«Водородный показатель». 11-й класс (интегрировнный урок химии и математики с применением ИКТ)

Вода — слабый амфотерный электролит.

Уравнение ионизации воды с учетом гидратации ионов водорода Н+ таково:

image

Без учета гидратации ионов Н+ уравнение диссоциации воды имеет вид:

image

Как видно из второго уравнения, концентрации ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН в воде одинаковы. При 25оС [Н+] = [ОН] = 10-7 моль/л.

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов называется ионным произведением воды (KH2O).

KH2O= [H+]∙[OH]

KH2O — величина постоянная, и при температуре 25оС

KH2O = 10-7∙10-7 = 10-14

В разбавленных водных растворах электролитов, как и в воде, произведение концентраций ионов водорода Н+ и гидроксид-ионов ОН — величина постоянная при данной температуре. Ионное произведение воды дает возможность для любого водного раствора вычислить концентрацию гидроксид-ионов ОН, если известна концентрация ионов водорода Н+, и наоборот.

Среду любого водного раствора можно охарактеризовать концентрацией ионов водорода Н+ или гидроксид-ионов ОН .

В водных растворах различают три типа сред: нейтральную, щелочную и кислую.

Нейтральная среда — это среда, в которой концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов:

+] = [OH] = 10-7 моль/л

Кислая среда — это среда, в которой концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксид-ионов:

+] > [ОН], [H+] > 10-7 моль/л

Щелочная среда — это среда, в которой концентрация ионов водорода меньше концентрации гидроксид-ионов:

[H+]< [OH],       [H+]< 10-7 моль/л

Для характеристики сред растворов удобно использовать так называемый водородный показатель рН (пэ-аш).

Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: рН = -lg[H+].

Например, если [H+] = 10-3 моль/л, то pН = 3, среда раствора — кислая; если [Н+] = 10-12 моль/л, то pН = 12, среда раствора — щелочная:

Чем рН меньше 7, тем больше кислотность раствора. Чем рН больше 7, тем больше щелочность раствора.

Зависимость между концентрацией ионов Н+, величиной рН и средой раствора показана на следующей схеме:

Существуют различные методы измерения рН. Качественно характер среды водных растворов электролитов определяют с помощью индикаторов.

Индикаторами называются вещества, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды растворов, т. е. рН раствора.

На практике применяют индикаторы лакмус, метиловый оранжевый (метилоранж) и фенолфталеин. Они изменяют свою окраску в малом интервале рН: лакмус — в интервале рН от 5,0 до 8,0; метилоранж — от 3,1 до 4,4 и фенолфталеин — от 8,2 до 10,0.

Изменение цвета индикаторов показано на схеме:

Заштрихованные области показывают интервал изменения окраски индикатора.

Изменение цвета окраски индикатора метилоранж в зависимости от кислотности среды

Кроме указанных выше индикаторов, применяют также универсальный индикатор, который можно использовать для приблизительного определения рН в широком интервале от 0 до 14.

Величина рН имеет большое значение в химических и биологических процессах, так как в зависимости от характера среды эти процессы могут протекать с разными скоростями и в разных направлениях.

Поэтому определение рН растворов очень важно в медицине, науке, технике, сельском хозяйстве. Изменение рН крови или желудочного сока является диагностическим тестом в медицине. Отклонения рН от нормальных, величин даже на 0,01 единицы свидетельствуют о патологических процессах в организме. Постоянство концентраций ионов водорода Н+ является одной из важных констант внутренней среды живых организмов.

Так, при нормальной кислотности желудочный сок имеет рН 1,7; рН крови человека равен 7,4; слюны — 6,9. Каждый фермент функционирует при определенном значении рН: каталаза крови при рН 7 пепсин желудочного сока — при рН 1,5—2; и т. д.

Сундук идей – это сайт, где вы найдете лучшие и интересные решения для вашего дома. Переходите и подписывайтесь.

Содержание

Вода для тела является вторым по необходимости компонентом после воздуха. Все клетки, органы и ткани организма содержат этот важный компонент. Поэтому все вещества, изменяющие её состав влияют на весь организм в целом. Одним из важнейших показателей качества воды является водородный показатель — рН (по-русски произносится «пэ-аш»).

