Дано:
Объем раствора аммиака (V1) = 50 мл = 0,05 л
Концентрация аммиака (C1) = 0,3 М
Объем раствора соляной кислоты (V2) в первом случае = 75 мл = 0,075 л
Концентрация соляной кислоты (C2) в первом случае = 0,2 М
Объем раствора соляной кислоты (V3) во втором случае = 50 мл = 0,05 л
Концентрация соляной кислоты (C3) во втором случае = 0,5 М
Найти:
pH полученных растворов.
Решение:
1. Рассчитаем количество вещества аммиака и соляной кислоты в исходных растворах:
- n1(NH3) = V1 * C1 = 0,05 л * 0,3 М = 0,015 моль
- n2(HCl1) = V2 * C2 = 0,075 л * 0,2 М = 0,015 моль
- n3(HCl2) = V3 * C3 = 0,05 л * 0,5 М = 0,025 моль
2. Общее количество вещества после смешивания:
n(NH3) = n1 + n2 = 0,015 моль + 0,015 моль = 0,03 моль
n(HCl) = n2 + n3 = 0,015 моль + 0,025 моль = 0,04 моль
3. Рассчитаем концентрацию всех компонентов в итоговом растворе:
C(NH3) = n(NH3) / (V1 + V2) = 0,03 моль / (0,05 л + 0,075 л) = 0,2 М
C(HCl) = n(HCl) / (V2 + V3) = 0,04 моль / (0,075 л + 0,05 л) = 0,4 М
4. Расчет pH для полученных растворов:
- Уравнение реакции: NH3 + HCl -> NH4Cl
- После реакции образуется эквивалентное количество \[NH_4^+\] и \[Cl^-\]
- Исходный раствор NH3 содержит буферную пару NH3/NH4+
- Рассчитаем pKb для NH3, где Kb = Kw/Ka = 1.0e-14/1.8e-5
5. Для первого случая:
- Концентрация NH3 = 0.2 M
- Концентрация NH4+ = 0.015 mol / 0.125 L
- Константа диссоциации NH4+ = 5.6e-10
- pOH = -log(5.6e-10)
- pH = 14 - pOH
6. Для второго случая:
- Концентрация NH3 = 0.2 M
- Концентрация NH4+ = 0.025 mol / 0.1 L
- Константа диссоциации NH4+ = 5.6e-10
- pOH = -log(5.6e-10)
- pH = 14 - pOH
Ответ:
pH для первого случая равен около 9.94, а для второго случая - около 10.31.