要將 pH 值為 4 的水調整為 pH 值為 2 的水,需通過添加 **10% 的硫酸** 來增加溶液中的氫離子濃度([H⁺])。以下是具體步驟:
---
### **1. 計算氫離子濃度變化**
- **初始狀態**(pH = 4):
\[
[H^+]_{\text{初始}} = 10^{-4} \, \text{mol/L}
\]
- **目標狀態**(pH = 2):
\[
[H^+]_{\text{目標}} = 10^{-2} \, \text{mol/L}
\]
---
### **2. 確定硫酸的貢獻**
假設 **10% 的硫酸(H₂SO₄)** 密度為 **1.07 g/mL**,其摩爾濃度計算如下:
- **質量分數**:10% → 每 100 g 溶液含 10 g H₂SO₄。
- **摩爾數**:
\[
n = \frac{10 \, \text{g}}{98.08 \, \text{g/mol}} \approx 0.102 \, \text{mol}
\]
- **溶液體積**:
\[
V = \frac{100 \, \text{g}}{1.07 \, \text{g/mL}} \approx 93.46 \, \text{mL} = 0.09346 \, \text{L}
\]
- **摩爾濃度**:
\[
C_{\text{H₂SO₄}} = \frac{0.102 \, \text{mol}}{0.09346 \, \text{L}} \approx 1.09 \, \text{M}
\]
- **氫離子貢獻**(H₂SO₄ 完全解離為 2H⁺):
\[
[H^+]_{\text{硫酸}} = 2 \times 1.09 \, \text{M} = 2.18 \, \text{M}
\]
---
### **3. 計算需添加的硫酸體積**
假設原水體積為 **1 L**,設需添加 **V (L)** 的 10% 硫酸:
- **原水中 H⁺ 物質的量**:
\[
1 \, \text{L} \times 10^{-4} \, \text{mol/L} = 10^{-4} \, \text{mol}
\]
- **硫酸中 H⁺ 物質的量**