РУҚА
Задания № 21, 23 · ЕГЭ

Расчёт pH раствора

Алгоритмы вычисления pH сильных кислот и оснований по концентрации ионов
6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Расчёт pH раствора сильной кислоты или основания сводится к определению концентрации ионов \(\mathrm{H^+}\) или \(\mathrm{OH^-}\) после электролитической диссоциации. Главное — правильно учесть число ионов, образующихся из одной формульной единицы вещества, и выбрать нужную логарифмическую формулу.

Что такое pH и какие ионы считать

Водородный показатель раствора характеризует концентрацию ионов водорода. Чем больше \([\mathrm{H^+}]\), тем кислее раствор и тем меньше его pH. Для сильных электролитов в школьных расчётах считают, что диссоциация практически полная.

D
Определение

Водородный показатель раствора определяют формулой \(\mathrm{pH=-\lg[H^+]}\), где \([\mathrm{H^+}]\) — молярная концентрация ионов водорода, моль/л. Аналогично \(\mathrm{pOH=-\lg[OH^-]}\).

T
Правило для сильных электролитов

Если сильный электролит диссоциирует практически полностью, концентрацию каждого иона находят по уравнению диссоциации и исходной концентрации вещества. Коэффициент перед ионом умножают на концентрацию растворённого электролита.

Сильные кислоты: алгоритм расчёта

К сильным кислотам относят, например, \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{HNO_3}\) и \(\mathrm{H_2SO_4}\) в типичных школьных задачах. Для одноосновной кислоты \(\mathrm{HA}\) уравнение диссоциации имеет вид \(\mathrm{HA\rightarrow H^++A^-}\). Поэтому из одной частицы кислоты образуется один ион водорода.

\[[\mathrm{H^+}]=c(\mathrm{HA})\]
\[\mathrm{pH}=-\lg[\mathrm{H^+}]\]
  1. Запишите уравнение диссоциации кислоты.
  2. Определите число ионов \(\mathrm{H^+}\), образующихся из одной частицы вещества.
  3. Вычислите \([\mathrm{H^+}]\) в моль/л.
  4. Подставьте найденное значение в формулу \(\mathrm{pH=-\lg[H^+]}\).

Для двухосновной сильной кислоты, если в условии предполагается полная отдача двух протонов, например \(\mathrm{H_2SO_4}\), используют \(\mathrm{H_2SO_4\rightarrow 2H^++SO_4^{2-}}\). Тогда \([\mathrm{H^+}]=2c(\mathrm{H_2SO_4})\).

i
О серной кислоте

В школьных задачах часто считают, что \(\mathrm{H_2SO_4}\) полностью даёт два иона \(\mathrm{H^+}\). Если в условии явно рассматривается только первая ступень диссоциации или приведены специальные данные, следует использовать именно условие задачи.

Сильные основания: от ионов OH⁻ к pH

Для сильного основания сначала находят концентрацию гидроксид-ионов. Например, \(\mathrm{NaOH\rightarrow Na^++OH^-}\), поэтому \([\mathrm{OH^-}]=c(\mathrm{NaOH})\). Для \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) образуются два гидроксид-иона: \(\mathrm{Ba(OH)_2\rightarrow Ba^{2+}+2OH^-}\), следовательно, \([\mathrm{OH^-}]=2c(\mathrm{Ba(OH)_2})\).

\[[\mathrm{OH^-}]=n\cdot c(\mathrm{M(OH)_n})\]

После нахождения \([\mathrm{OH^-}]\) можно вычислить pOH, а затем перейти к pH по связи между этими величинами. Подробное объяснение есть на странице связь pH и pOH. При \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\) используют \(\mathrm{pH+pOH=14}\).

\[\mathrm{pH}=14-\mathrm{pOH}=14+\lg[\mathrm{OH^-}]\]
  1. Запишите уравнение диссоциации основания.
  2. Найдите число ионов \(\mathrm{OH^-}\) на одну формульную единицу.
  3. Вычислите \([\mathrm{OH^-}]\).
  4. Найдите pOH или сразу примените \(\mathrm{pH}=14+\lg[\mathrm{OH^-}]\) при \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\).
Микро-проверка

Каков pH раствора \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) с концентрацией \(0{,}005\ \text{моль/л}\) при \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\)?

Разобранный пример: кислота и основание

Рассчитаем pH раствора \(\mathrm{H_2SO_4}\) с концентрацией \(0{,}005\ \text{моль/л}\), считая диссоциацию полной по двум ступеням.

