Каков pH раствора соляной кислоты, содержащего 1,83% концентрации?

Океан

11

Хорошо, давайте решим эту задачу пошагово.

Шаг 1: Понимание задачи
Нам дан раствор соляной кислоты, и мы хотим вычислить его pH.
Для начала, давайте вспомним, что pH - это мера кислотности или щелочности раствора. pH меньше 7 указывает на кислый раствор, pH больше 7 - на щелочной раствор, а pH равный 7 - на нейтральный раствор.

Шаг 2: Формула для вычисления pH
pH рассчитывается с использованием формулы:
\[pH = -\log[H^+],\]
где \([H^+]\) обозначает концентрацию ионов водорода в растворе. В случае соляной кислоты, она полностью диссоциирует в воде, образуя ионы водорода (Н+) и ионы хлорида (Cl-).

Шаг 3: Вычисление концентрации ионов водорода
Нам дана концентрация соляной кислоты, равная 1,83%. Это означает, что в 100 граммах раствора содержится 1,83 грамма соляной кислоты.
Чтобы вычислить концентрацию ионов водорода (\([H^+]\)), мы должны сначала найти количество вещества соляной кислоты в растворе.

Шаг 4: Вычисление количества вещества
Чтобы вычислить количество вещества (в молях), мы должны разделить массу вещества на его молярную массу. Молярная масса соляной кислоты (HCl) составляет 36,46 г/моль.
Поэтому, количество вещества соляной кислоты (HCl) можно вычислить по формуле:
\[\text{Количество вещества} = \frac{\text{Масса вещества}}{\text{Молярная масса}}.\]
В данном случае:
\[\text{Количество вещества} = \frac{1,83 \, \text{г}}{36,46 \, \text{г/моль}}.\]

Шаг 5: Вычисление концентрации ионов водорода
Поскольку соляная кислота полностью диссоциирует в воде, получим равное количество ионов водорода (\(H^+\)) и ионов хлорида (\(Cl^-\)). Это означает, что концентрация ионов водорода будет такой же, как и концентрация соляной кислоты, а значит, равной 1,83%.
Чтобы перевести концентрацию в процентах в концентрацию в молях на литр, мы делим процентную концентрацию на 100:
\[\text{Концентрация} = \frac{1,83}{100}.\]

Шаг 6: Вычисление pH
Теперь мы можем применить формулу для вычисления pH:
\[pH = -\log[H^+].\]
В нашем случае, \([H^+]\) равно концентрации ионов водорода, делимой на \(10^{-2}\), так как мы получили концентрацию в процентах, а pH измеряется в логарифмической шкале.
Таким образом, мы получаем:
\[pH = -\log\left(\frac{1,83}{100} \cdot 10^{-2}\right).\]

Применив эту формулу и произведя вычисления, мы получим итоговое значение pH раствора соляной кислоты. Необходимо учесть, что результат будет отрицательным значением, так как sУровень кислотности.

Примечание: Если ученик не знаком с логарифмами, обратим внимание на то, что результат будет между 0 и 7 в силу высокой концентрации и отрицательного логарифма.