Как измениться ph если вдвое разбавить водой

Вычисление рН раствора, полученного смещением

Задача 549.
Рассчитать рН раствора, полученного смещением 25 мл 0,5 М раствора НСI, 10 мл 0,5 М раствора NаОН и 15 мл воды. Коэффициенты активности ионов принять равными единице.
Решение:
Рассчитаем количество HCl и NaOH по формуле n = (C_M . V)/1000, где V – объём раствора, С_М – концентрация раствора, получим:

n(HCl) = (0,5 . 0,25)/1000 = 0,0125 моль; n(NaOH) = (0,5 . 0,10)/1000 = 0,005 моль.

При смешении растворов кислоты и щёлочи произойдёт реакция нейтрализации:

NaOH + HCl ⇔ NaCl + H₂O

Из уравнения реакции следует, что кислота и щёлочь взаимодействуют друг с другом в отношении 1 : 1, значит, в избытке взят раствор кислоты, поэтому в растворе останется некоторое количество HCl, получим:

n’(HCl) = n(HCl) — n(NaOH) = 0,0125 — 0,005 = 0,0075 моль.

Значит, 0,0075 молей HCl содержится в 50 мл раствора, полученного при смешении 25 мл кислоты, 10 мл щёлочи и 15 мл воды. Теперь рассчитаем молярную концентрацию раствора после смешения, получим:

Учитывая, что коэффициент активности равен единице и, что концентрация ионов водорода в растворе одноосновной кислоты равна концентрации её, получим:

[H + ] = C_M(HCl) = 0,15 моль.

pН = lg[Н + ] = -lg1,5 . 10 -1 = 1 — lg1,5 = 1 — 0,18 = 0,82.

Ответ: 0,82.

Задача 550.
Вычислить рН 0,1 н. раствора уксусной кислоты, содержащего, кроме того, 0,1 моль/л СН₃СООNa. Коэффициенты активности ионов считать равными единице.
Решение:
Смесь уксусной кислоты и ацетата натрия представляет собой буферный раствор, рН которого не изменяется при разбавлении водой и при добавлении к нему небольших количеств сильного электролита. Концентрация ионов водорода в буферной системе определяется по формуле:

где
К_D – константа диссоциации кислоты, С_К – концентрация кислоты, С_С — концентрация соли.

Теперь определим рН раствора:

pН = lg[Н + ] = -lg1,8 . 10-5 = 5 — lg1,8 = 5 — 0,255 = 4,75.

рН буферного раствора можно определить по формуле:

Ответ: 4,75.

Задача 551.
Как изменится рН, если вдвое разбавить водой: а) 0,2 М раствор НСI; б) 0,2 М раствор СН₃СООН; в) раствор, содержащий 0,1 моль/л СН₃СООН и 0,1 моль/л?
Решение:
а) HCl – сильный электролит, поэтому его степень диссоциации равна единице. Тогда концентрацию ионов водорода найдем по формуле [H + ] = C_M . , получим:

[H + ] = 0,2 . 1 = 0,2 моль.

pН₁ = lg[Н + ] = -lg2 . 10- 1 = 1 — lg2 = 1 — 0,30 = 0,70.

При разбавлении раствора в двое, соответственно в два раза уменьшится концентрация раствора, тогда [H + ] = 0,2/2=0,1моль/л.

pН’₁ = lg[Н + ] = -lg1 . 10-1 = 1 — lg1 = 1 — 0,0 = 1,0.

Находим изменение рН раствора:

Таким образом, увеличение рН раствора составило 0,3.

б) Уксусная кислота как слабый электролит диссоциирует по схеме:

Рассчитаем концентрацию ионов водорода в растворе кислоты по формуле [Н + ] = C_M . получим:

[Н + ] = 0,2 . 9,5 . 10 -3 = 1,9 . 10 -3 .

pН₂ = lg[Н + ] = -lg1,9 . 10 -3 = 3 — lg1,9 = 3 — 0,29 = 2,71.

При разбавлении раствора в двое, соответственно в два раза уменьшится концентрация раствора, тогда
[Н + ]’₂ = 0,2/2=0,1 моль/л.

