Так как H2SO4 и NaOH реагируют 1:2:
n(H2SO4) : n(NaOH) = 1 : 2
Сравниваем количества вещества и видим, что H2SO4 оказывается в избытке по сравнению с NaOH. Таким образом, расходуется весь NaOH, а H2SO4 остается частично неиспользованным.
Теперь необходимо рассчитать количество оставшегося H2SO4. Для этого вычтем количество вещества NaOH из общего количества H2SO4:
Мы получили отрицательное значение количества оставшегося H2SO4, что означает, что после реакции на самом деле использовалось всё H2SO4, а NaOH оказался в избытке.
Остается рассчитать концентрацию H+ и OH- и определить pH раствора.
Объем раствора после смешения можно рассчитать как сумму объемов каждого раствора:
Первым шагом будет вычисление количества вещества (молей) H2SO4 и NaOH, которое содержится в каждом растворе.
Для H2SO4 у нас есть:
Объем (V) = 50 мл = 0.05 л
Концентрация (C) = 0.2 М
Формула для расчета количества вещества (моль) это:
Количество вещества (n) = V * C
Подставим значения и рассчитаем:
n(H2SO4) = 0.05 л * 0.2 М = 0.01 моль
Теперь рассчитаем количество вещества NaOH:
Объем (V) = 150 мл = 0.15 л
Концентрация (C) = 0.1 М
n(NaOH) = 0.15 л * 0.1 М = 0.015 моль
Далее, нам необходимо определить, какие реакции происходят между H2SO4 и NaOH.
1. H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
2. HSО4^- + OH^- → Н2О + SO4^2-
Так как H2SO4 и NaOH реагируют 1:2:
n(H2SO4) : n(NaOH) = 1 : 2
Сравниваем количества вещества и видим, что H2SO4 оказывается в избытке по сравнению с NaOH. Таким образом, расходуется весь NaOH, а H2SO4 остается частично неиспользованным.
Теперь необходимо рассчитать количество оставшегося H2SO4. Для этого вычтем количество вещества NaOH из общего количества H2SO4:
n(H2SO4, оставшееся) = n(H2SO4) - n(NaOH) = 0.01 моль - 0.015 моль = -0.005 моль
Мы получили отрицательное значение количества оставшегося H2SO4, что означает, что после реакции на самом деле использовалось всё H2SO4, а NaOH оказался в избытке.
Остается рассчитать концентрацию H+ и OH- и определить pH раствора.
Объем раствора после смешения можно рассчитать как сумму объемов каждого раствора:
V(смешанного раствора) = V(H2SO4) + V(NaOH) = 50 мл + 150 мл = 200 мл = 0.2 л
Концентрация H+ в смешанном растворе сохраняется, поэтому:
C(H+) = n(H+)/V(смешанного раствора) = 0.01 моль/0.2 л = 0.05 М
Также, концентрация OH- в смешанном растворе можно рассчитать:
C(OH-) = n(NaOH)/V(смешанного раствора) = 0.015 моль/0.2 л = 0.075 М
Используя формулу для расчёта рН, где pOH = -log(OH-), pH + pOH = 14:
pOH = -log(0.075) = 1.12
Теперь находим pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 1.12 = 12.88
Таким образом, pH раствора, полученного после прибавления 50 мл 0.2 М раствора H2SO4 к 150 мл 0.1 М раствора NaOH, составляет 12.88.
Я надеюсь, что этот ответ ясен и понятен. Если возникнут дополнительные вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их.