Soluzioni. a. HIO (aq) " H + ( aq) + IO ( aq) b. H 2 MnO 4(aq) " 2 H + ( aq) + MnO 4. c. H 3 AsO 4(aq) " 3 H + ( aq) + AsO 4

Transcript

1 Soluzioni capitolo 20 VERIFICA LE TUE CONOSCENZE LA REAZIONE DI DISSOCIAZIONE IONICA 1 Gli acidi sono composti molecolari polari; nella molecola H l atomo di H è legato a quello di con legame covalente fortemente polarizzato. Versando l in che è fortemente polare, le molecole di si legano con legami dipolodipolo ai due atomi H e legati da legame covalente polare e favoriscono la rottura di tale legame, lasciando che l elettrone di legame si trasferisca all atomo più elettronegativo (cloro). L atomo di H che si stacca, avendo perso un elettrone, assume carica positiva, mentre assume carica negativa. Tale processo di separazione delle cariche elettriche porta alla formazione di ioni (processo di ionizzazione). Nel processo di idratazione, poi, l acqua circonda i due ioni legandosi a essi con legami dipolodipolo. Quando i due ioni sono infine completamente separati si parla di dissociazione ionica. 2 In acqua si dissocia in tre ioni per unità formula: B Li 2 S. 3 Numero di ioni in cui è dissociato in acqua il nitrato di potassio: B 2. 4 a. HBr " H Br b. KOH " K H c. Na 2 S " 2 Na S 2 ( a q) d. H 2 S " 2 H S 2 ( a q) e. Ba(OH) 2 " 2 Ba 2 OH f. Mg(NO 2 ) 2 " Mg 2 (a q) 2 NO 2 5 Le specie che in acqua originano ioni si chiamano elettroliti: gli elettroliti forti si dissociano completamente in ioni; gli elettroliti deboli si dissociano solo parzialmente in ioni. Elettrolita forte: AB " A B reazione completa, spostata a destra. Elettrolita debole: HA i H A reazione incompleta, con equilibrio spostato a sinistra. Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli Composto non elettrolita: C C 4. 7 Composto che in acqua si comporta da elettrolita forte: D H 2 SO 4. LA TEORIA DI ARRHENIUS 8 Il diossido di carbonio reagisce con per dare l carbonico: CO 2(g) (l) " H 2 CO 3 il quale si dissocia in H 2 CO 3 " H HCO 3 liberando ioni idrogeno H. L ossido di calcio reagisce con l acqua formando idrossido di calcio CaO ( s) (l) " Ca(OH) 2 il quale si dissocia in Ca(OH) 2 " Ca 2 (a q) 2 OH liberando OH. 9 Secondo la teoria di Arrhenius un è una sostanza che: B in acqua si dissocia liberando ioni idrogeno. 10 a. HIO " H IO b. H 2 MnO 4 " 2 H MnO 4 c. H 3 AsO 4 " 3 H AsO Secondo la teoria di Arrhenius una sostanza si comporta da se: C in acqua si dissocia liberando ioni OH. 12 a. AgOH " Ag OH b. Ni(OH) 2 " Ni 2 (a q) 2 OH c. Al(OH) 3 "Al 3 (a q) 3 OH LA TEORIA DI BRØNSTEDLOWRY 13 Nella teoria di Arrhenius H è definito come ione idrogeno, mentre in quella di Brønsted Lowry come protone. Per Arrhenius, acidi sono i composti che in acqua liberano ioni H o protoni, ma la teoria considera solo soluzioni acquose. La teoria di BrønstedLowry definisce invece un composto in grado di cedere uno o più protoni a una. Un composto quindi non può comportarsi da se non in presenza di una. 1

