Каков будет рН раствора, полученного из 13,4 г хлорида алюминия, растворенных в 0,5 л воды, при температуре

Для решения данной задачи, нам необходимо применить знания об химическом растворении и вычислении pH с помощью равновесия данной реакции.

Шаг 1: Найти количество молей хлорида алюминия (AlCl3)
Для этого воспользуемся уравнением:
масса = количество молей × молярная масса

Молярная масса хлорида алюминия (AlCl3) составляет 133,34 г/моль. Таким образом, количество молей хлорида алюминия составит:
\[
\text{количество молей} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{13,4}{133,34} = 0,1005 \text{ моль}
\]

Шаг 2: Вычислить объем раствора
Мы знаем, что плотность раствора составляет 1,0032 г/мл. Поскольку масса раствора равна массе растворяющегося вещества плюс массе растворителя, мы можем найти объем раствора, используя следующую формулу:
объем = \(\frac{\text{масса}}{\text{плотность}} = \frac{13,4}{1,0032} = 13,36 \, \text{мл}\)

Так как нам нужно выразить объем в литрах, преобразуем 13,36 мл в литры, разделив на 1000:
объем = \(\frac{13,36}{1000} = 0,01336 \, \text{л}\)


Шаг 3: Вычислить мольную концентрацию раствора
Мольная концентрация (c) раствора рассчитывается как отношение количества вещества к объему раствора:
мольная концентрация = \(\frac{\text{количество молей}}{\text{объем}} = \frac{0,1005}{0,01336} \approx 7,53 \, \text{моль/л}\)

Шаг 4: Вычислить pOH раствора
Так как раствор представляет собой соль, мы можем считать ее гидролизирующей. В этом случае реакцией гидролиза хлорида алюминия AlCl3 будет образование гидроксокомплекса Al(OH)3:
AlCl3 + 3H2O -> Al(OH)3 + 3HCl

При гидролизе хлорида алюминия образуются гидроксидные ионы OH-. Отношение концентрации гидроксидных ионов к объему раствора позволяет нам найти pOH раствора:
pOH = -log[OH-] = -log(\(\frac{\text{концентрация OH-}}{\text{объем раствора}}\))

Шаг 5: Вычисляем концентрацию ОН-
Концентрация гидроксидных ионов может быть рассчитана, зная мольную концентрацию раствора и уравнение гидролиза:
Количество образовавшихся гидроксидных ионов Al(OH)3 равно количеству металлических ионов AlCl3 в реакции гидролиза, в данном случае это 1:3

Таким образом, концентрация гидроксидных ионов составит:
[OH-] = \(\frac{\text{количество гидроксидных ионов}}{\text{объем раствора}} = \frac{0,1005}{0,01336 \times 3} \approx 2,51 \, \text{моль/л}\)

Шаг 6: Вычислить рН раствора
Так как водное растворение AlCl3 гидролизуется, то мы можем воспользоваться следующим соотношением:
pH + pOH = 14

Таким образом, pH раствора будет равно:
pH = 14 - pOH = 14 - (-log[OH-]) \approx 14 - (-log2,51) \approx 14 - (-0,40) \approx 14 + 0,40 \approx 14,40

Итак, полученный раствор будет иметь pH около 14,40 при температуре 22 °C и растворимости 13,4 г хлорида алюминия в 0,5 л воды с плотностью 1,0032 г/мл.