Рассчитаем pH раствора, полученного смешиванием равных объемов растворов кислоты и аммиака.
Дано (в СИ):
- Концентрация кислоты (HCl) = 0.2 моль/л
- Концентрация аммиака (NH3) = 0.19 моль/л
- Объем растворов равен, пусть V = 1 л для каждого раствора.
Найти:
- pH полученного раствора.
Решение:
1. Найдем моль кислоты и аммиака в каждом растворе:
n(HCl) = c(HCl) * V = 0.2 моль/л * 1 л = 0.2 моль
n(NH3) = c(NH3) * V = 0.19 моль/л * 1 л = 0.19 моль
2. После смешивания объем раствора:
V(общий) = V(HCl) + V(NH3) = 1 л + 1 л = 2 л
3. Концентрации после смешивания:
[HCl] = n(HCl) / V(общий) = 0.2 моль / 2 л = 0.1 моль/л
[NH3] = n(NH3) / V(общий) = 0.19 моль / 2 л = 0.095 моль/л
4. Используем уравнение для системы кислота-основа:
HCl (сильная кислота) диссоциирует полностью:
HCl → H+ + Cl^-
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH^-
5. Найдем количество ионов H+ в растворе:
В растворе находятся как ионы H+ от HCl, так и OH^- от NH3. От NH3 образуется альфа-ион NH4+. Баланс ионов:
В реакции HCl с NH3:
0.2 моль HCl реагирует с 0.19 моль NH3, в результате чего:
Остаток HCl = 0.2 моль - 0.19 моль = 0.01 моль
6. Общая концентрация ионов H+:
[H+] = Остаток HCl / V(общий) = 0.01 моль / 2 л = 0.005 моль/л
7. Рассчитаем pH:
pH = -lg[H+] = -lg(0.005) ≈ 2.3
Ответ:
pH полученного раствора составляет примерно 2.3.