Чтобы рассчитать pH полученного раствора, начнем с определения, что происходит при смешении данных растворов.
Шаг 1: Определение количества реагентов
Соляная кислота (HCl):
Концентрация = 0,01 моль/л.
Обозначим объём каждого раствора как ( V ) литров.
Количество моль HCl в растворе:
[
n_{\text{HCl}} = C_{\text{HCl}} \times V = 0,01 , \text{моль/л} \times V = 0,01V , \text{моль}
]
Гидроксид натрия (NaOH):
Концентрация = 0,005 моль/л.
Количество моль NaOH в растворе:
[
n_{\text{NaOH}} = C_{\text{NaOH}} \times V = 0,005 , \text{моль/л} \times V = 0,005V , \text{моль}
]
Шаг 2: Реакция между HCl и NaOH
Соляная кислота реагирует с гидроксидом натрия по уравнению:
[
\text{HCl (aq)} + \text{NaOH (aq)} \rightarrow \text{NaCl (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}
]
Из уравнения видно, что HCl и NaOH реагируют в 1:1, то есть 1 моль HCl нейтрализует 1 моль NaOH.
Шаг 3: Определение избытка реагентов после реакции
Так как [ n_{\text{HCl}} = 0,01V ] и [ n_{\text{NaOH}} = 0,005V ]:
- HCl будет в избытке
- Количество моль HCl, которое останется после реакции:
[
n_{\text{HCl, остаток}} = n_{\text{HCl}} - n_{\text{NaOH}} = 0,01V - 0,005V = 0,005V , \text{моль}
]
Шаг 4: Находим общую концентрацию HCl в полученном растворе
После реакции у нас осталась соляная кислота. Общий объём полученного раствора:
[
V_{\text{общий}} = V + V = 2V
]
Концентрация оставшейся HCl:
[
C_{\text{HCl}} = \frac{n_{\text{HCl, остаток}}}{V_{\text{общий}}} = \frac{0,005V}{2V} = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Шаг 5: Рассчитываем pH раствора
Соляная кислота — сильная кислота, полностью диссоциирующая в водном растворе:
[
\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-
]
Следовательно, концентрация ионов водорода ([H^+]) равна концентрации HCl:
[
[H^+] = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Теперь можно рассчитать pH:
[
pH = -\log[H^+] = -\log(0,0025)
]
Подсчитаем pH с использованием калькулятора:
[
pH \approx 2,6
]
Ответ
Таким образом, pH полученного раствора равен приблизительно 2,6.
