Каков будет pH раствора, полученного после добавления 30 мл 0,1 н раствора NaOH к 20 мл 0,1 н раствору HCl?

Хотя задача может показаться сложной на первый взгляд, но на самом деле ее решение легко. Давайте начнем с того, что разберемся с исходными данными. У нас есть два раствора: раствор NaOH и раствор HCl. Оба раствора имеют концентрацию 0,1 нормального (0,1 н в скобках).

Дано:
Объем раствора NaOH = 30 мл
Объем раствора HCl = 20 мл

Теперь нам нужно найти pH раствора, который получится после смешивания этих двух растворов. Для этого нам понадобится уравнение нейтрализации:

NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Из уравнения видно, что наш итоговый раствор будет состоять из натрия ( Na+ ), хлора ( Cl- ) и воды ( H2O ). Важно отметить, что приходится использовать ровно столько NaOH, сколько есть HCl, чтобы наиболее полно нейтрализовать их.

Теперь давайте посмотрим на количество вещества (молей) этих растворов, используя формулу:

\( \text{Количество вещества} = \text{концентрация} \times \text{объем} \)

Количество вещества NaOH = 0,1 Н * (30 мл / 1000) = 0,003 моль
Количество вещества HCl = 0,1 Н * (20 мл / 1000) = 0,002 моль

Так как стехиометрическое соотношение между NaOH и HCl равно 1:1, то они как раз нейтрализуются друг с другом. Остается только посчитать концентрацию и pH раствора после нейтрализации.

Для этого нам нужно определить объем итогового раствора. Поскольку вода является продуктом реакции, общий объем раствора будет равен сумме объемов исходных растворов.

Общий объем раствора = 30 мл + 20 мл = 50 мл

Теперь можно расчитать концентрацию итогового раствора:

Концентрация раствора = (количество вещества) / (общий объем раствора)

Концентрация NaCl = (0,003 моль + 0,002 моль) / (50 мл / 1000) = 0,1 Н

Таким образом, итоговый раствор будет иметь концентрацию 0,1 Н.

Теперь осталось определить pH раствора. Для этого мы можем воспользоваться уравнением Гендерсона-Хассельбальха:

pH = pKa + log ([A-]/[HA])

Где pKa - это постоянное значение для соответствующей системы (в случае NaCl это практически бесконечно большое число), [A-] - концентрация основания (в нашем случае NaOH, которое полностью реагировало) и [HA] - концентрация кислоты (в нашем случае HCl, также полностью реагировавшая).

Так как NaOH и HCl полностью реагировали, концентрация обеих равна 0. Используя это, мы получаем:

pH = pKa + log (0/0)

Значение логарифма отношения 0/0 является неопределенным, и поэтому мы не можем найти точное значение pH. Однако, мы можем сделать вывод, что pH итогового раствора будет близким к нейтральному (около 7), так как NaOH и HCl являются сильными основанием и кислотой соответственно, и они полностью нейтрализуют друг друга в растворе.

В итоге, pH раствора, полученного после добавления 30 мл 0,1 н раствора NaOH к 20 мл 0,1 н раствору HCl, будет около 7.