Что такое рН воды, как он появился (кто открыл) и зачем нужен

Водородный показатель является мерой активности ионов водорода, через которую количественно выражается кислотность жидкости. Он равен модулю (с противоположным знаком) десятичного логарифма активности водородных ионов, единица измерения — моль на один литр.

Понятие «водородный показатель раствора» и шкала рН были предложены в 1909 году датским химиком С.П.Л. Сёренсеном, руководителем химико-физиологической лаборатории Карлсберга в Копенгагене. Свои исследования учёный опубликовал одновременно в двух статьях, напечатанных в Германии и во Франции.

Уровень рН воды отражает её кислотно-щелочное равновесие, которое оказывает огромное влияние на биохимические реакции, протекающие в водной среде. Соответственно, от того, какую воду употребляет человек, зависит качество многих процессов в его организме. Так, например, концентрация ионов водорода в растворе зачастую влияет на биологическую активность нуклеиновых кислот и белков, их физико-химические свойства.

Справка: для большинства животных и растений, обитающих в воде, пригодным для жизни является специфический уровень кислотности. Даже незначительное её изменение приводит к их гибели. При значении водородного показателя ниже 4 или свыше 10 погибает почти вся рыба, а многие животные не выживают в среде, где рН менее 3 и больше 11.

Как измеряют рН воды и какие есть примеры показателя?

Для измерения кислотно-щелочного равновесия растворов широкое применение нашли несколько методик. Грубую оценку можно произвести при помощи индикаторов, измерить точно рН-метром или определить аналитическим путём — кислотно-основным титрованием.

  • Для приблизительной оценки концентрации ионов водорода чаще всего применяют красители органического происхождения, цвет которых зависит от кислотности среды. Самыми распространёнными индикаторами являются: лакмус, метилоранж, фенолфталеин и др. Они способны находиться в двух формах различной окраски: в основной или в кислотной. При контакте с водой цвет каждого из красителей изменяется в своём интервале кислотности, составляющем обычно 1 — 2 единицы. Существуют индикаторные полоски как на основе одного из веществ-красителей, так и «универсальные» — со смесью из нескольких индикаторов. Преимущество этого метода — дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Для того, чтобы узнать значение рН жидкости, необходимо лишь погрузить в неё индикаторную полоску и получившийся цвет сравнить со шкалой на упаковке. Но этот метод обладает достаточно большой погрешностью.
  • При помощи специального прибора, рН-метра, можно измерять «водородный показатель» с большей точностью (до 0,01 единицы рН) и в более широком диапазоне. Пробу воды объёмом 20 — 30 мл отбирают в стакан или колбу. Затем датчик прибора, предварительно обмытый дистиллированной водой, погружают в раствор. Значение рН жидкости оценивают по шкале прибора. Точность измерений зависит от регулярной калибровки прибора с помощью стандартных растворов с заданной величиной рН. Данный метод точен, быстр, достаточно прост, но более затратен материально и требует наличия некоторых навыков работы с лабораторной техникой и химическими растворами.
  • Точные результаты получают методом кислотно-основного титрования. Но его можно реализовать только в условиях лаборатории. К исследуемой жидкости по одной капле добавляют раствор заданной концентрации (титрант). Начинает протекать химическая реакция. При помощи индикатора выделяют момент, когда титранта достаточно для полного завершения реакции. По количеству добавленного титранта и его концентрации определяют кислотность исследуемого раствора.

В зависимости от значения рН воду подразделяют на следующие типы:

Тип воды

Величина рН

Сильнокислые воды

менее 3

Кислые воды

от 3 до 5

Слабокислые воды

от 5 до 6,5

Нейтральные воды

от 6,5 до 7,5

Слабощелочные воды

от 7,5 до 8,5

Щелочные воды

от 8,5 до 9,5

Сильнощелочные воды

более 9,5

Градация кислотности разных жидкостей

Какая должна быть нормальная рН у питьевой воды и почему?

Специалисты утверждают, что кислотно-щелочной баланс питьевой воды и человеческой крови (в здоровом организме — 7,5) должны быть примерно на одном уровне. Исходя из этого лучшей считается вода, обладающая кислотностью в пределах 7 — 7,5. Употребление такой жидкости положительно влияет на обмен веществ и кислородный обмен, повышает продолжительность и качество жизни.

