Сливаются равные объёмы растворов соляной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л и гидроксида натрия с концентрацией 0,005 моль/л. Рассчитайте рН полученного раствора. В ответе…
Сливаются равные объёмы растворов соляной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л и гидроксида натрия с концентрацией 0,005 моль/л. Рассчитайте рН полученного раствора. В ответе укажите число с точностью до десятых.
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).
