Дано:
V(CO2) = 20 л (объем углекислого газа)
V(NaOH) = 6 л (объем раствора едкого натра)
C(NaOH) = 0,1 моль/л (концентрация едкого натра)
T = 25°C (температура)
P = 1 атм (давление)
Найти:
pH раствора, полученного путем поглощения углекислого газа раствором едкого натра.
Решение с расчетом:
Сначала определим количество вещества NaOH, которое реагирует с углекислым газом:
n(NaOH) = C(NaOH) * V(NaOH) = 0,1 моль/л * 6 л = 0,6 моль
Теперь определим количество вещества CO2, растворившегося в растворе NaOH. Для этого воспользуемся законом Генри:
P = k * c
где P - давление газа, k - постоянная Генри для данного газа и растворителя, c - концентрация растворенного газа.
k = P / c
Постоянная Генри для CO2 при 25°C составляет примерно 3,4*10^(-2) M/atm.
c(CO2) = P / k = 1 атм / (3,4*10^(-2) M/atm) ≈ 29,41 моль/л
Теперь определим количество вещества CO2, растворившееся в растворе NaOH:
n(CO2) = c(CO2) * V(CO2) = 29,41 моль/л * 20 л = 588,2 моль
Теперь рассчитаем количество образовавшегося Na2CO3 и оставшегося NaOH:
1 моль CO2 + 2 моль NaOH -> 1 моль Na2CO3 + 1 моль H2O
n(Na2CO3) = n(CO2)
Теперь рассчитаем концентрацию OH- в растворе после реакции:
V_total = V(NaOH) = 6 л + 20 л = 26 л
c(OH-) = n(NaOH) / V_total = 0,6 моль / 26 л ≈ 0,023 моль/л
Теперь рассчитаем pOH раствора:
pOH = -log(c(OH-)) = -log(0,023) ≈ 1,64
И, наконец, рассчитаем pH раствора:
pH = 14 - pOH ≈ 14 - 1,64 ≈ 12,36
Ответ: pH раствора, полученного путем поглощения 20 л углекислого газа раствором едкого натра, составит примерно 12,36.