2 14 Un A 1 cedendo un protone si trasforma nella sua coniugata B 1 e la B 2, accettando il protone, si trasforma nel suo coniugato A 2 : HA B m A HB coppia coniugata 1 A 1 B 2 B 1 A 2 coppia coniugata 2 15 L acqua si comporta da in presenza di una e da in presenza di un : H H OH # H 2 O $ H 3 O In acqua si verifica quindi trasferimento di H da una molecola di che si comporta da a un altra che si comporta da : (l) (l) m H 3 O ( l) HO ( l) A 1 B 2 A 2 B 1 16 Coppie coniugate : a. NH 3 H 3 O m NH 4 b. c. d. e. f. H NH 2 m NH 3 HS OH m S HBrO m H 3 O BrO A 1 B 2 A 2 B 1 HF OH m F H 2 PO 4 CO 3 17 Corrispondente coniugata: a. HNO 2 NO 2 b. NH 4 NH 3 c. H 3 O d. HS S e. HSO 4 SO 4 f. H 18 Corrispondente : a. HSO 3 H 2 SO 3 b. CO 3 HCO 3 c. HPO 4 H 2 PO 4 d. H e. NH 2 NH 3 f. OH m HPO 4 HCO 3 19 Secondo la teoria di BrønstedLowry una sostanza si comporta da in acqua se: C cede un protone all acqua. 20 Per la teoria di BrønstedLowry, lo ione H 2 PO 4 in soluzione acquosa si comporta: C sia da sia da. ACIDI FORTI E DEBOLI 21 Gli acidi si dividono in forti e deboli a seconda della loro tendenza a cedere protoni: un forte ha alta tendenza a cedere H, un debole bassa: HA j H A Per un forte l equilibrio di dissociazione è spostato a destra. 22 Acidi in ordine di forza crescente: cianidrico < solfidrico < fluoridrico < cloroso. 23 Valore di K a minore: B HSiO Acido forte seguito da un debole: C H, H 2 CO Acido più dissociato: D HSO 4; K a 1,1 $ Acido più forte in acqua: C Acido nitrico. BASI FORTI E DEBOLI 27 Le basi si dividono in forti e deboli a seconda della loro tendenza ad accettare protoni: una forte ha alta tendenza ad accettare H, una debole bassa: B H j BH L equilibrio di protonazione è tanto più spostato a destra quanto più la è forte. 28 Secondo la teoria di BrønstedLowry, Li 2 O è l ossido di un metallo alcalino che, dissociandosi in, porta alla formazione dello ione ossido O, che è una forte: O 2 (āq) (l) j OH OH LiOH dà luogo per dissociazione in allo ione idrossido OH, che è una forte: OH H 3 O j (l) (l) 29 Base forte seguita da una debole: C Na 2 O, CuOH. 30 Indica, la più forte: D CO Basi in ordine di forza crescente: anilina < idrazina < ammoniaca < metilammina. 32 Valore di K b minore: B H 3 P 2 O Base più forte in acqua: D Ca(OH) 2. LA RELAZIONE TRA K a E K b 34 K a $ K b K w 2 Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli 2017

3 35 Prodotto ionico dell acqua: K w 1,0 $ Affermazione errata: D Più forte è una, più forte è il suo coniugato. LA TEORIA DI LEWIS 37 Formazione dello ione ossonio H 3 O nella reazione di Lewis: H m H 3 O ione ossonio H accetta un doppietto elettronico che viene condiviso con, che si comporta da condividendo il doppietto elettronico con H. 38 Formazione dello ione complesso: 3 3 Al 6 (l) $ [Al() 6 ] Il catione Al 3 forma legami di coordinazione con 6 mol aventi doppietto elettronico disponibile che condividono con Al 3. Si forma lo ione complesso esaquoalluminio(iii). 39 Acidi e basi di Lewis: a. Ag (l) $ [Ag() 2 ] b. BF 3 F $ BF 4 c. 2 4CO (g) Ni $ [Ni(CO) 4 ] 2 d. AlH 3 H $ AlH 4 e. NH 2 H $ NH 3 40 Secondo la teoria di Lewis una sostanza si comporta da se: C condivide un doppietto elettronico con un altra sostanza. VERIFICA LE TUE ABILITÀ 41 Composto ionico che in acqua si dissocia in quattro ioni per unità formula: B K 3 PO Il cianuro di ammonio è dissociato in in 2 ioni. 43 Equazioni di dissociazione ionica: a. H 2 CrO 4 " 2 H CrO 4 b. Ca 3 (PO 4 ) 2 " 3 Ca 2 (a q) 2 PO 4 3 c. Mg(HS) 2 " Mg 2 (a q) 2 HS d. (NH 4 ) 2 SO 4 " 2 NH 4 SO 4 e. H 2 Cr 2 O 7 " 2 H Cr 2 O 7 f. Ba() 2 " 2 Ba 2 Cn 44 a. bicarbonato di alluminio: Al(HCO 3 ) 3 " Al 3 (a q) 3 HCO 3 b. solfato di ammonio: (NH 4 )HSO 4 " NH 4 HSO 4 c. bisolfuro ferrico: Fe(HS) 3 " Fe 3 (a q) 3 HS d. dicromato stannico: Sn(Cr 2 O 7 ) 2 " Sn 4 (a q) 2 Cr 2 O 7 45 a. Na 2 SO 4 " 2 Na SO 4 b. Si 4 [non elettrolita] c. 12 H 22 O 11 [non elettrolita] d. Ca(OH) 2 " Ca 2 (a q) 2 OH e. H " H Cn f. Ba(NO 3 ) 2 " Ba 2 NO 3 g. C 2 H 6 " [non elettrolita] h. SiO 2 " [non elettrolita] 46 In acqua ha un comportamento basico: B Na 2 O. 47 Affermazione errata (secondo la teoria di Arrhenius): C Il tricloruro di boro è una. 48 In acqua ha un comportamento : A SO a. NH 2 m NH 3 OH b. HS HBr m H 2 S Br c. HO 4 m O 4 H 3 O d. HCO 3 NH 4 m H 2 CO 3 NH 3 e. NO 2 m HNO 2 OH 50 a. H 2 PO 4 (l) m H 3 PO 4 OH H 2 PO 4 (l) m HPO 4 H 3 O b. HSO 4 (l) m H 2 SO 4 OH HSO 4 (l) m SO 4 H 3 O 51 HI (l) m I OH 52 Secondo la teoria di BrønstedLowry, può agire sia da sia da : A Ione dicromato. Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli

