60 см³ раствора с молярной концентрацией серной кислоты 5.K 0,5 моль/дм³ добавили 60 см³ раствора с молярной концентрацией гидроксида калия ...
Условие:
60 см³ раствора с молярной концентрацией серной кислоты 5.K 0,5 моль/дм³ добавили 60 см³ раствора с молярной концентрацией гидроксида калия 0,8 моль/дм3. Укажите рН образовавшегося раствора. (Плотности всех растворов считать равными 1 г/см³.)
Решение:
Для решения этой задачи, нам необходимо сначала найти количество вещества серной кислоты и гидроксида калия, добавленных в раствор.
Объем раствора серной кислоты равен 60 см³, а молярная концентрация составляет 0,5 моль/дм³. Переведем объем в дециметры кубические (дм³):
60 см³ = 60 / 1000 дм³ = 0,06 дм³
Количество вещества серной кислоты можно найти, умножив объем на молярную концентрацию:
Количество вещества серной кислоты = объем × молярная концентрация = 0,06 дм³ × 0,5 моль/дм³ = 0,03 моль
Аналогично, для гидроксида калия:
Объем раствора гидроксида калия также равен 60 см³, а молярная концентрация составляет 0,8 моль/дм³:
60 см³ = 60 / 1000 дм³ = 0,06 дм³
Количество вещества гидроксида калия:
Количество вещества гидроксида калия = объем × молярная концентрация = 0,06 дм³ × 0,8 моль/дм³ = 0,048 моль
Теперь, чтобы найти рН образовавшегося раствора, нам нужно узнать, какие продукты образуются при реакции между серной кислотой и гидроксидом калия.
Серная кислота (H₂SO₄) реагирует с гидроксидом калия (KOH) и образует соль (K₂SO₄) и воду (H₂O):
H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O
Так как серная кислота и гидроксид калия реагируют в соотношении 1:2, то в данном случае гидроксид калия будет избыточным реагентом. Это означает, что весь гидроксид калия будет полностью использован для реакции, а серная кислота будет полностью потреблена.
Таким образом, после реакции в растворе останется только соль K₂SO₄.
Теперь мы можем рассчитать концентрацию ионов водорода (рН) в образовавшемся растворе. Для этого воспользуемся формулой:
pH = -log[H₃O⁺]
В данном случае, ион водорода (H₃O⁺) будет образовываться из воды, которая образуется в результате реакции между серной кислотой и гидроксидом калия.
Так как количество вещества серной кислоты равно 0,03 моль, то количество вещества воды, образованной в результате реакции, также будет равно 0,03 моль.
Объем воды можно найти, используя плотность воды:
Масса воды = объем воды × плотность воды = 0,03 дм³ × 1 г/см³ = 0,03 кг = 30 г
Молярная масса воды (H₂O) равна 18 г/моль, поэтому количество вещества воды можно найти, разделив массу на молярную массу:
Количество вещества воды = масса / молярная масса = 30 г / 18 г/моль = 1,67 моль
Теперь мы можем рассчитать концентрацию ионов водорода (рН) в образовавшемся растворе:
pH = -log[H₃O⁺] = -log(количество вещества воды / объем раствора) = -log(1,67 моль / 0,06 дм³) = -log(27,83 моль/дм³) ≈ -1,44
Таким образом, рН образовавшегося раствора составляет примерно -1,44.