Esercizi sulle Reazioni Acido-Base
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- Valerio Biondi
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1 Insegnmento di himic Generle S I e MT.. 015/016 (I Semestre) Esercizi sulle Rezioni cido-bse Prof. ttilio itterio Diprtimento MI Giulio Ntt
2 Sistemi cido-bse secondo Lewis + :B -B ccettore dtore complesso dtore/ccettore (legme dtivo o di coordinzione) regente elettrofilo regente nucleofilo Rezioni cido-bse secondo Lewis : Formzione di legmi Spostmenti (Rott./Form. legmi) Rezioni nucleofile : B 1 + B B + B 1 Rezioni elettrofile : 1 B + B + 1 ttilio itterio
3 Esempi di Rezioni cido-bse secondo Lewis cido + Bse ddotto Tipo F F-B :N- [F 3 BN 3 ] + F + O + O + - O- -O Sle Ione idronio Legme covlente g + - :N: [:NgN:] + Ione complesso Fe 3+ O [Fe(O ) 6 ] 3+ omplesso ctionico BF 3 F BF 4 omplesso nionico ttilio itterio
4 cidi e Bsi Dissocizione di un cido cido monoprotico generico [ ] [ ] [] determin l forz dell cido grndi cido forte cidi nitrico, cloridrico, solforico bssi cido debole cidi crbonico, cetico, ipocloroso è normlmente riportto come p p = -log ttilio itterio
5 cidi e Bsi Dissocizione di un Bse Bse monoprotic generic B B B b + - [B ] [O ] [B] w e b correlte dll w b = w p + p b = p w ttilio itterio
6 Forz cid reltiv di potenzili entri cidi e Bsici in Molecole ) oppi (O)OO / (O)OO cido O -O O O O O Bse coniugt + b) oppie 3 N OO / N OO / N OO O -O cido 1 + N O -O + N Bse coniugt 1 N cido O -O ttilio itterio O N O Bse coniugt
7 Esercizi Predire i prodotti dell seguente rezione cido-bse: l(q) + NO(q)? () 3 O + (q) + O (q) (b) N + (q) + l (q) (c) O(l) + Nl(q) (d) non si h lcun rezione. Predire i prodotti dell seguente rezione cido-bse: N 3 (q) + NO 3 (q)? () N O(q) + NO (q) (b) N 4 NO 3 (q) (c) N 4 O(q) (d) non si h lcun rezione 3. Si mescolno i seguenti regenti in quntità equimolri. Predire se l soluzione risultnte srà cid, bsic, neutr. l(q) + NO 3 (q) ttilio itterio
8 Esercizi Predire il p reltivo (>, < o = 7) dei seguenti sli: () N PO 4 (b) Br (c) Fel 3 (d) N 4 Br (e) NN (f) N 3 PO 4 5. Si consideri un soluzione 0.76 M di NO 3. Qunto vle [ 3 O + ], [O ], ed il p di quest soluzione? NO 3 (q) + (q) + NO 3- (q) [ + ] = = 0.76 M p = -log[ + ] = - log (0.76) = 0.1 [O ] = /0.76 = M ttilio itterio
9 Esercizi Qul è tr i seguenti l cido più forte? Qul è il più debole? 6. () lo 4 (b) lo 3 (c) lo (d) lo (e) F 7. Quli di queste specie è l cido più debole? () l (b) 3 PO 4 (c) PO 4- (d) PO - 4 (e) NO 3 8. Qule dei seguenti è un idrossido metllico nfotero? () O (b) B(O) (c) Pb(O) (d) LiO (e) Mg(O) 9. Qule sle non è derivto d un cido forte e d un bse forte solubile? () Mgl (b) B(NO 3 ) (c) LilO 4 (d) sbr (e) NI ttilio itterio
