Witaj :)
Naszym zadaniem jest określenie odczynu roztworu powstałego po zmieszaniu KOH i H₂SO₄ o podanych stężeniach i objętościach.
Zacznijmy od zapisania równania reakcji między kwasem siarkowym(VI) a wodorotlenkiem potasu:
[tex]H_2SO_4+2KOH\rightarrow K_2SO_4+2H_2O[/tex]
Z równania reakcji wynika, że 1 mol kwasu siarkowego(VI) reaguje z 2 molami wodorotlenku potasu. Obliczmy zatem ile moli kwasu i wodorotlenku mamy w ich roztworach:
[tex]KOH\\\\C_{KOH}=1,5mol/dm^3\\V_r=400cm^3=400\cdot \frac{1}{1000}dm^3=0,4dm^3\\n_{KOH}=C_{KOH}\cdot V_r=1,5mol/dm^3\cdot 0,4dm^3=\boxed{0,6mol}\\--------------------------\\H_2SO_4\\\\C_{H_2SO_4}=2mol/dm^3\\V_r=200cm^3=200\cdot \frac{1}{1000}dm^3=0,2dm^3\\ \\n_{H_2SO_4}=C_{H_2SO_4}\cdot V_r=2mol/dm^3\cdot 0,2dm^3=\boxed{0,4mol}[/tex]
Obliczmy teraz ile kwasu i zasady potrzeba do reakcji z obliczoną liczbą moli:
[tex]1\ mol\ H_2SO_4\ ---\ 2mol\ KOH\\x_{mol}\ H_2SO_4\ ---\ 0,6mol\ KOH\\\\x_{mol}= \frac{0,6mol\cdot 1mol}{2mol}= \boxed{0,3mol\implies tyle \ kwasu\ potrzebujemy}\\-----------------------------\\1mol\ H_2SO_4\ ---\ 2\ mol\ KOH\\0,4\ mol\ H_2SO_4\ ---\ y_{mol}\ KOH\\\\y_{mol}=\frac{0,4mol\cdot 2mol}{1mol} =\boxed{0,8mol\implies tyle\ wodorotlenku\ potrzeba}[/tex]
Jak widzimy z powyższych obliczeń kwas siarkowy(VI) został użyty w nadmiarze, ponieważ mamy 0,4mol a potrzebujemy 0,3,więc pH liczymy na kwas. Obliczmy zatem, ile kwasu nie przereaguje:
[tex]0,4mol-0,3mol=0,1mol[/tex]
Obliczmy teraz stężenie nieprzereagowanego kwasu w roztworze po z[tex]C_{H_2SO_4}^k=\frac{0,1mol}{0,4dm^3+0,2dm^3} \approx 0,17mol/dm^3[/tex]
Zapiszmy dysocjację kwasu:
[tex]H_2SO_4\xrightarrow{H_2O} 2H^++SO_4^{2-}[/tex]
Jak widzimy, kwas ten dysocjuje, odszczepiając 2 mole kationów wodoru, więc ich stężenie będzie dwa razy większe, niż stężenie kwasu, zatem:
[tex][H^+]=2\cdot C_{H_2SO_4}^k=2\cdot 0,17mol/dm^3=0,34mol/dm^3[/tex]
Zależność ta jest prawdziwa tylko i wyłącznie dla mocnych kwasów. Możemy już obliczyć pH roztworu po zmieszaniu:
[tex]pH=-\log[H^+]=-\log0,34=\boxed{0,47}[/tex]
Ponieważ pH<7 odczyn będzie kwasowy.
Odpowiedź.: Po zmieszaniu odczyn roztworu będzie kwasowy, a pH=0,47.
