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一名學生有6mol.L-1的硫酸溶液,若配置800mL的0.3mol.L-1的硫酸.
(1).需要多少體積的濃酸?
(2).以0.3mol.L-1的硫酸中和12mL的0.2mol.L-1的氫氧化鈉溶液,計算所需硫酸的體積.
(3).10mL的0.3mol.L-1的硫酸與10mL的0.2mol.L-1氫氧化鈉溶液混合,試計算混合液的PH值. (1)
經稀釋硫酸含 H2SO4 的摩爾數 = 0.3 x (800/1000) = 0.24 mol
濃酸含 H2SO4 的摩爾數 = 0.24 mol
所需濃酸的體積 = 0.24/6 = 0.04 L = 40 mL
(2)
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
摩爾比 NaOH : H2SO4 = 2 : 1
NaOH 的摩爾數 = 0.2 x (12/1000) = 0.0024 mol
H2SO4 的摩爾數 = 0.0024 x (1/2) = 0.0012 mol
H2SO4 的體積 = 0.0012/0.3 = 0.004 L = 4 mL
(3)
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
摩爾比 NaOH : H2SO4 = 2 : 1
所加入 H2SO4 的摩爾數 = 0.3 x (10/1000) = 0.003 mol
所加入 NaOH 的摩爾數 = 0.2 x (10/1000) = 0.002 mol
要 NaOH 完全反應所需 H2SO4 的摩爾數 = 0.002 x (1/2) = 0.001 mol
故 H2SO4 過量,NaOH 完全反應(限量反應物)。
未反應 H2SO4 的摩爾數 = 0.003 - 0.001 = 0.002 mol
溶液的體積 = 10 + 10 = 20 mL = 0.02 L
溶液中未反應 H2SO4 的濃度 = 0.002/0.02 = 0.1 M
溶液中的 [H^+] = 0. 1 x 2 = 0.2 M
pH = -log(0.2) = 0.7