Дано:
Объем раствора HCl: неизвестно
Концентрация HCl: 0.2 М
Объем раствора Na2CO3: 50 мл
Концентрация Na2CO3: 0.1 М
Желаемое значение pH: 10.5
Найти:
Объем 0.2 М HCl, который необходимо добавить к 50 мл 0.1 М раствора Na2CO3 для получения раствора с pH = 10.5.
Решение с расчетом:
1. Рассчитаем количество вещества (моль) Na2CO3 в 50 мл раствора:
Моль Na2CO3 = концентрация × объем / 1000
Моль Na2CO3 = 0.1 М × 50 мл / 1000 = 0.005 моль
2. Na2CO3 будет реагировать с HCl по следующей реакции:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2
3. Рассчитаем мольные соотношения между Na2CO3 и HCl для достижения желаемого pH.
На каждый моль Na2CO3 необходимо два эквивалента HCl для нейтрализации всех протонов.
4. Рассчитаем количество моль HCl, необходимое для достижения pH = 10.5:
Так как требуется достичь высокого значения pH, это означает, что большинство ионов углекислого натрия должны быть превращены в бикарбонатные и карбонатные ионы, что требует нейтрализации двух эквивалентов протонов:
Моль HCl = 2 × 0.005 моль = 0.01 моль
5. Теперь найдем объем 0.2 М HCl, который содержит необходимое количество молей:
Объем = моль / концентрация
Объем = 0.01 моль / 0.2 М = 0.05 л = 50 мл
Ответ:
Необходимо добавить 50 мл 0.2 М HCl к 50 мл 0.1 М раствора Na2CO3 для получения раствора с pH = 10.5.