Можно ли рассчитать pH раствора сернокислого медного купороса объемом 1300 л, плотностью 1,18 г/мл

Ответы на вопрос

Отвечает Кожа Булбул.

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться в нескольких частях задачи: расчет pH раствора после добавления гидроксида кальция и расчет объема воды, необходимого для достижения требуемой концентрации сульфатов.

1. Расчет pH раствора

Для начала, давайте определим концентрацию серной кислоты в растворе.

Объем раствора: 1300 литров.
Плотность раствора: 1,18 г/мл, что равно 1180 г/л.
Концентрация серной кислоты: 25,1%. Это означает, что в 100 г раствора содержится 25,1 г серной кислоты.

Масса серной кислоты в 1300 литрах раствора:

1300 \, \text{л} \times 1180 \, \text{г/л} = 1 534 000 \, \text{г} \, (\text{общая масса раствора})

1 534 000 \, \text{г} \times 25,1\% = 385 734 \, \text{г} \, \text{серной кислоты}

Теперь переведем массу серной кислоты в моли. Молекулярная масса серной кислоты (H₂SO₄) равна 98 г/моль:

385 734 \, \text{г} \div 98 \, \text{г/моль} = 3 933 \, \text{моль}

Затем определим концентрацию H⁺ и pH. Серная кислота диссоциирует на 2 иона водорода (H⁺) на моль кислоты, т.е. концентрация H⁺ будет в два раза выше концентрации кислоты:

3 933 \, \text{моль} \times 2 = 7 866 \, \text{моль H⁺}

Для того чтобы найти концентрацию ионов водорода в растворе, разделим количество моль H⁺ на объем раствора в литрах:

7 866 \, \text{моль} \div 1300 \, \text{л} = 6,05 \, \text{моль/л}

Теперь, зная концентрацию H⁺, можем вычислить pH раствора:

\text{pH} = -\log[H⁺] = -\log(6,05) \approx 0,22

То есть pH раствора до добавления гидроксида кальция будет около 0,22, что указывает на сильно кислую среду.

2. Влияние гидроксида кальция

Гидроксид кальция (Ca(OH)₂) реагирует с серной кислотой, нейтрализуя её. Молекулярная масса Ca(OH)₂ — 74 г/моль. Рассчитаем, сколько моль гидроксида кальция в 218 кг:

218 \, \text{кг} = 218 000 \, \text{г}

218 000 \, \text{г} \div 74 \, \text{г/моль} = 2 946 \, \text{моль}

Гидроксид кальция нейтрализует серную кислоту в соотношении 1:2, т.е. 1 моль Ca(OH)₂ нейтрализует 2 моль H₂SO₄. Таким образом, 2 946 моль Ca(OH)₂ нейтрализует:

2 946 \, \text{моль} \times 2 = 5 892 \, \text{моль H₂SO₄}

Это количество серной кислоты соответствует:

5 892 \, \text{моль} \times 98 \, \text{г/моль} = 577 416 \, \text{г} \, \text{серной кислоты}

Теперь, вычитаем количество нейтрализованной серной кислоты из первоначальной массы:

385 734 \, \text{г} - 577 416 \, \text{г} = 0

То есть весь раствор серной кислоты нейтрализуется, и раствор становится нейтральным, т.е. pH повысится до нейтрального (близкого к 7), так как Ca(OH)₂ нейтрализует всю кислую среду.

3. Расчет объема воды для достижения концентрации сульфатов 70 мг/л

Теперь рассмотрим, как добавить воду для достижения требуемой концентрации сульфатов.

Концентрация сульфатов железа в исходном растворе составляет 164 г/л.
Нам нужно уменьшить концентрацию сульфатов до 70 мг/л (0,07 г/л).

Для этого рассчитываем, во сколько раз нужно разбавить раствор:

\frac{164 \, \text{г/л}}{0,07 \, \text{г/л}} = 2342,86

Это значит, что раствор нужно разбавить в 2342,86 раза.

Для определения объема воды, который нужно добавить, используем формулу:

V_{\text{новый}} = V_{\text{старый}} \times 2342,86

1300 \, \text{л} \times 2342,86 = 3 046 718 \, \text{л}

То есть новый объем раствора должен быть 3 046 718 литров.

Теперь вычитаем исходный объем раствора:

3 046 718 \, \text{л} - 1300 \, \text{л} = 3 045 418 \, \text{л}

Таким образом, для достижения требуемой концентрации сульфатов необходимо добавить примерно 3 045 418 литров воды.

Итог:

pH раствора после добавления гидроксида кальция (при полном нейтрализующем действии) будет близким к 7 (нейтральный раствор).
Для достижения концентрации сульфатов 70 мг/л необходимо добавить примерно 3 045 418 литров воды.

Ответы на вопрос

1. Расчет pH раствора

2. Влияние гидроксида кальция

3. Расчет объема воды для достижения концентрации сульфатов 70 мг/л

Итог:

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Химия

Последние заданные вопросы в категории Химия