Нарушение кислотно-щелочного равновесия внутренней среды человеческого организма пагубно сказывается на его здоровье. К примеру, сдвиг уровня рН в меньшую сторону может привести к ряду серьёзных патологий. Такое изменение говорит о том, что в организме развивается кислотная среда, при которой возможны болезни ЖКТ, нарушение обмена веществ и т.д. Чрезмерное повышение показателя ведёт к образованию щелочной среды, что также может вызвать ряд недугов — проблемы с пищеварением, снижение иммунитета и другие.

Интересно: кислотно-щелочное равновесие крови можно оценить по цвету конъюнктивы в уголках глаз. Если оно в норме, то конъюнктива ярко-розовая. Бледно-розовый оттенок свидетельствует о том, что рН сдвинут в сторону кислотности. Тёмно-розовая конъюнктива «говорит» о защелачивании крови. Изменения цвета слизистой оболочки глаз можно оценивать через 80 секунд после употребления внутрь тех или иных веществ.

Согласно СанПиН питьевая вода должна иметь рН из диапазона 6 — 9 единиц.

Вода с повышенной кислотностью весьма агрессивно действует на внутренние стенки металлических труб водопровода, увеличивая скорость их коррозии. В результате металлы и ржавчина растворяются в воде, следовательно свинца, меди и железа в ней становится больше. Регулярное употребление такой воды приводит к скоплению токсичных металлов в организме, в итоге возникают риски для здоровья.

ВАЖНО: При значении рН выше 11 вода может навредить здоровью человека — вызвать раздражение кожных покровов и слизистых оболочек.

Колебания уровня рН питьевой воды могут способствовать формированию на стенках труб биоплёнки, представляющей собой сообщество микроорганизмов (бактерий). Результатом взаимодействия биоплёнки с материалом трубы и продуктами коррозии становятся микросреды, которые изменяют микробиологические и химические показатели воды. Лабораторный анализ водопроводной воды с пониженной кислотностью может показать наличие цист патогенных бактерий.

СПРАВКА: Водородный показатель пресных речных вод обычно находится в пределах 6,5 — 8,5; атмосферных осадков — 4,6 — 6,1; воды из болота — 5,5 — 6,0; морской воды — 7,9 — 8,3. Таким образом, в природных условиях кислотно-щелочной баланс воды колеблется в допустимом диапазоне и не оказывает значительного влияния на её потребительские свойства.

Можно ли как-то повлиять на рН воды, которую мы пьем?

В домашних условиях кислотность питьевой воды можно регулировать используя водяные фильтры, в комплект которых входят специальные картриджи.

  • Для понижения кислотности используют картриджи-минерализаторы. Они содержат медленно растворимые минералы, проходя через которые вода обогащается полезными щелочными элементами.
  • Мембраны обратного осмоса, уменьшающие содержание минералов в воде, сдвигают уровень рН в сторону повышения кислотности. Ионообменные материалы природного (например, доломит) или синтетического (ионообменные смолы, находящиеся в водородной форме) происхождения также подкисляют воду.

Кислотно-щелочной баланс — один из основных показателей качества питьевой воды, его оптимальный уровень составляет 7 — 7,5. Каждому человеку важно следить за показателем рН потребляемой воды. Существующие методы диагностики позволяют оценить её кислотность даже в домашних условиях, а специальные фильтры — скорректировать показатель до нормального уровня.

Часто на этикетках товаров можно встретить надпись «не нарушает pH-баланс», а из рекламы услышать информацию о важности показателя pH. Так что же на самом деле представляет собой этот pH, почему он так важен и какую роль играет в нашей повседневной жизни?  

Читайте в этой статье:

Что такое pH и какая его норма для воды

Как измерить pH воды

pH в организме человека

Определение и норма pH для воды

pH — это водородный показатель вещества, который отражает его кислотность. Аббревиатура образована от лат. potentia hydrogeni — сила водорода. Уровень pH отвечает за свойства и качество воды. Нормальным и оптимальным показателем уровня pH питьевой воды считается промежуток от 7,0 до 8,0. Такую воду ещё называют нейтральной. Если показатель будет выше 7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при пониженном показателе (меньше 7) — кислую. 

