Дано:
Концентрация раствора соляной кислоты = 10%
Плотность раствора соляной кислоты = 1,047 г/мл
Объем раствора соляной кислоты = 20 л
Объем воды = 5 м³
Концентрация гидроксида кальция = 0,02 экв/л
Найти:
pH раствора после добавления воды, содержащей гидроксид кальция.
Решение:
1. Рассчитаем массу раствора соляной кислоты:
Масса = объем * плотность = 20 л * 1047 г/л = 20940 г = 20,94 кг
2. Рассчитаем количество вещества в растворе соляной кислоты:
n(HCl) = (концентрация * масса) / молярная масса = (10% * 20,94 кг) / 36,46 г/моль = 0,0574 моль
3. Рассчитаем количество миллимоль вещества в растворе соляной кислоты:
mM(HCl) = n(HCl) / объем = 0,0574 моль / 20 л = 0,00287 М = 2,87 мМ
4. После добавления воды и гидроксида кальция происходит реакция:
2HCl + Ca(OH)₂ -> CaCl₂ + 2H₂O
5. Рассчитаем количество миллимоль гидроксида кальция в воде:
mM(Ca(OH)₂) = концентрация = 0,02 М = 20 мМ
6. Найдем количество миллимолей избытка HCl:
Избыток HCl = mM(HCl) - mM(Ca(OH)₂) = 2,87 мМ - 20 мМ = -17,13 мМ
7. Так как избыток отрицателен, то это означает, что часть HCl не реагировала. Это приведет к повышению концентрации H⁺ и уменьшению pH.
8. Рассчитаем новую концентрацию H⁺:
Новая концентрация H⁺ = (избыток HCl / (объем раствора + объем добавленной воды)) * 1000 = (-17,13 мМ / (20 л + 5000 л)) * 1000 ≈ -0,0034 моль/л
9. Найдем pH:
pH = -log(0,0034) ≈ 2,47
Ответ:
pH раствора после добавления воды, содержащей гидроксид кальция, составляет примерно 2,47.