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
Чтобы рассчитать pH раствора, который получается при смешивании равных объемов растворов соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH), нужно следовать нескольким шагам.
Шаг 1: Определить количество вещества HCl и NaOH в растворе
Допустим, мы смешиваем 1 литр раствора каждого из компонентов.
HCl:
- Концентрация = 0,01 моль/л.
- Объем = 1 л.
- Количество вещества HCl = концентрация × объем = 0,01 моль/л × 1 л = 0,01 моль.
NaOH:
- Концентрация = 0,005 моль/л.
- Объем = 1 л.
- Количество вещества NaOH = концентрация × объем = 0,005 моль/л × 1 л = 0,005 моль.
Шаг 2: Реакция между HCl и NaOH
Реакция нейтрализации между соляной кислотой и гидроксидом натрия протекает по следующей реакции:
\[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
Из этой реакции видно, что 1 моль HCl реагирует с 1 моль NaOH.
Шаг 3: Определить, какой реагент в избытке
У нас есть:
- 0,01 моль HCl
- 0,005 моль NaOH
NaOH является лимитирующим реагентом, так как его меньше. В результате реакции образуется:
- 0,005 моль NaCl и воды.
Шаг 4: Определить количество избыточного HCl
После завершения реакции количество оставшегося HCl будет:
\[ \text{Избыток HCl} = 0,01 \text{ моль (начальное количество)} - 0,005 \text{ моль (реагировало)} = 0,005 \text{ моль HCl} \]
Шаг 5: Определить новую концентрацию HCl в смеси
Общий объем раствора после смешивания двух литров будет 2 литра:
\[ \text{Концентрация HCl} = \frac{\text{Количество вещества HCl}}{\text{Общий объем}} = \frac{0,005 \text{ моль}}{2 \text{ л}} = 0,0025 \text{ моль/л} \]
Шаг 6: Рассчитать pH
Соляная кислота является сильной кислотой, поэтому она полностью диссоциирует в растворе:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Концентрация ионов водорода [H⁺] равна концентрации HCl:
\[ [\text{H}^+] = 0,0025 \text{ моль/л} \]
Теперь мы можем рассчитать pH:
\[ \text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+] = -\log_{10}(0,0025) \]
Шаг 7: Рассчитать log и pH
Для расчета \(-\log_{10}(0,0025)\):
Попробуем воспользоваться таблицей значений или калькулятором:
\(-\log_{10}(0,0025) \approx 2,60\)
Шаг 8: Ответ
Округляя до десятых, получаем:
\[ \text{pH} \approx 2,6 \]
Таким образом, pH полученного раствора равен 2,6.
