Question

Определите водородный показатель рН раствора, полученного смешением равных объемов растворов сильных электролитов KOH (pH = 11,0) и H2SO4 (pH = 1,3). Больше никаких данных нет. Вероятно температура при которой проходит реакция равна 298 К.

Answer 1

Получается после реакции в растворе остаются ионы HPO4(2-), т.к. их избыток

Answer 2

Для определения рН результата смешения этих двух растворов, нужно учесть их концентрации и ионизацию в воде.

Сначала, давайте рассмотрим реакцию между KOH и H2SO4:

KOH + H2SO4 → KHSO4 + H2O

Сильные электролиты, такие как KOH и H2SO4, полностью диссоциируют в воде, поэтому каждый из них будет образовывать свои ионы в растворе. KOH даёт K+ и OH-, а H2SO4 даёт H+ и HSO4- ионы.

Поскольку реакция между KOH и H2SO4 происходит в равных объемах, это означает, что начальные концентрации ионов H+ и OH- будут одинаковыми. Таким образом, они будут полностью нейтрализованы, и в итоговом растворе останутся только ионы K+ и HSO4-.

Теперь давайте посчитаем рН для этого раствора. Ион HSO4- является слабым двухосновным кислотным анионом, который может диссоциировать следующим образом:

HSO4- ⇌ H+ + SO4^2-

Константа диссоциации кислоты (Ka2) для HSO4- примерно равна 1.2 x 10^-2 при 298 К.

Исходя из этого, мы можем использовать формулу для расчета рН для слабых двухосновных кислот:

pH = 1/2 * (pKa2 + log10([A-]/[HA]))

Где pKa2 = -log10(Ka2), [A-] - концентрация иона HSO4-, [HA] - концентрация иона H+.

Так как в исходной реакции между KOH и H2SO4 были равные объемы, начальная концентрация H+ равна начальной концентрации OH-, и они полностью нейтрализуются.

Итак, pH = 1/2 * (-log10(1.2 x 10^-2) + log10(1)) ≈ 2.92

Таким образом, итоговый водородный показатель рН раствора будет около 2.92 при температуре 298 К.