Определим степень диссоциации кислоты по формуле:

pН’₂ = lg[Н + ] = -lg1.34 . 10-3 = 3 — lg1,9 = 3 — 0,13 = 2,87.

Находим изменение рН раствора:

Таким образом рН раствора уксусной кислоты увеличилась на 0,16.

в) Смесь уксусной кислоты и ацетата натрия представляет собой буферный раствор, рН которого не изменяется при разбавлении водой и при добавлении к нему небольших количеств сильного электролита. Концентрация ионов водорода в буферной системе определяется по формуле:

где
К_D – константа диссоциации кислоты, С_К – концентрация кислоты, С_С — концентрация соли.

При разбавлении буферной смеси отношение концентраций кислоты и соли не изменится, поэтому рН смеси тоже не изменится и будет равно:

pН = lg[Н + ] = -lg1,8 . 10 -5 = 5 — lg1,8 = 5 — 0,255 = 4,75.

Ответ: а) увеличится на 0,3; б) увеличилась на 0,16; в) не изменится.

Источник

Расчет рН при разбавлении и смешивании растворов

Расчеты рН в растворах сильных электролитов

Для характеристики кислотности среды обычно используют величину отрицательного десятичного логарифма молярной концентрации ионов Н + , которую называют водородным показателем рН:

для нейтральной среды рН = 7,

для кислых растворов рН 7.

Аналогичным образом реакция среды может быть охарактеризована гидроксильным показателем рОН:

С(ОН — ) – молярная концентрация ионов ОН — .

рН и рОН связаны между собой следующим образом:

Пример1:Рассчитать рН в 0,05М растворе серной кислоты.

Для расчета рН необходимо узнать молярную концентрацию ионов (Н + ). В растворах сильных электролитов концентрацию ионов можно узнать, записав уравнение диссоциации.

Это уравнение показывает, что при диссоциации 1 моль H₂SO₄ образуется 2 моль ионов H + и 1 моль ионов SO₄ 2- . Таким образом, если известна молярная концентрация самой серной кислоты, то молярная концентрация ионов H + будет в 2 раза больше.

С (H + ) = 2∙ С(H₂SO₄) = 2 ∙ 0,05 моль/л = 0,1 моль/л

pH = – lg C(H + ) = – lg 0,1 = – lg 10 -1 = 1

Таблица десятичных логарифмов чисел от 0 до 10

число
lg	0,3	0,5	0,6	0,7	0,8	0,85	0,9	0,95

Пример 2.Рассчитать рН в 0,37% растворе гидроксида кальция (ρ = 1 г/мл).

Записываем уравнение диссоциации электролита:

В случае оснований нужно вначале найти молярную концентрацию ионов OH — , затем рОН, а потом рН.

В условии дана процентная концентрация раствора (ω %), ее необходимо перевести в молярную.

В этом случае нужно взять произвольную массу раствора, для удобства расчетов ее принимают за 100 г. Тогда в этой массе раствора содержится 0,37 г гидроксида кальция, или по формуле:

ω =

m (Ca(OH)₂) = =

Молярная концентрация это:

С=

n(Ca(OH)₂) =

V_{раствора} =

С(Ca(OH)₂) = =

С(ОН — ) = 2 ∙ С(Ca(OH)₂) = 2 ∙ 0,05моль/л = 0,1 моль/л (См. уравнение диссоциации)

Находим рОН, а затем рН.

pOH = – lg C(OH – ) = – lg 0,1 = – lg 10 -1 = 1

рН + рОН = 14, тогда

pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

Пример 3.Какова молярная концентрация раствора соляной кислоты, рН которого равен 2? Чему равна ω этого раствора, если плотность 1 г/см 3 ?

Записываем уравнение электролитической диссоциации HCl:

Зная рН раствора, можно найти молярную концентрацию ионов водорода по формуле:

С (Н + ) = 10 -2 = 0,01 моль/л,

Из уравнения диссоциации следует, что концентрация HCl будет равна концентрации ионов H + , т.е. С (HCl) 0,01 моль/л (М).

