Calcola il pH di 10−8 M HCl?
Risposta:
pH=6.98
Spiegazione:
Questa è una domanda molto interessante perché mette alla prova la tua comprensione di cosa significhi avere un equilibrio dinamico andando avanti in soluzione.
Come sapete, acqua pura subisce auto-ionizzazione formare ioni idronio, H3O+e anioni di idrossido, OH−.
2H2O(l]⇌H3O+(aq]+OH−(aq]→ very important!
A temperatura ambiente, il valore dell'acqua costante di ionizzazione, KW, è uguale a 10−14. Questo significa che hai
KW=[H3O+]⋅[OH−]=10−14
Poiché le concentrazioni di ioni idronio e idrossido sono pari per acqua pura, avrai
[H3O+]=√10−14=10−7M
The pH di acqua pura sarà così
pH=−log([H3O+])
pH=−log(10−7)=7
Ora supponiamo che tu stia lavorando con a 1.0-L soluzione di acqua pura e ne aggiungi alcuni 10−8M soluzione di acido cloridrico.
Per semplificare i calcoli, supponiamo che il volume Rimane invariato dopo aver aggiunto questa soluzione di acido cloridrico.
L'acido cloridrico è a acido forte, il che significa che si dissocia completamente per formare ioni idronio e anioni cloruro.
HCl(aq]+H2O(l]→H3O+(aq]+Cl−(aq]
Dal momento che hai un 1:1 rapporto molare tra l'acido e gli ioni idronio, avrai
[H3O+]=[HCl]=10−8M
La cosa più importante in assoluto da realizzare ora è quella di aggiungere acido all'acqua pura non interrompe l'acqua di reazione di auto-ionizzazione!
L'acqua si auto-ionizzerà ancora per produrre pari concentrazioni di ioni idrossido e idrossido. Tuttavia, dovresti aspettarti effettivamente l'eccesso di ioni idronio diminuire il numero di moli di ioni prodotte dalla reazione di autoionizzazione.
Diciamo quello Dopo che l'acido è stato aggiunto, l'auto-ionizzazione dell'acqua produce x talpe di ioni idronio e x moli di ioni idrossido. Si può dire che
(x+10−8)⋅x=10−14
Qui (x+10−8) rappresenta la concentrazione di equilibrio di ioni idronio e x rappresenta la concentrazione di equilibrio degli ioni idrossido.
Ricorda, stiamo usando a 1.0-L campione, così sono le talpe e la concentrazione intercambiabile.
Riorganizzare questa equazione per risolvere x
x2+10−8x−10−14=0
Questa equazione quadratica produrrà due valori per x. Da x rappresenta la concentrazione, devi scegliere il uno positivo
x=9.51⋅10−8
Pertanto, sarà la concentrazione di equilibrio degli ioni idronio
[H3O+]=10−8+9.51⋅10−8=1.051⋅10−7M
Il pH della soluzione sarà quindi
pH=−log(1.051⋅10−7)=6.98
E ricorda, il pH di un soluzione acida può mai, mai, Be superiore di 7!