Таким образом, различают следующие воды: слабощелочные, щелочные, сильнощелочные, слабокислые, кислые, сильнокислые и нейтральные. Для каждого вида воды есть свой pH-показатель:

сильнокислые воды < 3 (лимонный сок)

кислые воды 3 — 5 (пиво, вино, апельсиновый сок)

слабокислые воды 5 — 6.5 (чёрный кофе, молоко)

нейтральные воды 6.5 — 7.5 (чистая вода при от 100 до 22°С)

слабощелочные воды 7.5 — 8.5 (чистая вода при 0°С)

щелочные воды 8.5 — 9.5 (раствор пищевой соды)

сильнощелочные воды > 9.5-11 (хлорная известь, нашатырный спирт)

Показатель pH 0 — это уже кислота, а pH больше 14 — щелочь.  

В составе щелочной воды преобладают натрий, гидрокарбонатные ионы и магнезия, что смещает её кислотность в щелочную сторону и придаёт ей иные свойства.

Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 единиц. Если человек будет употреблять воду с отклонением нормы показателя, то это плохо скажется на его здоровье и самочувствии. 

Измерение уровня pH

Измерение возможно с помощью специальных индикаторов или с помощью специального электронного измерителя (его называют рН-мером). Однако, наиболее популярным методом измерения является лакмусовый индикатор. 

Принцип действия таков: небольшое количество воды наливается в одноразовый стаканчик или специальную пробирку (иногда идёт в наборе с тестом) и в неё капается несколько капель реактива. При взаимодействии с водой образуется определённый цвет (в зависимости от уровня pH воды). Расшифровать результаты довольно просто — в комплекте есть специально разработанная колориметрическая шкала с указанием значений pH.

Достаточно просто сравнить цвет тестируемой воды (или любой другой жидкости) с колориметрической шкалой и определить уровень pH в воде. 

Норма pH для поверхностных водных систем составляет 6,5–8,5, а для подземных — 6–8,5.

Уровень pH и здоровье

В нашем организме очень важно поддерживать водно-солевой и кислотно-щелочной баланс. От этого зависит здоровье и самочувствие человека. Если уровень кислотности в нашем организме повысится, то усилится рост патогенной флоры (благоприятной среды для множества бактерий). В щелочной среде они как правило, не выживают. 

В организме человека много биологических жидкостей — кровь, желудочный сок, моча, слюна т.д. Врачи часто определяют их уровень pH для проверки здоровья пациента и диагностирования болезни. Например, при заболевании гастритом человек обязательно должен знать, какой именно у него гастрит: с повышенной или пониженной кислотностью — от этого зависят методы лечения и самочувствие больного. 

Для того, чтобы поддерживать оптимальный кислотно-щелочной баланс в организме, здоровому человеку нужно правильно питаться и пить чистую качественную воду с нормальным нейтральным или слабощелочным уровнем pH.

Будьте здоровы! 

© Журнал «Аква Мелоди»

Дата публикации: 26.06.2019 

Воды, с повышенным pH: 

Пример 79

Каково значение pH раствора, концентрация ионов которого равна моль/л ?

Решение:

откуда

Пример 80

Какова концентрация ионов водорода и ионов гидроксила раствора, pH которого равен 10,3?

Решение:

По таблицам логарифмов находим: моль/л. Так как , определяем :

Пример 81

Определить pH растворов сильных электролитов:

а) 0,1 молярного раствора (а = 0,92; f = 0,79);

б) 0,01 молярного раствора (а = 0,93; f = 0,90).

Решение:

1) Для 0,1 молярного раствора находим:

где — степень диссоциации;

Затем определяем:

где а — активность, т.е. проявляющаяся концентрация ионов;

с — реальная концентрация;

f — коэффициент активности, для очень разбавленных растворов , тогда а ~ с.

Активность ионов водорода находим по формуле

Определяем pH раствора, причем вместо реальной концентрации используем активность:

2) Для 0,01 молярного раствора КОН:

Пример 82

Определить pH 0,6 молярного раствора

Решение:

Для слабого электролита расчет pH производится по величине константы дисоциации . И так как величины концентраций очень малы, активность

тогда

где — равновесная концентрация, однако в связи со слабой диссоциацией принимают ее равной общей концентрации молекул кислоты, как диссоциированных, так и недиссоциированных:

Задача № 2. Расчеты по произведению растворимости.