10 Esercizi Qule dei seguenti è un elettrolit forte? () O (b) F (c) F (d) NO (e) ( 3 ) 3 N 11. Se w è o, qul è il p dell cqu pur 10 o? () 6.7 (b) 7.00 (c) 7.7 (d) 7.53 (e) nessuno di questi. 1. L [ 3 O + ] in un soluzione M di B(O) è: () M (b) M (c) M (d) M (e) M 13. Qul è il p di 500 ml di un soluzione contenente grmmi di (O)? () (b) 9.68 (c).96 (d) 3.17 (e) ttilio itterio
11 Rissunto dei lcoli sul p di cidi e Bsi in cqu 11 cidi forti: p log * cidi deboli: p 1/p 1/log + cidi medi: p 1/p 1/log [ ] Bsi forti: p 14 log b * Bsi deboli: p 71/p 1/log b Bsi medie: po 1/p b 1/log b [O ] Soluzioni tmpone: oppi Sli o nfolit : p p p 1/p 1/p log Bse cido 1 B Dipendenz d e + [ ] 1 + [ ] + b [ ] [O ] + [ ] [O ] b ttilio itterio
12 Esercizi Un soluzione 0.0 M di un cido sconosciuto,, h un p di.67. Qunto vle l costnte di ionizzzione,, per questo cido debole? 15. Qul è il p di un soluzione 0.10 M di cido formico? ( = ) 16. Porre i seguenti cidi in ordine di () forz crescente e (b) p crescente. ssumere di vere un soluzione 0.10 M di ogni cido. ) cido 4-chlorobenzoico, l 6 4 O p = 4.0 b) cido bromocetico, Br O p =.9 c) ione trimetilmmonio, ( 3 ) 3 N + p = 9.8 ttilio itterio
13 Esercizio Stbilire il p di un soluzione cquos di cido solforico ( SO 4 ) 0.50 M. Risoluzione: SO 4 : IDO DIPROTIO FORTE NELL I OSTNTE E MEDIO-FORTE NELL II : SO 4 + O u SO O SO 4- + O SO O + = Essendo 1 grnde si può considerre l prim rezione completmente spostt destr. L importnz dell sul p invece deve essere vlutt in relzione ll concentrzione dell cido. Vlgono le relzioni: + - W [3O ] [O ] [3O ] [SO 4 ] [SO 4 ] [SO 4] [SO 4 ] (bilncio di mss) [3O ] [SO 4 ] [SO 4 ] [O ] (elettroneutrlit') ttilio itterio
14 Esercizio 17 (cont.) 14 Or, trscurndo il contributo dell cqu e risolvendo rispetto [ 3 O] + si ottiene: ( ) 6 [3O ] Se >> (in questo cso = 0.5 M) [ 3 O + ] = 0.5 M cioè l second dissocizione è trscurbile e p = - log 0.5 = 0.30 M se << (per esempio < 10-4 M) [ 3 O + ] cioè l second dissocizione è pressoché complet. Qundo risult compres tr 10-4 e 0.5 M l concentrzione di 3 O + v clcolt con l formul qudrtic sopr indict. ttilio itterio
15 Esercizio Qule è il p di un soluzione 0.10 M di cido formico? ( = ) Risoluzione: Nel clcolo del p reltivo d cidi deboli vnno considerti i seguenti equilibri simultnei: OO + O 3 O + + OO - O 3 O + + O - il sistem srà descritto considerndo l simultne coesistenz di quttro condizioni: [3O ] [OO ] [OO] w [3O ] [O ] [OO] [OO ] bilncio di mss [3O ] [OO ] [O ] bilncio di cric D cui combinndo e riordinndo si ottiene: ttilio itterio (elettroneutrlità)
16 Esercizio 18 (cont.) 16 w [O] 3 [O] 3 [3O ] [3O ] [ O ] w 3 Quest equzione generle è spesso semplificbile in ltre d uso più comune qundo il grdo di pprossimzione lo consente. ) per [ 3 O + ] > 10-6 M il termine che segue può essere pprossimto d [ 3 O + ] (essendo w /[ 3 O + ] < 10-8 ) per cui il p si recuper d: [ O ] 4 [ O ] 3 [3O ] 3 b) se fosse nche [ 3 O + ] << l espressione si semplific ncor in: [ O ] 3 3 [ O ].37 ttilio itterio
