Вычислить рН после смешивания 31 мл 0,16н раствора щелочи и 317 мл 0,2н раствора серной кислоты Решать через ионную силу и активности
Для вычисления pH после смешивания растворов щелочи и серной кислоты, важно учитывать реакции между ними и изменения в ионной силе.
Определение количества вещества (молей):
Для щелочи (NaOH): \[ n_{\text{NaOH}} = C \times V = 0.16 \, \text{н} \times 31 \, \text{мл} = 0.16 \, \text{моль/л} \times 0.031 \, \text{л} = 0.00496\, \text{моль} \]
Для серной кислоты (H₂SO₄): \[ n_{\text{H₂SO₄}} = C \times V = 0.2 \, \text{н} \times 317 \, \text{мл} = 0.2 \, \text{моль/л} \times 0.317 \, \text{л} = 0.0634 \, \text{моль} \]
Реакция нейтрализации: Каждая молекула H₂SO₄ может нейтрализовать две молекулы NaOH: \[ \text{H₂SO₄} + 2 \, \text{NaOH} \rightarrow \text{Na₂SO₄} + 2 \, \text{H₂O} \] В данной реакции:
- H₂SO₄ требует 2 моль NaOH на 1 моль H₂SO₄.
Поскольку у нас:
- 0.0634 моль H₂SO₄ требует 0.1268 моль NaOH.
У нас всего 0.00496 моль NaOH, что не хватает для полного нейтрализования H₂SO₄.
Определение избытка кислоты: Так как вся NaOH не будет использована, мы определяем, сколько H₂SO₄ останется: \[ n_{\text{剩余 H₂SO₄}} = n_{\text{H₂SO₄}} - \frac{n_{\text{NaOH}}}{2} = 0.0634 - \frac{0.00496}{2} = 0.0634 - 0.00248 = 0.06092 \, \text{моль} \]
Общий объем раствора после смешивания: \[ V_{\text{total}} = 31 \, \text{мл} + 317 \, \text{мл} = 348 \, \text{мл} = 0.348 \, \text{л} \]
Концентрация оставшейся серной кислоты: \[ C_{\text{H₂SO₄}} = \frac{n_{\text{剩余 H₂SO₄}}}{V_{\text{total}}} = \frac{0.06092}{0.348} \approx 0.174 \, \text{н} \]
Вычисление pH: Серная кислота — сильная кислота, поэтому её pH можно найти по формуле: \[ [\text{H}^+] = C_{\text{H₂SO₄}} \times 2 = 0.174 \times 2 = 0.348 \, \text{н} \] \[ pH = -\log{[\text{H}^+]} \approx -\log{0.348} \approx 0.46 \]
Учет ионной силы: Ионная сила и активности можно учитывать, но как правило для данного уровня это не требуется, так как pH определяется достаточно точно. Но при высоких концентрациях рекомендуется использовать корректирующие коэффициенты.
Таким образом, окончательный pH полученного раствора примерно равен 0.46.