1
Записываем диссоциацию и определяем число ионов водорода.
\(\displaystyle \mathrm{H_2SO_4\rightarrow 2H^++SO_4^{2-}}\)
2
Умножаем концентрацию кислоты на коэффициент перед \(\mathrm{H^+}\).
\(\displaystyle [\mathrm{H^+}]=2\cdot0{,}005=0{,}010\ \text{моль/л}\)
3
Представляем концентрацию в виде степени десяти.
\(\displaystyle [\mathrm{H^+}]=10^{-2}\ \text{моль/л}\)
4
Вычисляем отрицательный десятичный логарифм.
\(\displaystyle \mathrm{pH=-\lg(10^{-2})=2}\)
№
Ответ к примеру

pH раствора равен 2. Раствор имеет кислую среду; признаки кислой среды и действие индикаторов рассматриваются отдельно.

Теперь найдём pH раствора \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) с концентрацией \(0{,}002\ \text{моль/л}\).

Показать решение Решение
1
Записываем диссоциацию основания.
\(\displaystyle \mathrm{Ca(OH)_2\rightarrow Ca^{2+}+2OH^-}\)
2
Учитываем два гидроксид-иона.
\(\displaystyle [\mathrm{OH^-}]=2\cdot0{,}002=0{,}004=4\cdot10^{-3}\ \text{моль/л}\)
3
Находим pOH.
\(\displaystyle \mathrm{pOH=-\lg(4\cdot10^{-3})=3-\lg4\approx2{,}40}\)
4
Переходим к pH при \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\).
\(\displaystyle \mathrm{pH=14-2{,}40=11{,}60}\)

Логарифмы, среда и проверка ответа

Если концентрация имеет вид \(10^{-n}\), расчёт особенно прост: \(\mathrm{pH}=n\) для кислоты и \(\mathrm{pOH}=n\) для основания. Например, при \([\mathrm{H^+}]=10^{-3}\) pH равен 3. Если перед степенью стоит коэффициент, его логарифм учитывают отдельно: \(\mathrm{-\lg(2\cdot10^{-3})=3-\lg2\approx2{,}70}\).

\[\mathrm{\lg(ab)=\lg a+\lg b}\]
0.10.20.30.40.50.60.70.80.910.20.40.60.811.21.41.61.8[H⁺], моль/лpHpH = −lg[H⁺]
Зависимость pH от концентрации ионов водорода: при увеличении \([\mathrm{H^+}]\) pH уменьшается.

Обычно pH<7 соответствует кислой среде, pH=7 — нейтральной среде, а pH>7 — щелочной среде при \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\). Перед сдачей ответа проверьте порядок величины: концентрированная кислота не может иметь большой pH, а раствор сильного основания не должен иметь pH меньше 7 в обычной задаче.

!
Частые ошибки

1. Для \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) или \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) забывают множитель 2. 2. Для основания называют \(-\lg[\mathrm{OH^-}]\) значением pH, хотя это pOH. 3. В формулу подставляют концентрацию вещества вместо концентрации нужных ионов. 4. Путают знак: pH — это минус логарифм. 5. Не переводят миллимоли на литр в моли на литр: \(1\ \text{ммоль/л}=10^{-3}\ \text{моль/л}\).

Быстрый приём

Сначала выпишите коэффициент перед \(\mathrm{H^+}\) или \(\mathrm{OH^-}\) в уравнении диссоциации. Только после этого подставляйте концентрацию в логарифм. Такой порядок почти исключает ошибку с многоосновными кислотами и основаниями.

Когда школьного приближения недостаточно

При обычных концентрациях сильного электролита вклад воды в количество ионов можно не учитывать. Однако в очень разбавленных растворах, например около \(10^{-7}\ \text{моль/л}\), ионы воды уже сравнимы с ионами растворённого вещества. Тогда простая формула \([\mathrm{H^+}]=c\) может дать неверный результат; требуется учитывать ионное произведение воды. Если в экзаменационном условии не сказано обратное, используют стандартный школьный алгоритм.

Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · сильные кислоты
Каков pH раствора \(\mathrm{HCl}\) с концентрацией \(10^{-3}\ \text{моль/л}\)?
Главное за минуту

Главное

  • Для сильной кислоты сначала находят \([\mathrm{H^+}]\), затем используют \(\mathrm{pH=-\lg[H^+]}\).
  • Для сильного основания сначала находят \([\mathrm{OH^-}]\), затем вычисляют pOH и переходят к pH: \(\mathrm{pH=14-pOH}\).
  • Коэффициент перед \(\mathrm{H^+}\) или \(\mathrm{OH^-}\) в уравнении диссоциации умножают на концентрацию вещества.
  • При \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\): \(\mathrm{pH+pOH=14}\); pH<7 — кислая, pH=7 — нейтральная, pH>7 — щелочная среда.
  • В очень разбавленных растворах необходимо учитывать ионы, образующиеся при диссоциации воды.