17 Esercizio 18 (cont.) 17 Si può ccertre le ipotesi precedenti nche vlutndo il grdo di dissocizione dell cido debole: quntità dissocit [ ] e, trscurndo [3O ] quntità dissocibile l [ 3 O + ] d O M, essendo = [] + [ - ], sostituendo si h: [] [] [] (1 ) =10 =1 =0.1 Inserendo nell, si ottiene: ( 1 ) che risolvendo in divent: =10 - = ttilio itterio
18 Esercizio Determinre il p di un soluzione di cido osslico OO OO M, spendo che p 1 = 1.5 e p = 4.19 (p 4). Risoluzione: Sussistono i seguenti equilibri: OO-OO + O OO-OO O + OO-OO - + O - OO-OO O +, m ssumendo di trscurre il secondo, il clcolo del p si potrebbe fre in bse ll sol 1, ponendo [ 3 O + ] = [ O 4- ] ( >>10-6 M) : [O ][O ] [O ] [O ] [ O ] [ O ] 10 [ O ] d cui: [ 3 O + ] = [ O 4- ] = 10-4 M. Inoltre dll si ricv [ O 4 - ]: [ O ] [ O ] =10 [ O ] [O 4] Si vede come il 65 % dell cido OO-OO - è dissocito. (p tr 4.0 e 3.7). M ttilio itterio
19 Esercizio 0 19 Ricvre l relzione pprossimt p contro l concentrzione del sle ( S ) per il generico cso di idrolisi bsic di un sle di potssio. Risoluzione: Rezioni in gioco: + O + O i [] [O ] [ ] O 3 O + + O w + [3O ] [O ] [O] considerndo inoltre il bilncio di mss e di cric si h: [][O ] i [ ] w [3O ][O ] s [] [ ] [ ] [3O ] [ ] [ ] [O ] combinndo e riordinndo si h: i w [O ] w s [O ] [O ] - [O ] [O ] ttilio itterio
20 Esercizio 0 (cont.) 0 Essendo [O ] >> [ 3 O + ] si può ssumere, in prim pprossimzione, che il termine w /[O ] si trscurbile. Quindi: i [O ] [O ] s d cui, risolvendo in [O ], si h: [O] i[o] is 0 Si può introdurre un second pprossimzione se i << ( i s ) (essendo in generle [O ] < 1 M). In tl cso il secondo termine può essere trscurto e l equzione si riduce : [O ] i s [O ] is Pssndo i logritmi si h: 1 1 -log[o ] log log 1 1 s [O ] i p p i p Ricordndo che p + po = p w e che i = w / si conclude: s p 1 p 1 p 1 log 7 1 p 1 log w s s 5 ttilio itterio
21 Esercizio 1 1 Il grfico mostr il risultto dell titolzione di 100 ml di un soluzione M dell'cido debole monoprotico 3 6 O con NO M. ) Qule è il p prim dell'inizio dell titolzione? b) Qunto vle il p dell'cido? c) Qunto vle il p l punto di equivlenz? d) Dove l soluzione h il mssimo potere tmponnte? p V NO /ml ttilio itterio
22 Esercizio Si ggiunge d un soluzione di 80.0 ml di 3 OO 0.50 M ( = ) un soluzione di NO 1.00 M. Stbilire il p dopo le seguenti ggiunte di NO. 0.0 ml p = 4.8 (soluzione tmpone) b ml p = 9.64 (idrolisi del sle) c ml p = (eccesso di bse forte) ttilio itterio
23 Esercizio 3 1. Stbilire i centri cidi e bsici (sigm e pi-grec) per il composto: B B N O N O 3 S O 3 S O B B. Stbilire i centri cidi e bsici (sigm e pi-grec) per il composto: 4 centri cidi (O-) 10 centri bsici sigm (8 O e N) Nessun centro cido ne bsico ttilio itterio
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