4 53 Acidi in ordine di forza crescente: HSO 3 < HCO 3 < O <. 54 Equazioni di protolisi in acqua: HSO 4 (l) m SO 4 H 3 O HF (l) m F H 3 O NH 4 (l) m NH 3 H 3 O 55 Costanti di dissociazione acida K a : H 2 PO 4 (l) m HPO 4 H 3 O [HPO 4 ] [H3O] Ka [H PO ] 2 4 HBrO (l) m BrO H 3 O [BrO ][HO] 3 Ka [HBrO] HS (l) m S(a q) H 3 O [S ][HO] 3 Ka [HS ] 56 Soluzione acquosa 0,1 M di HNO 2, dissociata per il 6,5%: K a 4,52 $ Si deduce che: D la A è più debole di B. 58 Equazioni di 1 a, 2 a, 3 a dissociazione in per H 3 PO 3 : H 3 PO 3 (l) m H 2 PO 3 H 3 O H 2 PO 3 (l) m HPO 3 H 3 O 1 a diss. 2 a diss. 3 HPO 3 (l) m PO 3 H 3 O 3 a diss. 59 Acidi in ordine di forza crescente: HSO 3 < H 2 CO 3 < HNO 2 < HF. 60 L clorico agisce da: B donatore di un protone. 61 Equazione di protolisi in acqua: a. CO 3 (l) m HCO 3 OH b. OH H 3 O m (l) (l) c. O 2 2 (l) m OH OH 62 Costante di dissociazione basica K b : a. O 2 (l) m HO 2 OH K [HO 2][OH ] [O ] b 2 b. SO 3 (l) m HSO 3 OH [HSO 3][OH ] Kb [SO ] 3 2 c. NH 3(g) (l) m NH 4 OH K b [NH 4][OH ] [NH ] 3 63 Equazioni di 1 a e 2 a protonazione per lo ione solfito in soluzione acquosa: SO 3 (l) m HSO 3 OH HSO 3 (l) m H 2 SO 3 OH 64 Base più debole: C O Lo ione idrogenocarbonato agisce da: A donatore di un protone. 66 Costante di dissociazione basica della coniugata dell ipocloroso: K b 2,86 $ Costante di dissociazione acida dell fluoridrico: K a 7,69 $ La posizione dell equilibrio è spostata a sinistra, verso i reagenti. 69 a. H $ H b. NH 3 H $ NH 4 c. AlBr 3 Br $ AlBr 4 d. SO 3 O $ SO 4 e. CO 2 OH $ HCO 3 70 C lo ione idrossido si comporta da condividendo un doppietto elettronico con il diossido di zolfo. 71 Reazione di Lewis tra NH 3 e BF 3. BF 3 NH 3 " BF 3 NH 3 F H F H B N H F B N H F F H 72 a. ione esamminocromo(iii): [Cr(NH 3 ) 6 ] 3 b. ione tetracianocuprato(i): [Cu() 4 ] 3 c. ione tetraquozinco: [Zn() 4 ] 2 d. ione tetrafluoroplatinato(ii): [PtF 4 ] 2 73 Assegna il nome ai seguenti ioni complessi: a. [Cd(NH 3 ) 4 ] 2 : ione tetramminocadmio(ii) b. [Cr() 6 ] 3 : ione esaquocromo(iii) F H 1 a proton. 2 a proton. 4 Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli 2017

