Determinare il ph di una soluzione costituita da 100 ml di HCl 0.01 M.

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Cinzia Capasso
7 anni fa
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1 Come prima cosa bisogna chiarire che cosa succeda in soluzione e quali siano le specie presenti all equilibrio. È inoltre necessario considerare sempre il risultato ottenuto in maniera critica e non accettarlo senza discussione: ad esempio se in soluzione è presente un eccesso di specie acide, il ph calcolato dall esercizio deve risultare < 7. Se il risultato non è logico, significa che si è sbagliato qualcosa. Soluzioni contenenti un solo componente: acido forte. Determinare il ph di una soluzione costituita da 100 ml di HCl 0.01 M. Gli acidi forti (HA) più comuni sono: HClO 4, HCl, HNO 3, H 2 SO 4 Sono elettroliti forti, ovvero si dissociano completamente in soluzione acquosa. Se ne deduce che la [H + ] in soluzione = [HA] data nel testo degli esercizi È sempre sottointeso che la soluzione è omogenea, pertanto in ogni suo punto il ph è lo stesso. Ne consegue che il ph non dipende dal volume di soluzione preso in esame, pertanto il ph di 100 ml o di una goccia della stessa soluzione è lo stesso. Definizione di ph ph = -log[h + ] ph = -log [H 3 O + ] (definizione di Arrhenius) (definizione di Brønsted-Lowry: PROTONE IDRATATO) poh = -log[oh - ] ph+poh = 14 Negli esercizi gli equilibri vengono scritti o nella forma di Arrhenius o in quella di Brønsted-Lowry che, ai fini della risoluzione dei problemi, sono equivalenti. [H + ] = [HCl] 0.01 M ph = -log 0.01 = 2 Soluzioni contenenti un solo componente: base forte. Determinare il ph di una soluzione costituita da 200 ml di KOH M. Le basi forti (BOH) più comuni sono: LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH) 2. Dalle considerazione sopra riportate si deduce che [OH - ] in soluzione = [BOH] data nel testo degli esercizi. [OH - ] = [KOH] = M ricordando che poh = -log[oh-] e ph + poh = 14. poh = -log(0.001) = 3, ph = 11. Logaritmo Il logaritmo decimale di un numero (log, o lg) è l esponente cui si

2 deve elevare 10 per ottenere quel numero. Ne deriva che il logaritmo di 1 è uguale a zero, il logaritmo di un numero maggiore di 1 è positivo, il logaritmo di un numero minore di 1 è negativo. Gli studenti potranno facilmente comprendere le proprietà dei logaritmi avendo familiarità con i calcoli coinvolgenti potenze positive o negative di 10: lg a blg b = lg a + lg b lg a / b = lg a lg b lg a n = n blg a lg n a = 1 / n blg a Esempi. lg 1000 = lg 10 3 = 3 lg 100 = lg 10 2 = 2 lg 10 = lg 10 1 = 1 lg 0,1 = lg 10-1 = - 1 lg 0,01 = lg 10-2 = - 2 lg 0,001 = lg 10-3 = - 3 lg 0,000 1 = lg 10-4 = - 4 lg 1 = lg 10 0 = 0 lg 6,4 = 0,806 lg 0,64 = - 0,194 lg. 64 = 1,806 lg 0,064 0 = - 1,194 lg 640 = 2,806 lg 0,006 4 = - 2,194 lg 6, = lg 6,4 + lg 10 5 = 0, = 5,806 lg 6, = lg 6,4 + lg 10-5 = 0,806-5 = - 4,194 Una soluzione acquosa è sicuramente acida se: a. [H3O+] > 10-7 M b. [H3O+] > [OH-] c. [H3O+] < [OH-] d. [OH-] < 10-7 M Una soluzione acquosa è sicuramente basica se: a. [H3O + ] > 10-7 M b. [H3O + ] > [OH - ] c. [H3O + ] < [OH - ] d. [OH - ] < 10-7 M Se una soluzione è a ph = 11 risulta: a. [H3O + ] = 11 M b. [H3O + ] = M

3 c. [H3O + ] = 10-3 M d. [OH - ] = M Un acido secondo Brönsted-Lowry è: a. un accettore di protoni b. un donatore di protoni c. un accettore di doppietti elettronici d. un donatore di doppietti elettronici Nella seguente reazione acido-base secondo Brönsted-Lowry: NH4 + + H2O NH3 + H3O + gli acidi sono: a. NH4 + e H3O + b. NH4 + e H2O c. H2O e NH3 d. H2O e H3O + Nella seguente reazione acido-base secondo Brönsted-Lowry: S 2- + H2O HS - + OH - Le basi sono: a. HS - e S 2- b. H2O e HS - c.s 2- e OH - d.hs - e OH - OSSIDORIDUZIONE SVOLTA HNO 3 + FeCl 2 + HCl NO + FeCl 3 + H 2 O 1) Assegnare i numeri di ossidazione seguendo le regole note (O sempre -2, H sempre +1) +1-2x3 +2-1x x3 HNO 3 + FeCl 2 + HCl NO + FeCl 3 + H 2 O +5 Quindi gli elementi che cambiano numero di ossidazione sono il ferro e l azoto. Li RISCRIVO, riportando sopra ognuno il numero di ossidazione +5 +2

4 N +2 N +3 il numero di ossidazione dell azoto è DIMINUITO (RIDUZIONE) Fe Fe il numero di ossidazione del ferro è AUMENTATO (OSSIDAZIONE) Quindi l azoto ha acquistato 3 elettroni, il ferro ne ha perso uno N + 3e - N Fe Fe + 1e - Gli elettroni persi devono essere uguali a quelli acquistati: devo moltiplicare TUTTA la seconda semireazione (cioè l ossidazione) per 3 3Fe 3Fe + 3e N + 3e - N l altra semireazione resta uguale a prima Ho trovato i coefficienti stechiometrici derivanti dalle reazioni di scambio di elettroni; li riporto nell equazione originaria. HNO 3 + 3FeCl 2 + HCl NO + 3FeCl 3 + H 2 O Ora procedo a bilanciare con il metodo tradizionale: conto il numero di atomi di ogni specie a destra e a sinistra della freccia di reazione. Partiamo dal ferro: 3 atomi a destra e 3 atomi a sinistra (è bilanciato) Azoto: 1 atomo a destra e 1 atomo a sinistra (è vero che ferro e azoto sono stati già bilanciati in base allo scambio di elettroni, ma devo sempre controllare; non è detto che poi per questioni di massa i coefficienti non varino) Cloro: a sinistra 7 atomi (6 + 1) e a destra 9 metto un 3 davanti a HCl (ho scelto HCl perché non è intervenuto nello scambio di elettroni) HNO 3 + 3FeCl 2 + 3HCl NO + 3FeCl 3 + H 2 O

5 Idrogeno: 4 a sinistra e 2 a destra metto 2 davanti a H 2 O HNO 3 + 3FeCl 2 + 3HCl NO + 3FeCl 3 + 2H 2 O CONTROLLO SE è TUTTO GIUSTO CONTANDO GLI ATOMI DI OSSIGENO: SONO 3 A DESTRA E 3 A SINISTRA FINE!

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