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 полученного раствора, необходимо сначала определить, что происходит при смешивании равных объёмов растворов соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH).
Шаг 1: Записываем данные
- Концентрация HCl: \(C_{HCl} = 0,01 \, \text{моль/л}\)
- Концентрация NaOH: \(C_{NaOH} = 0,005 \, \text{моль/л}\)
Предположим, что мы смешиваем 1 л каждого раствора (объем может быть любым, главное, что они равны).
Шаг 2: Находим количество вещества (моль) в каждом растворе
Для HCl: \[ n_{HCl} = C_{HCl} \times V = 0,01 \times 1 = 0,01 \, \text{моль} \]
Для NaOH: \[ n_{NaOH} = C_{NaOH} \times V = 0,005 \times 1 = 0,005 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Определяем, что произойдёт при реакции
HCl — сильная кислота, полностью диссоциирующая в растворе: \[ HCl \rightarrow H^+ + Cl^- \]
NaOH — сильное основание, также полностью диссоциирующее: \[ NaOH \rightarrow Na^+ + OH^- \]
При смешивании HCl с NaOH происходит нейтрализация: \[ H^+ + OH^- \rightarrow H_2O \]
Шаг 4: Определяем, сколько H⁺ и OH⁻ остаётся после реакции
Кислота (HCl) и основание (NaOH) реагируют в соотношении 1:1. Сначала определим лимитирующий реагент:
- Имеем 0,01 моль HCl и 0,005 моль NaOH.
- NaOH ограничивает реакцию, так как его меньше.
Теперь вычтем количество NaOH из количества HCl: \[ n_{HCl, остаток} = n_{HCl} - n_{NaOH} = 0,01 - 0,005 = 0,005 \, \text{моль} \]
После нейтрализации у нас остаётся 0,005 моль H⁺.
Шаг 5: Рассчитаем кислотность раствора
Объём полученного раствора после смешивания равных объемов 1 л + 1 л = 2 л.
Теперь определим новую концентрацию H⁺: \[ C_{H^+} = \frac{n_{H^+}}{V_{раствора}} = \frac{0,005}{2} = 0,0025 \, \text{моль/л} \]
Шаг 6: Расчёт pH
По определению pH: \[ pH = -\log[H^+] \] Подставляем значение концентрации H⁺: \[ pH = -\log(0,0025) \]
Используя калькулятор, получаем: \[ pH \approx 2,6 \]
Ответ: pH полученного раствора составляет 2,6.
