Дано:
V(серной кислоты) = 100 мл
C(серной кислоты) = 0.1 М
V(NaOH) = 200 мл
C(NaOH) = 0.1 М
Найти:
pH раствора после слияния растворов.
Решение с расчетом:
1. При слиянии растворов серной кислоты и NaOH происходит нейтрализационная реакция:
H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O
2. Молярное соотношение между серной кислотой и гидроксидом натрия составляет 1:2, поэтому весь объем NaOH будет использован для нейтрализации серной кислоты.
3. Рассчитаем количество миллимолей H2SO4:
n(H2SO4) = C(H2SO4) * V(H2SO4) = 0.1 М * 100 мл = 10 ммоль
4. Рассчитаем количество миллимолей NaOH:
n(NaOH) = C(NaOH) * V(NaOH) = 0.1 М * 200 мл = 20 ммоль
5. Так как все миллимоли H2SO4 будут нейтрализованы миллимолями NaOH, остаток миллимолей NaOH определяет концентрацию OH- в растворе.
6. Общее количество миллимолей OH-:
n(OH-) = n(NaOH) - n(H2SO4) = 20 ммоль - 10 ммоль = 10 ммоль
7. Рассчитаем концентрацию ОН- в растворе, используя общее количество миллимолей и объем раствора:
C(OH-) = n(OH-) / (V(H2SO4) + V(NaOH)) = 10 ммоль / (100 мл + 200 мл) = 0.033 М
8. Так как вода нейтральна, то можно рассчитать концентрацию водного ионнного произведения:
Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10^-14
[H+] = Kw / C(OH-) = 1.0 x 10^-14 / 0.033 = 3.0 x 10^-13 М
9. Используя значение концентрации водородных ионов, мы можем рассчитать pH:
pH = -log[H+] = -log(3.0 x 10^-13) = 12.52
Ответ:
pH раствора после слияния 100 мл 0.1М раствора серной кислоты и 200 мл 0.1М раствора NaOH составляет приблизительно 12.52.