Чтобы решить эту задачу, сначала нам нужно определить концентрации ионов водорода $[H^{+}]$ и гидроксильных ионов $[O{H}^{-}]$ в растворах кислоты и щелочи.

Решение для кислоты $pH=4$:
$$[H^{+}]=10^{-pH}=10^{-4}\text{моль/л}=0.0001\text{моль/л}$$

Решение для щелочи $pH=10$:
$$[O{H}^{-}]=10^{-pOH}\text{где}pOH=14-pH$$ $$pOH=14-10=4$$ $$[O{H}^{-}]=10^{-4}\text{моль/л}=0.0001\text{моль/л}$$

Теперь смешаем равные объемы этих растворов.

Так как объемы растворов одинаковые, новой концентрации можно будет рассчитать как среднее значение. За один моль кислоты и щелочи пойдет реакция нейтрализации:

$$H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$$

Нам нужно найти, сколько ионов водорода и гидроксила останется после нейтрализации.

Поскольку $[H^{+}]=[O{H}^{-}]=0.0001\text{моль/л}$, в результате реакции полностью произойдет нейтрализация:

В начальный момент: $[H^{+}]=0.0001\text{моль/л}$, $[O{H}^{-}]=0.0001\text{моль/л}$После нейтрализации: $[H^{+}]-[O{H}^{-}]=0.0001-0.0001=0$

Поэтому после такого смешивания ни один из ионов не останется. Однако данный расчет не учитывает, что в каждом растворе есть не полностью нейтрализованные ионы.

Далее, после нейтрализации:

$[H^{+}]=0$, $[O{H}^{-}]=0$

Но так как у нас все еще может оставаться некоторый избыток в результате смешивания :

При смешивании растворов мы фактически получаем водный раствор с pH между 4 и 10, и сам pH может быть рассчитан через общую природу:

Средний pH:

Для растворов с равными объемами:

$(4+10)/2=7$

Таким образом:

Поскольку в растворе остается вода, pH будет равен 7.

Следовательно,

$[H^{+}]=10^{-7}\text{моль/л}$$[O{H}^{-}]=10^{-7}\text{моль/л}$

Таким образом, полученный раствор будет слабокислотным, ближе к нейтральному.

Ответ:

$[H^{+}]=10^{-7}\text{моль/л}$pH = 7pOH = 7