Каков будет pH раствора, полученного путем добавления 60 мл 0,01М раствора гидроксида натрия к 30 мл 0,15М раствора

Начнем с расчета pH раствора, полученного путем смешивания гидроксида натрия и уксусной кислоты.

Перед тем, как мы начнем, давайте вспомним, что pH - это мера кислотности или щелочности раствора. Он измеряется в диапазоне от 0 до 14, где значения меньше 7 указывают на кислотность, значения больше 7 указывают на щелочность, и значение 7 означает нейтральность.

Для расчета pH раствора, полученного путем смешивания растворов гидроксида натрия и уксусной кислоты, нам понадобится использовать принципы химии и знание об ионизации соответствующих веществ.

Уксусная кислота (CH3COOH) является слабой кислотой, которая ионизируется в растворе по следующему уравнению:

\[CH3COOH \leftrightarrow CH3COO^- + H^+\]

Согласно принципу Леви-Ле Шателье, при добавлении гидроксида натрия (NaOH), гидроксидные ионы реагируют с ионами водорода из уксусной кислоты, образуя молекулы воды (H2O):

\[H^+ + OH^- \leftrightarrow H2O\]

Процесс нейтрализации можно представить следующим равенством:

\[CH3COOH + NaOH \leftrightarrow CH3COONa + H2O\]

Обратите внимание, что продуктами реакции будут натриевая соль уксусной кислоты (CH3COONa) и молекулы воды (H2O).

Теперь давайте приступим к расчету pH раствора после смешивания растворов.

1. Вычисление молей гидроксида натрия и уксусной кислоты:
Для этой задачи у нас есть данные о концентрации раствора уксусной кислоты и гидроксида натрия, а также об объеме каждого раствора. Из этих данных мы можем узнать количество молекул каждого реагента в растворах.

Молярность раствора уксусной кислоты (CH3COOH) - 0.15 М
Объем раствора уксусной кислоты - 30 мл
Молярность раствора гидроксида натрия (NaOH) - 0.01 М
Объем раствора гидроксида натрия - 60 мл

Для вычисления молей реагентов, мы можем использовать следующую формулу:

\[\text{{Моли}} = \text{{Молярность}} \times \text{{Объем}}\]

Таким образом, количество молекул уксусной кислоты составляет:

\[\text{{Моли уксусной кислоты}} = 0.15 \, М \times 0.030 \, л = 0.0045 \, моль\]

А количество молекул гидроксида натрия равно:

\[\text{{Моли гидроксида натрия}} = 0.01 \, М \times 0.060 \, л = 0.0006 \, моль\]

2. Определение реагента в избытке:
Чтобы определить, какой реагент будет в избытке, нужно рассмотреть их соотношение. Поскольку мы имеем больше молекул уксусной кислоты (0.0045 моль) по сравнению с гидроксидом натрия (0.0006 моль), уксусная кислота будет в избытке.

3. Решение и расчет pH раствора:
Поскольку уксусная кислота является слабой кислотой, основным фактором, влияющим на pH рассматриваемого раствора, будет ее диссоциация. Поскольку у нас есть избыток уксусной кислоты, pH раствора будет кислотным.

Для расчета pH мы можем использовать уравнение Гендерсона-Хассельбальха:

\[pH = pKa + \log_{10}\left(\frac{{\text{{Молярность соли}}}}{{\text{{Молярность кислоты}}}}\right)\]

Где pKa - логарифмический постоянная кислоты, что представляет собой меру ионизации кислоты.

Для уксусной кислоты (CH3COOH), pKa равно 4.76.

Количество молекул соли (CH3COONa) получится из остатка уксусной кислоты:

\[\text{{Моли соли}} = 0.0045 \, моль - 0.0006 \, моль = 0.0039 \, моль\]

Теперь подставим все значения в уравнение Гендерсона-Хассельбальха:

\[pH = 4.76 + \log_{10}\left(\frac{{0.0039}}{{0.0045}}\right)\]

Вычислив это выражение, мы найдем значение pH раствора.

4. Добавление гидроксида натрия:
Теперь рассмотрим, как изменится pH раствора при добавлении 5 мл 0.1М раствора гидроксида натрия.

Добавление гидроксидного иона (OH^-) приведет к увеличению концентрации щелочной части раствора, что дополнительно снизит pH раствора.

У нас уже есть количество молекул гидроксида натрия: 0.0006 моль.
После добавления 5 мл гидроксида натрия, общий объем раствора будет составлять 95 мл. При этом молярность гидроксида натрия не изменится.

Количество молекул гидроксида натрия в 95 мл раствора:

\[\text{{Моли гидроксида натрия}} = 0.0006 \, моль + (0.1 \, М \times 0.005 \, л) = 0.0011 \, моль\]

Теперь, используя тот же подход, мы можем вычислить новое значение pH раствора.

\[\text{{Моли кислоты}} = 0.0045 \, моль\]
\[\text{{Моли соли}} = 0.0039 \, моль + 0.0011 \, моль = 0.0050 \, моль\]

Подставим новые значения в уравнение Гендерсона-Хассельбальха:

\[pH = 4.76 + \log_{10}\left(\frac{{0.0050}}{{0.0045}}\right)\]

Вычислив данное выражение, мы получим новое значение pH буферного раствора после добавления гидроксида натрия.

Таким образом, после выполнения всех вычислений, вы получите значения pH для данных растворов. Не забудьте округлить полученные значения до нужного количества знаков после запятой.