понимая под $H^+$ ион гидроксония.

Согласно закону действующих масс, константа равновесия этой реакции ($K_c$) равна:

$K_c = \frac{[H^+][OH^-]}{[H_2O]}$

Поскольку вода диссоциирует в очень малой степени, концентрацию недиссоциированных молекул воды ($[H_2O]$) можно считать постоянной величиной (около $55,5$ моль/л). Если объединить две постоянные величины ($K_c$ и $[H_2O]$) в одну, мы получим новую константу — ионное произведение воды ($K_w$):

$K_w = K_c \cdot [H_2O] = [H^+][OH^-]$

Значение ионного произведения воды зависит от температуры. При повышении температуры диссоциация воды усиливается, и $K_w$ возрастает. При стандартной температуре $25^\circ C$ ($298$ К) значение ионного произведения воды составляет:

$K_w = 1,0 \cdot 10^{-14} \text{ (моль/л)}^2$

В химически чистой (нейтральной) воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны друг другу:

$[H^+] = [OH^-] = \sqrt{1,0 \cdot 10^{-14}} = 1,0 \cdot 10^{-7}$ моль/л (при $25^\circ C$).

Ионное произведение воды — фундаментальная константа, которая сохраняет свое значение не только для чистой воды, но и для любых разбавленных водных растворов кислот, оснований и солей при постоянной температуре. Это означает, что если в растворе увеличивается концентрация ионов $H^+$, то концентрация ионов $OH^−$ должна уменьшиться, чтобы их произведение оставалось равным $K_w$, и наоборот.

Ответ: Ионное произведение воды ($K_w$) — это произведение молярных концентраций ионов водорода ($H^+$) и гидроксид-ионов ($OH^−$) в воде или водном растворе. Эта величина является константой при данной температуре. При стандартной температуре $25^\circ C$ значение ионного произведения воды составляет $K_w = [H^+][OH^-] = 1,0 \cdot 10^{-14} \text{ (моль/л)}^2$.