Студенты Кембриджского университета выносили из практикума по органической химии натрий и кидали его в бак с водой, предназначенной для наполнения бассейна ботанического сада, в котором содержатся кувшинки виктория Круса. Когда растения начали погибать одно за другим, сотрудники сада отобрали пробы остатков воды из бака и провели их исследование, с ужасом обнаружив, что рН воды равен 12. Практикум посетили 12 групп студентов по 10 человек в каждой. На занятии каждому студенту выдали 1 моль натрия для синтеза. Обычно студенты используют половину натрия по назначению, а половину сбрасывают в бак, за исключением тех, кто состоит в партии «зелёных». Какая доля студентов состоит в партии «зелёных»? Ответ выразите в процентах, округлите до целых. Ситуацию исправили, долив в бассейн 36 %-ной соляной кислоты с плотностью 1.18 г/мл до нейтральной реакции среды. Какой объём кислоты понадобился для этого? Ответ выразите в литрах, округлите до десятых. Считайте, что вся вода из бака оказалась в бассейне.

Чтобы решить задачу, начнем с определения доли студентов, которые не сбрасывали натрий в бак.

1. Общее количество натрия: В каждой группе студентов по 10 человек, и всего 12 групп. Следовательно: \[ Общее\ количество\ студентов = 12 \times 10 = 120\ человек. \] Каждый студент получает 1 моль натрия, итого: \[ Общий\ натрий = 120\ моль. \]

2. Использование натрия: Студенты используют 50% натрия по назначению и сбрасывают 50% в бак. Следовательно, общее количество натрия, сброшенного в бак: \[ Сброшенный\ натрий = 120 \ моль \times 0.5 = 60\ моль. \]

3. Расчет рН: pH равен 12, что соответствует концентрации гидроксид-ионов \([OH^-]\). Сначала находим концентрацию гидроксид-ионов, используя формулу: \[ pOH = 14 - pH = 14 - 12 = 2. \] Теперь находим концентрацию \([OH^-]\): \[ [OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-2} = 0.01\ моль/л. \]

4. Объем воды в баке: Используем количество натрия. Из 60 моль натрия получается 60 моль \([NaOH]\), так как натрий реагирует с водой. Итак, 1 моль \([NaOH]\) диссоциирует на 1 моль \([OH^-]\), необходимое количество гидроксид-ионов в баке: Если \([OH^-] = 0.01\ моль/л\) и у нас 60 моль, находим объем воды в баке: \[ V = \frac{60\ моль}{0.01\ моль/л} = 6000\ л. \]

5. Определение доли студентов в партии «зелёных»: Поскольку 60 моль натрия сбрасывалось, это значит, что 50% студентов (из 120) сбросили натрий и 50% не сбрасывали. Следовательно, количество студентов «зелёных»: \[ Количество\ «зелёных» = 120\ человек - 60\ человек = 60\ человек. \] Доля «зелёных» студентов: \[ Доля\ «зелёных» = \frac{60}{120} \times 100\% = 50\%. \]

6. Объем 36% соляной кислоты, необходимый для нейтрализации: Сначала рассчитаем, сколько \(\text{H}^+\) требуется для нейтрализации 60 моль \([OH^-]\): \[ 60\ моль\ OH^- \rightarrow 60\ моль\ H^+. \] Вычисляем необходимый объем соляной кислоты. 36%-ная соляная кислота (HCl): \[ 36\% = \frac{36}{100} \Rightarrow 36\ г\ HCl\ на\ 100\ г\ раствора. \] Плотность 1.18 г/мл. Итак, находим массу раствора, необходимую для 60 моль HCl: \[ Молярная\ масса\ HCl \approx 36.5\ г/моль, \] необходимая масса HCl: \[ Масса\ HCl = 60\ моль \times 36.5\ г/моль = 2190\ г. \] Теперь найдем массу раствора: \[ Масса\ раствора = \frac{2190\ г}{0.36} \approx 6083.33\ г. \] Теперь находим объем раствора: \[ Объем\ = \frac{6083.33\ г}{1.18\ г/мл} \approx 5157.63\ мл = 5.16\ л. \]

Таким образом, определим ответы:

• Доля студентов в партии «зелёных»: 50%.
• Объем 36%-ной соляной кислоты, необходимый для нейтрализации: 5.2 литра (округлено до десятых).