Дано:
Объем первого раствора V1 = 125 мл
Концентрация первого раствора С1 = 0.2 M (моляр)
Объем второго раствора V2 = 50 мл
Концентрация второго раствора С2 = 0.5 M (моляр)
Найти:
pH полученного раствора.
Решение:
Для расчета pH полученного раствора используем уравнение Генриксона-Хендерсона, которое связывает pH раствора с концентрацией кислоты и ее соли:
pH = pKa + log( [A-] / [HA] ),
где
pKa - постоянная диссоциации для заданной кислоты,
[A-] - концентрация основания (соли),
[HA] - концентрация кислоты.
В данном случае использован упрощенный вид этого уравнения для простых кислот, где pKa = -log(Ka), Ka - константа диссоциации.
Для уксусной кислоты (CH3COOH) pKa ≈ 4.75.
Сначала найдем общий объем полученного раствора V:
V = V1 + V2 = 125 мл + 50 мл = 175 мл.
Теперь найдем эквивалентную концентрацию смеси:
Cэкв = (V1 * C1 + V2 * C2) / V.
Cэкв = (125 мл * 0.2 M + 50 мл * 0.5 M) / 175 мл = (25 моль + 25 моль) / 175 мл = 50 моль / 175 мл ≈ 0.286 M.
Теперь можно найти концентрации соли (CH3COO-) и кислоты (CH3COOH):
[CH3COO-] = V2 * C2 / V = 50 мл * 0.5 M / 175 мл = 0.143 M,
[CH3COOH] = V1 * C1 / V = 125 мл * 0.2 M / 175 мл = 0.143 M.
Теперь вычислим pH:
pH = pKa + log( [CH3COO-] / [CH3COOH] ) = 4.75 + log(0.143 / 0.143) = 4.75 + log(1) = 4.75 + 0 = 4.75.
Ответ:
pH полученного раствора равен 4.75.