Чтобы решить задачу, давайте разберем каждый шаг процесса.
Шаг 1: Понять, что происходит при смешивании растворов
При смешивании равных объемов растворов соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH) происходит реакция нейтрализации:
[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} ]
Соляная кислота — это сильная кислота, а гидроксид натрия — это сильное основание. Они полностью реагируют друг с другом, образуя нейтральный раствор соли и воды.
Шаг 2: Рассчитать количество вещества
Дадим краткое определение:
- Концентрация (C) раствора = моль/литр
- Объем (V) раствора выражается в литрах.
Пусть мы смешиваем 1 литр раствора HCl с 1 литром раствора NaOH, тогда:
Для HCl:
- C(HCl) = 0,01 моль/л
- V(HCl) = 1 л
- Количество вещества (n) HCl = C × V = 0,01 моль/л × 1 л = 0,01 моль
Для NaOH:
- C(NaOH) = 0,005 моль/л
- V(NaOH) = 1 л
- Количество вещества (n) NaOH = C × V = 0,005 моль/л × 1 л = 0,005 моль
Шаг 3: Определить, что происходит в реакции
Теперь мы знаем, что:
- У нас есть 0,01 моль HCl и 0,005 моль NaOH.
Согласно уравнению реакции, на каждую моль HCl требуется одна моль NaOH. Так как HCl в два раза больше по количеству, 0,005 моль NaOH полностью нейтрализует 0,005 моль HCl, и у нас останется:
- Остаток HCl = 0,01 моль - 0,005 моль = 0,005 моль HCl.
Шаг 4: Определить концентрацию оставшегося HCl
Общий объем конечного раствора после смешивания HCl и NaOH равен 1 л + 1 л = 2 л.
Теперь найдем новую концентрацию оставшегося HCl в 2 литрах раствора:
[ C(HCl) = \frac{n}{V} = \frac{0,005 \text{ моль}}{2 \text{ л}} = 0,0025 \text{ моль/л} ]
Шаг 5: Найти pH полученного раствора
Соляная кислота (HCl) является сильной кислотой, и её концентрация напрямую связана с pH:
Формула для расчета pH выглядит следующим образом:
[ \text{pH} = -\log_{10}([H^+]) ]
В данном случае ( [H^+] ) равно ( 0,0025 ) моль/л, то есть:
[ \text{pH} = -\log_{10}(0,0025) ]
Используем логарифмическую функцию для вычисления:
[
\text{pH} \approx 2.60
]
Ответ
Таким образом, pH полученного раствора составляет примерно 2,6.
