Дано:
- масса раствора HNO3 m(HNO3) = 50 г, массовая доля HNO3 = 12,6%.
- количество KOH n(KOH) = 0,11 моль.
- объем раствора после добавления воды V = 100 см³ = 0,1 дм³.
Найти:
- pH приготовленного раствора.
Решение:
1. Найдем массу HNO3 в 50 г раствора:
масса HNO3 = (массовая доля / 100) * масса раствора = (12,6 / 100) * 50 г = 6,3 г.
2. Рассчитаем количество молей HNO3:
Молярная масса HNO3 = 1 (H) + 14 (N) + 16 * 3 (O) = 63 г/моль.
n(HNO3) = масса HNO3 / молярная масса HNO3 = 6,3 г / 63 г/моль = 0,1 моль.
3. Теперь найдем, сколько молей HNO3 останется после нейтрализации с KOH:
Реакция между KOH и HNO3:
KOH + HNO3 → KNO3 + H2O.
Количество KOH: 0,11 моль.
Количество HNO3: 0,1 моль.
После реакции останется:
Остаток HNO3 = n(HNO3) - n(KOH) = 0,1 моль - 0,11 моль = -0,01 моль.
Это означает, что KOH полностью нейтрализует HNO3, и останется избыток KOH:
Остаток KOH = n(KOH) - n(HNO3) = 0,11 моль - 0,1 моль = 0,01 моль KOH.
4. Теперь найдем концентрацию оставшегося KOH в новом объеме раствора:
[KOH] = остаток KOH / объем раствора = 0,01 моль / 0,1 дм³ = 0,1 моль/дм³.
5. Поскольку KOH является сильным основанием, вся его концентрация равна концентрации гидроксид-ионов [OH-]:
[OH-] = [KOH] = 0,1 моль/дм³.
6. Рассчитаем pOH:
pOH = -log10([OH-]) = -log10(0,1) = 1.
7. Теперь можем найти pH:
Используем соотношение:
pH + pOH = 14
pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13.
Ответ:
pH приготовленного раствора равен 13.