Пример 83

Рассчитать произведение растворимости , если его растворимость равна г/л.

Решение:

Для выражения растворимости малорастворимых веществ чаще всего используются два способа ее выражения.

1. Растворимость в граммах на литр раствора

где — растворимость вещества, г/л;

— масса растворенного вещества, г;

— объем раствора, мл.

Тогда концентрация какого-либо иона растворенного вещества определяется по формуле

где М — молярная масса растворенного вещества;

i — индекс иона в формуле.

2. Растворимость в молях молекул растворенного вещества на литр раствора

где — растворимость, моль/л.

Тогда концентрация какого-либо иона растворенного вещества определяется по формуле

В настоящей задаче растворимость выражена в граммах на литр. Вычислим концентрацию ионов и ионов ОН в насыщенном растворе :

Найдем произведение растворимости :

Пример 84

Определить концентрацию ионов и растворимость , выраженную в граммах на литр насыщенного раствора

Решение:

Примем концентрацию равной X, тогда = 2Х, так как диссоциация одной молекулы дает один ион и два иона .

Определим растворимость соли в граммах на литр:

где С — концентрация какого-либо иона;

i — его индекс.

Пример 85

Будет ли наблюдаться осаждение сульфата кальция при смешивании одинаковых объемов 0,002 молярного раствора и 0,004 молярного раствора ? Если в этих условиях осаждение не будет наблюдаться, какова должна быть концентрация в исходном растворе, чтобы началось осаждение ?

Решение:

Условие осаждения осадков следующее:

Определяем концентрации ионов в полученном растворе.

Для упрощения расчетов принимаем для рассмотренных солей. При смешении одинаковых объемов обоих растворов общий объем полученного раствора удваивается, а значит, первоначальная концентрация растворенных веществ уменьшается вдвое.

Произведение концентраций ионов

Произведение растворимости

Произведение концентраций ионов ниже, чем произведение растворимости , таким образом, образование осадка наблюдаться не будет.

Чтобы наблюдалось осаждение должно выполняться следующее условие:

Таким образом, концентрация ионов кальция должна быть выше моль/л, а в исходном растворе (до разбавления) она должна быть выше моль/л, чтобы наблюдалось осаждение .

Пример 86

Что произойдет, если в 1 л насыщенного раствора

добавить 2 л 3-молярного раствора ?

Решение:

Определяем, прежде всего, концентрацию ионов в исходном растворе:

После добавления в исходный раствор 2 л 3-молярного раствора концентрация ионов свинца уменьшится:

Концентрация в полученном растворе

Определяем концентрацию образующихся от диссоциации молекул ионов в полученном растворе, пренебрегая концентрацией ионов , внесенных , из-за ее малой величины.

Произведение концентраций что выше.

чем произведение растворимости .

Таким образом, будет наблюдаться осаждение . Теперь можно рассчитать массу полученного осадка .

Для этого определим концентрацию ионов свинца в насыщенном растворе после осаждения :

Так как концентрация ионов в полученном растворе до осаждения была 0,013 моль/л, то концентрация ионов свинца, образовавших осадок, будет следующей:

Это соответствует следующей концентрации РЬ, дающей осадок:

Определяем массу осадка:

Пример 87

Можно ли полностью осадить ионы , добавляя до концентрации ионов , равной 2 моль/л ? Если нет, то какой должна быть концентрация ионов , чтобы осаждение ионов было полным?

Решение:

В аналитической химии принято считать полным осаждение ионов при их концентрации ниже моль/л. Определяем концентрацию ионов в полученном растворе:

моль/л, а значит, осаждение ионов считается неполным.

Для полного осаждения ионов должно выполняться следующее условие: моль/л, тогда

Практически такую концентрацию достичь невозможно.

Таким образом, полностью осадить ионы ионами невозможно.

Пример 88

В каком направлении смещено равновесие следующих ионообменных реакций:

Решение:

Рассмотрим на примере последней реакции.

Равновесие ионообменных реакций с участием малорастворимых веществ смещено в сторону образования вещества с меньшим произведением растворимости.

Равновесие данной реакции смещено в сторону образования , так как посылает в раствор меньшее число ионов , чем :

Задача 76.85

Написать молекулярные и ионные уравнения гидролиза следующих солей: . Указать характер среды водных растворов этих солей.

