Номер 5, страница 145 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Рассчитайте значение pH в растворе:

а) бромоводородной кислоты с молярной концентрацией $0,0001 \text{ моль}/\text{дм}^3$;

б) серной кислоты с молярной концентрацией $0,05 \text{ моль}/\text{дм}^3$.

а) бромоводородной кислоты с молярной концентрацией 0,0001 моль/дм³

Дано:

Молярная концентрация бромоводородной кислоты $C(HBr) = 0.0001 \text{ моль/дм}^3$.

Найти:

$pH$ раствора.

Решение:

Водородный показатель $pH$ (мера кислотности раствора) вычисляется по формуле:

$pH = -\lg[H^+]$

где $[H^+]$ – молярная концентрация ионов водорода в растворе, выраженная в моль/л (следует помнить, что $1 \text{ дм}^3 = 1 \text{ л}$).

Бромоводородная кислота ($HBr$) является сильной одноосновной кислотой. В водном растворе сильные кислоты диссоциируют нацело (полностью). Уравнение диссоциации $HBr$:

$HBr \rightarrow H^+ + Br^-$

Поскольку диссоциация полная, а кислота одноосновная, концентрация ионов водорода $[H^+]$ в растворе равна исходной молярной концентрации кислоты $C(HBr)$.

$[H^+] = C(HBr) = 0.0001 \text{ моль/дм}^3 = 10^{-4} \text{ моль/л}$

Теперь подставим значение концентрации ионов водорода в формулу для расчета $pH$:

$pH = -\lg(10^{-4}) = -(-4) = 4$

Ответ: $pH = 4$.

б) серной кислоты с молярной концентрацией 0,05 моль/дм³

Дано:

Молярная концентрация серной кислоты $C(H_2SO_4) = 0.05 \text{ моль/дм}^3$.

Найти:

$pH$ раствора.

Решение:

Серная кислота ($H_2SO_4$) является сильной двухосновной кислотой. В разбавленных растворах для упрощения расчетов принимают, что диссоциация по обеим ступеням проходит полностью.

Суммарное уравнение полной диссоциации:

$H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

Из уравнения реакции видно, что одна молекула серной кислоты при полной диссоциации образует два иона водорода ($H^+$). Следовательно, концентрация ионов водорода в растворе будет в два раза больше исходной молярной концентрации кислоты $C(H_2SO_4)$.

$[H^+] = 2 \cdot C(H_2SO_4) = 2 \cdot 0.05 \text{ моль/дм}^3 = 0.1 \text{ моль/л}$

Представим полученную концентрацию в виде степени десяти для удобства вычисления логарифма:

$[H^+] = 0.1 \text{ моль/л} = 10^{-1} \text{ моль/л}$

Рассчитаем значение $pH$:

$pH = -\lg[H^+] = -\lg(10^{-1}) = -(-1) = 1$

Ответ: $pH = 1$.