Dane:

$V_1=100c{m}^3=0,1d{m}^3$

$C_1=0,02(mol(/\left(d{m}^3\right)$

$V_2=300c{m}^3=0,3d{m}^3$

$C_2=0,01\frac{mol}{d{m}^3}$

Szukane:

$pH=?$

Rozwiązanie:

Aby wyznaczyć wartość pH roztworu, musimy wyznaczyć zawartość jonów H⁺ w roztworze. W tym celu na początku wyznaczamy zawartości (liczby moli) poszczególnych substancji w roztworze:

$n_{HCl}=V_1\cdot C_1$

$n_{HCl}=0,02\frac{mol}{d{m}^3}\cdot 0,1d{m}^3=0,002mol$

$n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=V_2\cdot C_2$

$n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=0,3d{m}^3\cdot 0,01\frac{mol}{d{m}^3}=0,003mol$

Z powyższych obliczeń wynika, że do roztworu wprowadzono 0,002 mol HCl i 0,003 mol Ba(OH)₂. Zapiszmy równanie reakcji zachodzącej pomiędzy tymi dwoma substancjami:

$2HCl+Ba{\left(OH\right)}_2\to BaC{l}_2+2H_{2}O$

Z równania wynika, że do zobojętnienia 2 moli HCl potrzebyjemy 1 mola Ba(OH)₂. Oznacza to, że do całkowitego zobojętnienia 0,002 mol HCl zużyjemy 0,001 mol Ba(OH)₂. W roztworze pozostanie więc nadmiar Ba(OH)₂, który będzie równy:

$n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=0,003mol-0,001mol=0,002mol$

Obliczmy zatem stężenie pozostałego w nowym roztworze wodorotlenku. W tym celu na początku ustalamy objętość nowego roztworu:

$V_3=V_1+V_2$

$V_3=0,1d{m}^3+0,3d{m}^3=0,4d{m}^3$

Wyznaczamy stężenie Ba(OH)₂:

$C_{Ba{\left(OH\right)}_2}=\frac{n_{Ba{\left(OH\right)}_2}}{V_3}$

$C_{Ba{\left(OH\right)}_2}=\frac{0,002mol}{0,4d{m}^3}=0,005\frac{mol}{d{m}^3}$

W roztworze znajduje się więc wodorotlenek baru o stężeniu 0,005 mol/dm³. Wiemy, że w roztworze znajdować będzie się 2 razy więcej jonów OH^- niż jonów Ba²⁺ (wynika to z równania dysocjacji), a więc w roztworze znajdować się będzie:

$n_{O{H}^{-}}=2\cdot 0,005\frac{mol}{d{m}^3}=0,01\frac{mol}{d{m}^3}$

W roztworze znajduje się więc 0,01 mol/dm³ jonów OH^-. Wyznaczamy pOH:

$pOH=-\log \left[O{H}^{-}\right]$

$pOH=2$

Wyznaczamy pH:

$pH=14-pOH$

$pH=14-2=12$

 

Odpowiedź: pH roztworu po reakcji będzie równe 12