5 c. [CoF 4 ] : ione tetrafluorurocobaltato(ii) d. [Cu() 2 ] : ione dicianocuprato(i) 74 a. [Ag(NH 3 ) 2 ] [H 3 N Ag NH 3 ] lineare b. [Fe() 6 ] 3 c. [Co 4 ] Fe Co d. [Ni() 4 ] Ni TEST YOURSELF 2 Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli ions are released. ottaedrica tetraedrica planare quadrata 76 According to BrønstedLowry s theory, a is stronger if: B its conjugate acid is weaker. 77 According to BrønstedLowry s theory, NaOH behaves as a because: B OH ions of the hydroxide accept protons from water. 78 In water, the stronger the acid: C the weaker its conjugate. 79 Equations of 1 st, 2 nd and 3 rd dissociation for H 3 BO 3, in aqueous solution: H 3 BO 3 (l) m H 2 BO 3 H 3 O 1 st H 2 BO 3 (l) m HBO 3 H 3 O 2 nd 3 HBO 3 (l) m BO 3 H 3 O 3 rd 80 Dissociation constant of for aqueous solution of NH 3 : K b 1.4 $ VERSO I GIOCHI DELLA CHIMICA 81 L idrossido di sodio NaOH in acqua si comporta da forte poiché: B i suoi ioni OH accettano protoni dallo ione ossonio che si comporta da. 82 In acqua manifestano proprietà anfiprotiche: D HS, H 2 PO 4, HCO 3, HSO Acido più forte in acqua: D Hanno tutti la stessa forza. 84 Acido e più forti in acqua: A H 3 O e OH. 85 Ione che può comportarsi solo da : A NH Un elettrolita debole in acqua: A non è mai completamente dissociato. 87 L nitroso in acqua si comporta da: A debole. 88 Acidi in ordine di acidità crescente: A H 3 BO 3 < H 3 PO 3 < HO Composto che in acqua si comporta da elettrolita debole: D H. 90 Secondo la teoria di BrønstedLowry, una sostanza (HA) si comporta da quando: A cede un protone a un altra che si comporta da. VERSO L UNIVERSITÀ 91 Concentrazione degli ioni [OH ] espressa in mol/l: A Elettroliti forti in acqua: B tutti i sali solubili. 93 Prodotto ionico dell acqua K w, a temperatura costante: C VERSO L ESAME: LE TUE COMPETENZE CLASSIFICA E IPOTIZZA 94 a. L perclorico e l cloridrico sono forti sia in acqua sia in ammoniaca; le costanti di dissociazione acida K a sono infatti maggiori di 1, a indicare una totale dissociazione. L acetico e l fluoridrico sono forti in ammoniaca (K a > 1) ma deboli in acqua, dove le K a sono rispettivamente 1,7 $ 10 5 e 6,7 $ 10 4, cioè valori indicanti un basso grado di dissociazione. 5

6 b. In un solvente forte come l solforico i valori di K a dell acetico e dell fluoridrico sarebbero inferiori a quelli misurati in acqua, e un alta concentrazione di H sfavorirebbe la dissociazione acida. La forza acida sarebbe quindi minore che in acqua. c. Dalla tabella si nota come gli acidi deboli in solvente basico abbiano una forza maggiore; questo perché si è in presenza di una (ammoniaca), che accetta lo ione H ceduto dall favorendone così la dissociazione. L effetto non si nota per gli acidi forti (K a > 1) perché sono già totalmente dissociati. RAPPRESENTA E ARGOMENTA 95 La rappresentazione migliore è la: f. C B A Secondo Arrhenius, un è una specie chimica che in soluzione acquosa si dissocia liberando ioni idrogeno. La definizione vale però solo per soluzioni acquose; perciò Brønsted e Lowry formularono una teoria più ampia in quanto non legata solo al solvente acqua: secondo tale teoria, un è una specie chimica capace di cedere un protone. Esistono tuttavia reazioni che si possono considerare ma che non implicano il trasferimento di un protone. Una definizione di più generale e più ampia fu quindi formulata da Lewis, secondo il quale un è una specie chimica che può condividere un doppietto elettronico. Si nota quindi come ogni nuova teoria sia un ampliamento della precedente. 6 Vito Posca, Tiziana Fiorani, Chimica più Zanichelli 2017