Okay, analizziamo e risolviamo il problema di chimica.

Lingua del compito: Italiano

Задание 1

Testo del problema:

20 litri di soluzione acquosa contengono 9,8 g di H₂SO₄ e 135 g di MgCl₂. Qual è la concentrazione di ioni H⁺ e il pH della soluzione? (peso atomico relativo di S=32, Mg=24,3, Cl=35,5).

Soluzione:

1. Calcolare le moli di H₂SO₄:

   • Peso molecolare di H₂SO₄ = 2(1) + 32 + 4(16) = 2 + 32 + 64 = 98 g/mol
   • Moli di H₂SO₄ = $\frac{9.8 \text{ g}}{98 \text{ g/mol}} = 0.1 \text{ mol}$

2. Calcolare le moli di MgCl₂:

   • Peso molecolare di MgCl₂ = 24.3 + 2(35.5) = 24.3 + 71 = 95.3 g/mol
   • Moli di MgCl₂ = $\frac{135 \text{ g}}{95.3 \text{ g/mol}} \approx 1.416 \text{ mol}$

3. Calcolare la concentrazione di H⁺ derivante da H₂SO₄:

   • H₂SO₄ è un acido forte che si dissocia completamente in acqua: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻
   • Quindi, 0.1 mol di H₂SO₄ produce 2 * 0.1 = 0.2 mol di H⁺
   • Concentrazione di H⁺ = $\frac{0.2 \text{ mol}}{20 \text{ L}} = 0.01 \text{ M}$

4. MgCl₂ non contribuisce alla concentrazione di H⁺.

5. Calcolare il pH:

   • pH = -log[H⁺] = -log(0.01) = -log(10⁻²) = -(-2) = 2

Risposta:

[H⁺] = 0.01 M e pH = 2

Quindi, la risposta corretta è A) [H⁺] = 0,01 e pH = 2

Certo, posso spiegarti come trovare il pH senza usare direttamente la funzione logaritmo sulla calcolatrice.

Il pH è definito come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione degli ioni idrogeno (H⁺):

$pH = -log_{10}[H^+]$

Nel nostro caso, abbiamo calcolato che la concentrazione di H⁺ è 0.01 M. Possiamo esprimere 0.01 come una potenza di 10:

$0.01 = 10^{-2}$

Quindi, possiamo riscrivere la formula del pH come:

$pH = -log_{10}(10^{-2})$

Per la proprietà dei logaritmi, $log_{b}(b^x) = x$. In questo caso, $log_{10}(10^{-2}) = -2$.

Quindi,

$pH = -(-2) = 2$

In pratica, quando la concentrazione di H⁺ è una potenza di 10 (ad esempio, 0.1, 0.01, 0.001, ecc.), il pH è semplicemente l'esponente cambiato di segno.

• Se $[H^+] = 10^{-1} = 0.1 M$, allora pH = 1
• Se $[H^+] = 10^{-2} = 0.01 M$, allora pH = 2
• Se $[H^+] = 10^{-3} = 0.001 M$, allora pH = 3

E così via. Questo metodo funziona bene quando la concentrazione di H⁺ è una potenza intera di 10.

Risposta:

Il pH della soluzione è 2.

"L elevato a -1" si riferisce a $L^{-1}$, che è un modo per esprimere l'inverso di litri (L). In termini di unità di misura, $L^{-1}$ significa "per litro" o "inverso di litro".

Ad esempio, se hai una concentrazione espressa in moli per litro (mol/L), puoi anche scriverla come mol * $L^{-1}$ (mol * per litro).

Quindi, $L^{-1}$ è semplicemente un modo matematico per indicare che i litri sono al denominatore di una frazione o che si sta parlando di una quantità "per litro".