Электролитическая диссоциация. Кислотность среды. Индикаторы

Примеры

Примером электролитической диссоциации может служить раствор HCl. Водородные ионы, получившиеся при диссоциации, реагируют с водой, образуя гидроксидионы и поддерживая кислотность раствора:

HCl → H+ + Cl-

H+ + H2O → H3O+

Примером щелочи может служить раствор NaOH. При диссоциации диссоциируют ионы Na+ и OH-, которые вступают в реакцию с водой, образовывая гидроксидионы и уменьшая кислотность раствора:

NaOH → Na+ + OH-

OH- + H2O → H2O + OH-

Примером индикатора может служить фенолфталеин. Он используется в нейтральных и щелочных растворах. При наличии щелочи фенолфталеин окрашивается в розовый цвет, а в нейтральных растворах – без цвета.

Решение задач

В 100 мл раствора гидроксида натрия (NaOH) концентрацией 0,1 М было добавлено 50 мл раствора хлороводородной кислоты (HCl) концентрацией 0,05 М. Определите pH раствора после реакции.

Решение:

Начнем с определения количества веществ, добавленных в растворы:

n(HCl) = c(HCl) * V(HCl) = 0,05 М * 0,05 л = 0,0025 моль

n(NaOH) = c(NaOH) * V(NaOH) = 0,1 М * 0,1 л = 0,01 моль

Найдём количество веществ, оставшихся в растворе после реакции:

n(HCl) = 0,0025 моль

n(NaOH) = 0,01 — 0,0025 = 0,0075 моль

Так как HCl — кислота, то он реагирует с NaOH:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Таким образом, остаточными веществами являются NaCl и H2O. Воду можно считать нейтральной, так как она не влияет на кислотность раствора.

Теперь нам нужно найти количество воды, образовавшееся в результате реакции:

n(H2O) = n(HCl) = 0,0025 моль

Находим концентрацию Na+ и Cl-:

c(Na+) = n(Na+) / V(раствора) = 0,0075 моль / 0,15 л = 0,05 М

c(Cl-) = n(Cl-) / V(раствора) = 0,0025 моль / 0,15 л = 0,0167 М

Так как NaOH — щелочь, то он реагирует с HCl по уравнению:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Из уравнения видно, что количество Na+ = количество Cl-. Поэтому концентрации Na+ и Cl- будут одинаковыми и равными 0,0167 М.

Теперь мы можем вычислить pH с помощью уравнения Гуде-Гандельсмана:

pH = 1/2 * (pKа — log(c(H+)))

Для HCl pKа = -log(Kа) = -log(10^-3,65) = 3,65

c(H+) = 0,0167 М

pH = 1/2 * (3,65 — log(0,0167)) = 1,77

Ответ: pH раствора после реакции – 1,77.