Номер 8, страница 56, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

8. Каковы концентрация ионов водорода и водородный показатель в кислой среде?

Характер среды (кислая, нейтральная или щелочная) определяется соотношением концентраций ионов водорода $H^+$ и гидроксид-ионов $OH^-$ в водном растворе. Эти ионы образуются в результате обратимого процесса автопротолиза (самоионизации) воды: $H_2o \rightleftharpoons H^+ + OH^-$. При стандартной температуре 25o C произведение молярных концентраций этих ионов является постоянной величиной, называемой ионным произведением воды: $K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$. В чистой воде и любом нейтральном растворе концентрации этих ионов равны: $[H^+] = [OH^-] = \sqrt{10^{-14}} = 10^{-7}$ моль/л.

Концентрация ионов водорода в кислой среде

Кислой называется среда, в которой концентрация ионов водорода $[H^+]$ превышает концентрацию гидроксид-ионов $[OH^-]$. Исходя из постоянства ионного произведения воды, это условие выполняется, когда концентрация ионов водорода становится больше, чем в нейтральном растворе. Таким образом, для любой кислой среды молярная концентрация ионов водорода всегда будет больше $10^{-7}$ моль/л.

Например, если в растворе $[H^+] = 10^{-5}$ моль/л, среда является кислой, так как $10^{-5} > 10^{-7}$.

Водородный показатель в кислой среде

Для удобства работы с малыми значениями концентраций используется водородный показатель (pH). Он определяется как отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода: $pH = -\lg[H^+]$. Из этой формулы следует обратная зависимость: чем выше концентрация ионов $H^+$, тем ниже значение pH. Для нейтральной среды, где $[H^+] = 10^{-7}$ моль/л, pH равен $pH = -\lg(10^{-7}) = 7$. Поскольку в кислой среде $[H^+] > 10^{-7}$ моль/л, то логарифм этой величины будет больше -7, а отрицательный логарифм, соответственно, — меньше 7. Таким образом, для любой кислой среды значение водородного показателя всегда меньше 7.

Например, если $[H^+] = 10^{-5}$ моль/л, то $pH = -\lg(10^{-5}) = 5$, что меньше 7.

Ответ: В кислой среде концентрация ионов водорода $[H^+]$ больше $10^{-7}$ моль/л ($[H^+] > 10^{-7}$ моль/л), а водородный показатель (pH) меньше 7 ($pH < 7$).