Какой будет pH раствора, полученного путем смешивания 25 мл 0,3 М раствора дигидрофосфата калия с 20 мл 0,2 M раствора

Изумруд_5827

19

Для решения данной задачи мы будем использовать принцип сохранения массы и концентраций реагентов.

Сначала найдем количество вещества каждого реагента в молях, используя формулу:

\[
\text{{моль}} = \text{{концентрация}} \times \text{{объем}} \div 1000
\]

Для раствора дигидрофосфата калия:

\[
\text{{количество молей дигидрофосфата калия}} = 0,3 \times \frac{{25}}{{1000}}
\]

Для раствора гидроксида натрия:

\[
\text{{количество молей гидроксида натрия}} = 0,2 \times \frac{{20}}{{1000}}
\]

Затем найдем общее количество молей фосфата в полученном растворе, учитывая стехиометрическое соотношение между дигидрофосфатом калия и гидроксидом натрия. 1 моль дигидрофосфата калия соответствует 2 молям фосфата:

\[
\text{{общее количество молей фосфата}} = 2 \times \text{{количество молей дигидрофосфата калия}}
\]

Теперь рассчитаем концентрацию фосфата в полученном растворе, разделив общее количество молей фосфата на общий объем раствора:

\[
\text{{концентрация фосфата}} = \frac{{\text{{общее количество молей фосфата}}}}{{25 + 20}} \times 1000
\]

Теперь используем зависимость констант диссоциации и уравнение для pH буферного раствора:

\[
\text{{pH}} = \text{{pK}} + \log_{10} \left( \frac{{\text{{концентрация основания}}}}{{\text{{концентрация кислоты}}}} \right)
\]

В данном случае у нас только фосфаты, поэтому будем использовать третью константу диссоциации (k3). Концентрация основания будет равна концентрации гидроксида натрия, а концентрация кислоты - концентрации ионов водорода (H+). Для нахождения концентрации H+ используем уравнение диссоциации воды:

\[
K_w = [\text{{H+}}][\text{{OH-}}] = 10^{-14}
\]
\[
[\text{{H+}}] = \frac{{K_w}}{{[\text{{OH-}}]}}
\]

Поскольку разбавлять раствор не будут, концентрация OH- вначале равна концентрации гидроксида натрия:

\[
[\text{{OH-}}] = 0,2 \times \frac{{20}}{{45}} \times 1000
\]

Теперь можем рассчитать концентрацию H+ и, соответственно, pH:

\[
[\text{{H+}}] = \frac{{10^{-14}}}{{[\text{{OH-}}]}}
\]
\[
\text{{pH}} = -\log_{10}[\text{{H+}}]
\]

Получившийся pH будет являться pH буферного раствора.

Теперь, чтобы рассчитать изменение pH при добавлении соляной кислоты, нужно учитывать стехиометрическое соотношение между H+ и Cl-. Если добавить 1 моль H+, соответственно, добавляется 1 моль Cl-.

Тогда общее количество молей H+ увеличивается на 1 моль, а общий объем раствора увеличивается на 6 мл. Следовательно, концентрация H+ будет равна:

\[
[\text{{H+}}]_{\text{{новое}}} = \frac{{[\text{{H+}}] \times V + 1}}{{V + 6}}
\]

где [\text{{H+}}] - концентрация H+ в исходном растворе, V - объем исходного раствора (45 мл).

Вычисляем pH нового раствора по формуле:

\[
\text{{pH}}_{\text{{новое}}} = -\log_{10}[\text{{H+}}]_{\text{{новое}}}
\]