Рассчитаем процентную концентрацию этого раствора.

В этом случае нужно взять произвольный объем раствора. Для удобства расчетов принимают объем равным 1 литру (1000 мл), тогда n = 0,01 моль, что следует из формулы:

С=

Находим массу вещества и массу раствора:

m (в-ва) = n ∙ V = 0,01моль ∙ 36,5 г/моль=0,365 г

m (р-ра) = V∙ρ = 1000 мл∙1 г/мл=1000 г

ω = =

Расчет рН при разбавлении и смешивании растворов

Пример 4.10 мл0,01М раствора соляной кислоты разбавили водой до 500 мл. Рассчитайте рН полученного раствора.

Чтобы узнать рН, нужно рассчитать молярную концентрация полученного раствора, т.е. С₂.

Следует учесть, что число моль соляной кислоты в процессе разбавления не меняется. Поэтому сколько моль HCl было до разбавления, т.е. в первом растворе, столько моль этой же кислоты окажется и во втором растворе:

C₂ = = С₁

C₂ =

2-й вариант расчета C₂:

показывает во сколько раз разбавили раствор: ₌ ,

значит в 50 раз уменьшилась концентрация полученного раствора по сравнению с исходной , т.е. С₁.

C₂ =

Записываем уравнение электролитической диссоциации HCl:

Из уравнения диссоциации следует, что С(H + ) = С (HCl) = 0,0002 моль/л.

pH = – lg C(H +) = – lg 0,0002 = – lg 2∙10 -4 = 4 – lg 2= 4 – 0,3 = 3,7

см. таблицу логарифмов

Для перевода концентраций можно использовать формулу:

C =

ω =

В этом случае нужно брать следующие единицы измерения используемых величин:

ω – в долях от единицы,

0,37% раствор гидроксида кальция (ρ = 1 г/мл).

C =

Пример 3.

С (HCl) 0,01 моль/л, ρ = 1 г/мл.

ω = или 0,0365%

Источник

Мой Аквамир

При подмене воды меняются параметры воды, на сколько сильно, можно увидеть из следующей статьи

pH — активная реакция воды или кислотность

Как известно, химическая формула воды H₂O или, если угодно HOH. Структурно это выглядит так: H = O = H
Молекулы воды диссоциируют на ионы: положительный H + и отрицательный OH — .

В химически чистой воде количество положительно заряженных и отрицательно заряженных ионов одинаково, и их концентрация в одном литре равна 10 —7 моль/литр или 0,0000001 г/литр. Чтобы не писать числа с показателем степени, эту характеристику часто выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя эту величину «водородным ателем» или кислотностью и обозначая ее рН:

Если в воду добавить кислоту, например соляную HCl, то ее молекулы в растворе тоже будут диссоциировать на ионы: положительный H + и отрицательный Cl — .

Концентрация положительных ионов возрастет, одновременно уменьшится концентрация отрицательных ионов OH — , так как эти величины взаимосвязаны: чем больше одна, тем меньше другая, и наоборот. В результате кислотность раствора увеличится и pH упадет ниже 7. Если добавить щелочь, то процесс пойдет в обратную сторону, и pH будет увеличиваться.

Изменение значения рН на 1 соответствует изменению концентрации ионов в 10 раз, а на 2 — в 100 раз!. При рН 6 количество ионов Н + в 10 раз больше, чем при рН 7.

Помните об этом, когда изменяете кислотность воды. Небольшие изменения в рН резко изменяют химию воды.

Пример: Предположим ваш аквариум имеет объем 100 литров. Показатель pH равен 7.0, концентрация ионов H + 0.0000001 г/литр и вы хотите подменить в нем 30 литров воды.

pH подмениваемой воды равен 6.0, концентрация ионов в 10 раз больше, 0.0000001 г/литр.

Чтобы узнать pH воды после подмены, нужно определить количество ионов H + в вашем аквариуме: в 100 литрах содержится 0.00001 г ионов H + (100*0.0000001 = 0.00001 граммов). Сливаем 30 литров, получаем 0.000007 г ионов (0.0000001*70).