Решение:

Вначале определяется природа соли.

Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой и, наоборот, сильным основанием и слабой кислотой, подвергаются частичному гидролизу, в большинстве случаев преимущественно по I ступени, при этом в уравнении гидролиза ставятся две стрелки в противоположных направлениях , указывающие на незначительное протекание гидролиза.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается.

Для написания ионного уравнения гидролиза применяют те же правила, что и при написании ионных уравнений любых ионообменных реакций: мало-диссоциируемые молекулы или ионы записывают в неизменном виде, тогда как молекулы сильных электролитов записывают в виде ионов.

1. — соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой:

, среда щелочная.

2. — соль, образованная сильным основанием и слабой двухосновной кислотой.

Гидролиз протекает преимущественно по I ступени:

, среда щелочная.

По II ступени гидролиз практически не протекает, равновесие сильно смещено влево:

pH > 7, среда слабощелочная.

3. — соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием:

4. — соль, образованная сильной кислотой и слабым двухкислотным основанием.

Гидролиз протекает преимущественно по I ступени:

По II ступени гидролиз практически не протекает, равновесие сильно смещено влево:

5. — соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой. Подвергается полному гидролизу:

, среда, близкая к нейтральной.

6. — соль, образованная сильной кислотой и сильным основанием:

, среда нейтральная.

Задача 64

Рассчитать константу гидролиза и pH водных растворов следующих солей:

Решение:

1) Для соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием,

Находим в справочнике:

Выражение константы гидролиза:

Так как , то

Предположив, что соль диссоциирует полностью, вместо подставляем :

2) Для соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием,

Находим в справочнике:

Выражение константы гидролиза имеет вид

Так как , то

Предположив, что соль диссоциирует полностью, вместо подставляем []:

3) Для соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой,

Находим в справочнике:

Химическое равновесие смещено в сторону продуктов гидролиза.

Характер среды слабощелочной, так как образуются в равном количестве, причем сила намного больше, чем HCN:

Рассчитаем концентрацию в состоянии равновесия.

В начальный момент концентрации следующие:

В состоянии равновесия:

В состоянии равновесия концентрации следующие:

Производим расчет pH, используя выражение константы диссоциации

Предположив, что диссоциирует полностью, вместо подставляем концентрацию , так как количество ионов, полученных при диссоциации , ничтожно мало по сравнению с количеством ионов , полученных при диссоциации :

. Среда слабощелочная.

Задача 65

Написать уравнение совместного гидролиза двух солей: .

Решение:

Так как данные соли противоположного типа — образована слабым основанием и сильной кислотой, a образована сильным основанием и слабой кислотой, то при растворении в воде они дают разную реакцию растворов:

При сливании растворов происходит взаимная нейтрализация:

Это смещает оба равновесия вправо, и становятся возможными следующие стадии гидролиза:

В итоге происходит полный гидролиз:

Эти задачи взяты со страницы решения задач по неорганической химии:

Задачи с решением по неорганической химии

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Задачи с решениями на концентрацию растворов
Задачи с решениями на электролитическую диссоциацию
Задачи с решениями на окислительно-восстановительные (ов) реакции
Задачи с решениями на электрохимические расчеты
  • Еньшина Ирина Владимировна, учитель химии
  • Колобова Светлана Владимировна, зам. директор по УВР, учитель математики

Разделы:Химия

Класс:11

Тип: интегрированный урок химии и математики, с применением ИКТ (Приложение 1).Цель: сформировать понятие о pH, ионном произведении воды, константе её диссоциации.Оборудование: слайды, проектор, компьютер.Реактивы: H2O, растворы индикаторов, кислот, щелочей.Ход урока

Организационный момент.

Цель и задачи.

Устный опрос по теме “Вода””.

Объяснение нового материала.

Водородный показатель

Вода – слабый электролит, диссоциирующий на ионы H+ и OH — анионы.

Этому процессу соответствует константа диссоциации воды:

,

так как диссоциирует ничтожная часть молекул воды, то [H2O] – постоянная величина,

Кд* [H2O] = К H2O = [H+] [OH] – ионное произведение воды,

К H2O = 1*10-14 (при 25° С)

К H2O – величина постоянная. Зная [H+] , можно вычислить [OH] и наоборот.

