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.