В в 30 литрах свежей воды содержится 0.000001*30 = 0.00003 г ионов H + . Смешиваем, получаем 0.00003+0.000007 = 0.000037 граммов ионов, их концентрация равна 0.00000037 г/литр, а итоговый pH = -lg(0.00000037) = 6.43

Помните, что эта зависимость не прямопропорциональная, а логарифмическая!

Например, если pH подмениваемой воды равен 8, то в итоге вы получите
pH = -lg(((100*0.0000001-30*0.0000001)+(0.00000001*30))/100) = 7.13

Если вы смените половину воды, получите

pH = -lg(((100*0.0000001-50*0.0000001)+(0.00000001*50))/100) = 7.26
Если вода в вашем аквариуме имеет pH=6, и вы подмение половину воды c pH=8, то в результате получите не среднеарифметический pH = (6+8)/2 = 7, а

pH = -lg(((100*0.000001-50*0.000001)+(0.000000001*50))/100) = 6.3

Меняя объемы и концентрации, вы легко сможете определить pH воды в вашем аквариуме после подмены.

При растворении в воде углекислого газ CO₂ образуется слабая угольная кислота H₂CO₃, которая сначала диссоциирует на ионы HCO₃ — и Н + , а затем происходит вторичная диссоциация иона HCO₃ — на ионы HCO₃ 2— и еще один Н + , что значительно снижает кислотность.

kH — карбонатный буфер или временная жесткость воды

Жесткость воды определяется наличием растворенных в ней минералов и во многом определяет остальные свойства воды. Несмотря на огромное количество всяких растворенных в воде минералов, только некоторые определяют ее жесткость.

Жесткость воды делится на две части: постоянную — gH и временную или переменную (карбонатную) — kH. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде солей угольной кислоты кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃), а точнее концентрацией ионов карбонатов CO₃ — и бикарбонатов HCO₃ — . Временной жесткость называется потому, что при кипячении гидрокарбонаты разлагаются, и образующиеся карбонаты кальция и магния в значительном количестве выпадают в осадок, а углекислый газ испаряется:

Выпадающий осадок образует так называемую накипь на стенках посуды, в которой кипятится вода. За счет кипячения и удаления гидрокарбонатов из воды она умягчается.

Карбонатная жесткость характеризует буферную способность воды противостоять изменению рН. Это происходит потому что ионы HCO₃ — связывают свободные ионы H + , происходит так называемая нейтрализация:

Когда количество свободных ионов H + превысит количество ионов HCO₃ — , буфер заполнится и pH начнет снижаться. То есть этот процесс и происходит при добавлении в воду углекислого газа: сначала образуется угольная кислота, ионы H + связываются буфером kH и pH при этом какое-то время остается постоянным. Потом количество свободных ионов H + увеличивается и pH падает.

Почему при добавлении углекислого газа изменяется kH?

Это происходит потому, что, как уже было сказано, при подаче CO2 в воде образуется небольшое количество угольной кислоты (0.1-0.2%), она диссоциирует на ион H + и бикарбонат HCO₃ — (основа KH), концентрации этих ионов увеличиваюется, что приводит к понижению рН и увеличению kH. Взаимосвязь 2> является жесткой. В связи с тем, что pH в основном определяется наличием карбонатного буфера kH, количество подаваемого CO₂ зависит от того, какой нам нужен уровень pH.

Другими словами, значение kH — это количество бикарбонатов HCO₃ — в воде, которые нейтрализуют действие постоянно образующихся в аквариуме кислот, например нитратов, понижающих pH, удерживая тем самым pH от понижения. Соответственно чем больше бикарбонатов HCO₃ — в воде (путем подачи CO₂), тем ниже уровень pH и выше уровень kH.

Выводы

Таким образом из статьи можно сделать следующие выводы:

1. pH меняется при:

• подменах воды !
• при подаче CO2
• при накоплении в аквариуме

2. Рассчитать pH после подмены можно по следующей формуле:

Источник