При [H+] = [OH] = 10 -7 моль/л – среда нейтральная

При [H+] > [OH], [H+ ] > 10-7 моль/л – среда кислая

При [H+] < [OH], [H+ ] < 10-7 моль/л – среда щелочная

Для характеристики среды растворов используют водородный показатель pH , который определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода [H+]

pH = — lg [H+]

если pH = 7 – среда нейтральная

pH > 7 — среда щелочная

pH < 7 — среда кислотная

В частности, при 25°С pH + pOH = pH2O = 14

Определить pH можно с помощью индикаторов.

Индикатор – вещество, способное существовать в двух формах – кислой и щелочной, в которых он имеет различную окраску.Учитель химии демонстрирует изменение цвета индикатора в зависимости от среды растворов на примере лакмуса, метилового оранжевого, фенолфталеина.Учитель математики:

Что же такое логарифм?

Слайд

lg 1=0 lg 105 =5 lg 10-2 =-2 lg a*b = lga + lgb lg a/b =lga – lgb lg an = n(lga)

lg a1/n =1/n(lga)

Вычисление десятичного логарифма на калькуляторе.

Учитель химии:

Вычислим pH нейтрального раствора, т.е. раствора, когда [H+] = [OH] = 1*10-7

pH = -lg [H] = -lg (1*10-7) = — lg1 + (-lg 10-7 )= 0 +7*1=7=> pH нейтрального раствора равен 7

Задача 1. Вычислите значения pH для двух растворов из предыдущей задачи: вычислить [H+] в растворе:

где

а) [OH] = 0,01 моль/л => [H+] = 1*10-12 раствор щелочной

б) [OH] = 2*10-9 моль/л => [H+] = 5*10-5 раствор кислый

Слайд: Решение:

а) в первом случае установлено, что [H+] = 1*10-12

pH = -lg (1*10-12 )= -(-12)=12

среда = ?

б) для второго раствора [H+] = 1*10-6

pH = -lg (5*10-6)= -(lg5 + lg10-6 ) = -(0,699-6) = 5,3

среда = ?

Слайд:Задача 2. Определите pH раствор с [H+] = 0,015М (моль/л)Слайд:

Решение:

pH = -lg[H+] = -lg 0,015 = -lg (1,5*10-2 ) = -lg 1,5 – lg (10-2 ) = -0,18 +2 =1,82

pH < 7, среда кислая

Вывод:

Кислотно — основные свойства имеют большое значение практически во всех областях народного хозяйства.

  1. От кислотности или основности воды очень сильно зависит разложение химических загрязнителей в сточных водах, скорость коррозии металлических предметов, находящихся в воде, а также пригодность водной среды к обитанию в ней рыб и растений.

  2. pH крови человека в норме 7,34 – 7,44 уменьшение этой величины ниже 6,8 и увеличение их до 8,0 приводит к гибели организма.

Таблица 1

pH некоторых жидкостей

раствор

pH

раствор

pH

Томатный сок

Вода

Кровь

Раствор соды Na2CO3 (1% — ный)

Нашатырный спирт

Известковая вода

Раствор гидроксида натрия (14%-ный)

4,1

7,0

7,4

11,6

11,9

12,9

15,0

Черный кофе

Слёзы

Желудочный сок

Сок щавеля

Яблочный сок:

“Антоновка”

“Коричное”

Соляная кислота (37%-ная)

5,0

7,0

1,4

3,7

2,5

3,7

-1,1

Задача 3. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, pH которого равен 4,60.

Решение. Согласно условию задачи, -lg[H+] = 4,6. Следовательно lg[H+] = -4,60 = 5,40. Отсюда по таблице логарифмов находим [H+] = 2,5*10-5 моль/л.

Задача 4. Чему равна концентрация гидроксид – ионов в растворе, pH которого равен 10,80?

Решение. Из соотношения pH + pOH =14 находим:

pOH = 14- pH = 14 – 10,80 = 3,20.

Отсюда – lg [OH] = 3,20 или lg [OH] = -3,20 =4,80.

Этому значению логарифма соответствует значение [OH] = 6,31*10-4 моль/л.

5. Обобщение.

Домашнее задание: §16, с.68 №8,9 (учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, “Химия-11”).

14.01.2010

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий