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 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.