Для решения задачи, давайте внимательно рассмотрим, что происходит при смешивании указанных растворов.
Данные для расчета
- Концентрация раствора соляной кислоты (HCl): ( C_1 = 0,01 , \text{моль/л} )
- Концентрация раствора гидроксида натрия (NaOH): ( C_2 = 0,005 , \text{моль/л} )
Согласно данным, мы смешиваем равные объёмы этих растворов. Предположим, что мы смешиваем по 1 литру.
Количество вещества
Теперь расчитаем количество вещества (в моль) для каждого раствора:
Для HCl:
[
n_{HCl} = C_1 \cdot V = 0,01 , \text{моль/л} \cdot 1 , \text{л} = 0,01 , \text{моль}
]
Для NaOH:
[
n_{NaOH} = C_2 \cdot V = 0,005 , \text{моль/л} \cdot 1 , \text{л} = 0,005 , \text{моль}
]
Реакция между HCl и NaOH
При смешивании соляной кислоты и гидроксида натрия происходит нейтрализация:
[
\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}
]
По уравнению реакции видно, что на каждый моль HCl требуется один моль NaOH для нейтрализации.
Определение избытка реагентов
Теперь мы определим, сколько реагентов у нас остаётся после реакции:
- У нас есть 0,01 моль HCl и 0,005 моль NaOH.
- NaOH будет полностью нейтрализован (вся его 0,005 моль).
- Из 0,01 моль HCl остаётся:
[
n_{HCl , remaining} = n_{HCl} - n_{NaOH} = 0,01 - 0,005 = 0,005 , \text{моль}
]
Определение концентрации оставшегося HCl
После нейтрализации у нас остаётся 0,005 моль HCl, а общий объём полученного раствора будет 2 литра (1 литр HCl + 1 литр NaOH).
Теперь найдём концентрацию оставшегося HCl:
[
C_{HCl} = \frac{n_{HCl , remaining}}{V_{total}} = \frac{0,005 , \text{моль}}{2 , \text{л}} = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Расчёт pH
Соляная кислота — сильная кислота, поэтому мы можем считать, что она полностью диссоциирует. Концентрация ионов водорода ( [H^+] ) равна концентрации HCl:
[
[H^+] = C_{HCl} = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Теперь используем формулу для расчёта pH:
[
pH = -\log_{10}([H^+]) = -\log_{10}(0,0025)
]
Для вычислений:
[
pH \approx -\log_{10}(2,5 \times 10^{-3}) \approx 2,6
]
После подсчётов, в округлении до десятых, мы получаем:
[
\boxed{2.6}
]
Это pH полученного раствора после смешивания равных объёмов растворов HCl и NaOH.
