Для решения этой задачи мы будем следовать следующим шагам:
Шаг 1: Определение количеств веществ
Сначала обозначим:
- Концентрация раствора соляной кислоты (HCl) = 0,01 моль/л
- Концентрация раствора гидроксида натрия (NaOH) = 0,005 моль/л
Предположим, что мы смешиваем одинаковые объемы (например, 1 литр) обоих растворов.
Шаг 2: Вычисление числа молей кислоты и основания
Подсчитаем количество молей HCl и NaOH в 1 литре раствора:
Моли HCl:
[
n_{\text{HCl}} = C \times V = 0,01 , \text{моль/л} \times 1 , \text{л} = 0,01 , \text{моль}
]
Моли NaOH:
[
n_{\text{NaOH}} = C \times V = 0,005 , \text{моль/л} \times 1 , \text{л} = 0,005 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определение реакции между кислотой и основанием
Соляная кислота (HCl) и гидроксид натрия (NaOH) реагируют по следующее уравнению реакции:
[
\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}
]
При реакции одно моль HCl нейтрализует одно моль NaOH. В нашем случае:
- У нас есть 0,01 моль HCl и 0,005 моль NaOH.
- HCl в избытке, а NaOH в недостатке.
Шаг 4: Вычисление оставшихся молей после реакции
После нейтрализации 0,005 моль NaOH будет использовано, что приведет к:
- Оставшееся количество HCl:
[
n_{\text{HCl}} = 0,01 , \text{моль} - 0,005 , \text{моль} = 0,005 , \text{моль}
]
Шаг 5: Общее количество раствора
После смешивания объемов кислоты и основания, общий объем будет 2 литра (1 литр HCl + 1 литр NaOH).
Шаг 6: Вычисление новой концентрации HCl
Теперь найдем новую концентрацию (C) оставшейся HCl в растворе:
[
C_{\text{HCl}} = \frac{n_{\text{HCl}}}{V_{\text{total}}} = \frac{0,005 , \text{моль}}{2 , \text{л}} = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Шаг 7: Вычисление pH раствора
Соляная кислота является сильной кислотой, и полностью диссоцирует:
[
\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-
]
Следовательно, концентрация ионов водорода [H⁺] в растворе равна концентрации кислоты:
[
[\text{H}^+] = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Теперь можем рассчитать pH:
[
\text{pH} = -\log_{10}([\text{H}^+]) = -\log_{10}(0,0025)
]
Приблизительное значение:
[
\text{pH} \approx 2,6
]
Ответ
pH полученного раствора составляет 2,6 (с точностью до десятых).
