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…

Для решения этой задачи давайте рассмотрим, что происходит при смешивании равных объёмов растворов соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH) и как это влияет на pH полученного раствора.

Шаг 1: Определение начальных условий

• Концентрация HCl = 0,01 моль/л
• Концентрация NaOH = 0,005 моль/л

Шаг 2: Определение количества веществ в каждом растворе

Предположим, что мы смешиваем 1 литр (1000 мл) каждого раствора.

• Количество молей HCl в 1 л раствора: \[ n_{\text{HCl}} = C_{\text{HCl}} \times V = 0,01 \, \text{моль/л} \times 1 \, \text{л} = 0,01 \, \text{моль} \]

• Количество молей NaOH в 1 л раствора: \[ n_{\text{NaOH}} = C_{\text{NaOH}} \times V = 0,005 \, \text{моль/л} \times 1 \, \text{л} = 0,005 \, \text{моль} \]

Шаг 3: Реакция между HCl и NaOH

Соляная кислота и гидроксид натрия реагируют по уравнению: \[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]

Из этого уравнения видно, что реагенты реагируют в соотношении 1:1.

Шаг 4: Определение оставшихся реагентов

• У нас есть 0,01 моль HCl и 0,005 моль NaOH. После реакции:
  • HCl: 0,01 моль - 0,005 моль = 0,005 моль (в избытке)
  • NaOH: 0,005 моль - 0,005 моль = 0 моль (в полном объёме)

Таким образом, после реакции у нас остается 0,005 моль HCl.

Шаг 5: Расчет конечной концентрации HCl

Общий объём раствора после смешивания двух растворов равен: \[ V_{\text{общ}} = 1 \, \text{л} + 1 \, \text{л} = 2 \, \text{л} \]

Концентрация оставшейся HCl в полученном растворе будет: \[ C_{\text{HCl, итог}} = \frac{n_{\text{HCl}}}{V_{\text{общ}}} = \frac{0,005 \, \text{моль}}{2 \, \text{л}} = 0,0025 \, \text{моль/л} \]

Шаг 6: Определение pH полученного раствора

Соляная кислота — сильная кислота и полностью диссоциирует в растворе: \[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]

Количество ионов водорода \( \text{H}^+ \) будет равно концентрации HCl: \[ [\text{H}^+] = 0,0025 \, \text{моль/л} \]

Теперь можем рассчитать pH: \[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \] \[ \text{pH} = -\log (0,0025) \approx 2,6 \]

Ответ

Таким образом, pH полученного раствора с учетом всех шагов и расчетов составляет примерно 2,6.