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…

Чтобы рассчитать pH полученного раствора, начнем с определения, что происходит при смешении данных растворов.

Шаг 1: Определение количества реагентов

1. Соляная кислота (HCl):
   Концентрация = 0,01 моль/л.
   Обозначим объём каждого раствора как \( V \) литров.
   Количество моль HCl в растворе:
   \[ n_{\text{HCl}} = C_{\text{HCl}} \times V = 0,01 \, \text{моль/л} \times V = 0,01V \, \text{моль} \]

2. 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.