Реактор объемом 1 л заполнили при н.у. водородом, внесли 100 мг кристаллического йода, закупорили и нагрели до возгонки большей части йода. После этого реактор охладили до комнатной температуры, а затем, убедившись, что весь йод снова кристаллизовался, заполнили дистиллированной водой. Получившийся раствор имел pH= 4.26.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Сначала определим количество моль йода, внесенного в реактор.

Масса кристаллического йода: 100 мг = 0.1 г
Молярная масса йода: 2*127 = 254 г/моль

Количество моль йода: 0.1 г / 254 г/моль = 0.00039 моль

Поскольку в ходе реакции весь водород потребован для возгонки йода, то он не участвует в образовании продуктов реакции. Таким образом, весь йод соединился с кислородом из воды, образуя иодную кислоту:

I2 + H2O -> 2HI + 1/2O2

Так как в реакторе имеется кислота, иодная кислота реагирует с водой, образуя водородиодид и воду:

HI + H2O -> H3O+ + I-

Так как имеется вода, то реакция с водородиодидом может протекать обратно:

H3O+ + I- -> HI + H2O

Таким образом, из всех ионов HI остается в растворе в виде HI (не диссоциировав).

Из раствора выделим реакции образования иона H3O+ и расчета pH раствора.

H3O+ + H2O -> H3O+ + H2O

Kw = [H3O+][OH-] = 1.0e-14
[H3O+] = \sqrt{Kw}
[H3O+] = \sqrt{1.0e-14}
[H3O+] = 1.0e-7 M

pH = -\log[H3O+]
pH = -\log[1.0e-7]
pH = 7

Следовательно, в растворе присутствует кислотный ион H3O+, что объясняется взаимодействием образовавшейся иодной кислоты с водой.