Для решения задачи, давайте пошагово разберем, как рассчитать pH полученного раствора, когда мы смешиваем равные объемы растворов соляной кислоты и гидроксида натрия.
Шаг 1: Запишите информацию о растворах
- Концентрация соляной кислоты (HCl) = 0,01 моль/л.
- Концентрация гидроксида натрия (NaOH) = 0,005 моль/л.
Шаг 2: Найдите количество вещества в реакциях
Пусть мы смешиваем по 1 литру каждого раствора.
Количество HCl:
[
n_{\text{HCl}} = C_{\text{HCl}} \times V = 0,01 , \text{моль/л} \times 1 , \text{л} = 0,01 , \text{моль}
]
Количество NaOH:
[
n_{\text{NaOH}} = C_{\text{NaOH}} \times V = 0,005 , \text{моль/л} \times 1 , \text{л} = 0,005 , \text{моль}
]
Шаг 3: Найдите, что произойдет в реакции
HCl и NaOH реагируют по реакции нейтрализации:
[
\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}
]
В этой реакции одно моль HCl нейтрализует одно моль NaOH. Посчитаем, сколько молей HCl останется после реакции.
- Реакция проходит полностью с NaOH, так как его меньше:
[
\text{Moles HCl remaining} = n_{\text{HCl}} - n_{\text{NaOH}} = 0,01 - 0,005 = 0,005 , \text{моль}
]
- NaOH полностью прореагирывает, и его не остается.
Шаг 4: Найдите новую концентрацию HCl в смеси
Общая величина объема растворов:
[
V_{\text{total}} = 1, \text{л} + 1, \text{л} = 2, \text{л}
]
Теперь найдем новую концентрацию HCl в получившемся растворе:
[
C_{\text{HCl}} = \frac{n_{\text{HCl remaining}}}{V_{\text{total}}} = \frac{0,005 , \text{моль}}{2 , \text{л}} = 0,0025 , \text{моль/л}
]
Шаг 5: Найдите pH
Сначала найдем pH, используя формулу для слабой кислоты:
[
\text{pH} = -\log [\text{H}^+]
]
Поскольку HCl — сильная кислота, [H(^+)] будет равно концентрации HCl:
[
\text{pH} = -\log(0,0025)
]
Шаг 6: Вычислите pH
С помощью калькулятора вычислим:
[
\text{pH} = -\log(0,0025) \approx 2,6
]
Ответ
pH полученного раствора равен 2,6 (с точностью до десятых).
