Сначала поймем, что нам дают значения pH
Значения pH нам дают понять, какие концентрации веществ были изначально в растворах. Поскольку \ce{NaOH} — сильное основание, можно с хорошей точностью говорить, что реакция диссоциации проходит полностью.
\ce{NaOH -> Na+ + OH-}
Поэтому можно с хорошей точностью сказать, что изначальная концентрация C(\ce{NaOH}) равна концентрации [\ce{OH-}] в данный момент времени*. По определению, pH = -lg[\ce{H+}] и pOH = -lg[\ce{OH-}]. В водном растворе всегда pH + pOH = 14, поэтому можно выразить:
pH = 14 + lg[\ce{OH-}]
Подставив значение pH, найдем, что C(\ce{NaOH}) = \pu{0.1 mol L-1}. А значит, n(\ce{NaOH}) = C(\ce{NaOH}) \cdot V(\ce{NaOH}) = \pu{0.01 mol}. Похожим образом можно найти, что n(\ce{HCl}) = \pu{10^{-3} mol}**.
Теперь можно отвечать на вопросы
А)
Ионы натрия никуда не испаряются, поэтому их концентрация не будет изменяться ни в бóльшую сторону, ни в меньшую.
B)
Все ионы \ce{Cl-} приходят из кислоты, поэтому это то же, что и концентрация кислоты сразу после смешения растворов. Концентрация \ce{HCl} в начальном растворе была \pu{0.1 mol L-1}. Мы смешали этот раствор в другим раствором, в котором нет \ce{HCl}, поэтому количество молекул оставалось таким же, а объем увеличивался. Понятное дело, что там не могло остаться \pu{0.1 mol L-1}.
C)
В растворе присутствует равновесие:
\ce{H2O <=> H+ + OH-}
Если как-то будут меняться концентрации хоть одного из этих составляющих, равновесие сместится влево или вправо, и концентрации остальных веществ тоже поменяются. В случае воды это изменение довольно мало, но оно точно есть, так как концентрации других ионов из этого равновесия меняются.
D)
Раствор будет нейтральным, если кислота и основание нейтрализуют полностью друг друга, но их количества, как мы посчитали, не являются одинаковыми, поэтому это утверждение тоже неверно.
Это можно было понять, даже не считая ничего. Из значений pH видно, что концентрации кислоты и основания одинаковы, но у них разные объемы растворов, поэтому их количества обязаны быть разными.
E)
pH падает когда раствор становится более кислотным. Добавляя кислоту, мы делаем его более кислым, поэтому этот вариант верный.
* На самом деле в таком случае мы допускаем, что концентрация \ce{NaOH} намного больше, чем изначальная концентрация [\ce{OH-}] в растворе (которая равна 10^{-7} в чистой воде). Здесь это допущение обоснованно, потому что значение pH равно 13, что является довольно щелочным.
** Принимая, что \ce{HCl} — сильная кислота.
5 лайков
Почему в пункте А значение Na+ не изменяется?
\ce{NaOH} диссоциирует и потом никаких реакций не происходит с \ce{Na+} — его не связывает какой-нибудь краун-эфир, чтобы свободных ионов стало меньше. А чтобы концентрация увеличилась, надо было бы добавить еще \ce{NaOH} или какое-нибудь другое соединение, которое могло бы диссоциироваться на этот ион. Но ничего такого не происходит, поэтому концентрация не меняется.
3 лайка