Brady Senese Pignocchino Chimica.blu Zanichelli 2014 Soluzione degli esercizi Capitolo 22

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1 Brady Senese Pignocchino Chimica.blu Zanichelli 014 Soluzione degli esercizi Capitolo Esercizio Risposta PAG 515 ES 1 Basica, a causa dell idrolisi dell anione (base coniugata di un acido debole). PAG 515 ES Basica. È il sale di un acido diprotico. PAG 515 ES NaI: neutra; KF: basica; (NH 4 ) SO 4 : acida; KCN: basica; KC H O : basica; CsNO : neutra; KBr: neutra PAG 515 ES 4 AlCl produce una soluzione acida: la cartina al tornasole diventa rossa. PAG 515 ES 5 Perché ha un elevata densità di carica, quindi polarizza il legame O!H dell acqua a tal punto da indurre il rilascio di uno ione H +. PAG 515 ES 6 Aumenta l acidità del terreno per l idrolisi acida dello ione ammonio. PAG 515 ES 7 La soluzione è acida, di conseguenza: K a N H + 5 > K b CH COO. Pertanto, K a CH COOH > K b N H 4 PAG 515 ES 8 NH 4 NO (s) NH + 4 (aq) + NO (aq) Mg(OH) (s) + NH + 4 (aq) Mg + (aq) + NH (aq) + H O(l) PAG 515 ES 9 a) H CO (aq) + OH (aq) HCO (aq) + H O(l) HCO (aq) + H + (aq) H CO (aq) b) H PO 4 (aq) + OH (aq) HPO 4 (aq) + H O(l) HPO 4 (aq) + H + (aq) H PO 4 (aq) c) NH + 4 (aq) + OH (aq) NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H + (aq) NH + 4 (aq) PAG 515 ES Il tampone 1, perché contiene la base più concentrata. PAG 515 ES 11 HCO (aq) + H + (aq) H CO (aq) HCO (aq) + OH (aq) CO (aq) + H O(l) PAG 515 ES 1 ph = 4,66 PAG 515 ES 1 a) H AsO 4 (aq) + H O(l) H AsO 4 (aq) + H O + (aq) PAG 515 ES 14 H AsO 4 (aq) + H O(l) HAsO 4 (aq) + H O + (aq) HAsO 4 (aq) + H O(l) AsO 4 (aq) + H O + (aq) b) K a1 = 6, K a = 1, 7 K a =, 1 c) K a per HPO 4 vale 4,5 1 e per HAsO 4 vale, 1, quindi lo ione HAsO 4 è più acido. + [ H ][ HSO] Ka = 1 [ H SO ] K a + [ H ][ SO ] = [ HSO ] PAG 515 ES 15 H C 6 H 5 O 7 H C 6 H 5 O 7 + H + H C 6 H 5 O 7 HC 6 H 5 O 7 + H + HC 6 H 5 O 7 C 6 H 5 O 7 + H +

2 [H +] [H C 6 H 5 O 7 ] [H C 6 H 5 O 7] [H +][HC 6 H 5 O 7 ] K a = [H C 6 H 5 O 7 ] K a1 = K a = PAG 515 ES 16 [H +] [C 6 H 5 O 7 ] [HC 6 H 5 O 7 ] HO(l) + HO(l) HO+(aq) + OH (aq) K a1 = [HO+(aq)] [OH (aq)] [HO(l)] Kw = Ka1 [HO(l)] = [HO+] [OH (aq)] OH (aq) + HO(l) HO+(aq) + O (aq) K a = PAG 515 ES 17 PAG 515 ES 18 [HO+(aq)] [O (aq)] [OH (aq)][ho(l)] ph =,88; [HO+] = [HCO ] = 1, 4; [CO ] = 4,7 11 SO + HO HSO + OH HSO + HO HSO + OH PO4 + HO HPO4 + OH HPO4 + HO HPO4 + OH HPO4 + HO HPO4 + OH C4H4O6 + HO HC4H4O6 + OH HC4H4O6 + HO HC4H4O6 + OH PAG 515 ES 19 PAG 515 ES 0 PAG 515 ES 1 PAG 515 ES PAG 515 ES PAG 516 ES 4 PAG 516 ES 5 PAG 516 ES 6 Basica Acida Punto di equivalenza: quando si sono combinate quantità equivalenti di acido e di base. Punto finale: quando avviene il viraggio. Il prodotto ionico è il prodotto delle concentrazioni ioniche molari. Il prodotto di solubilità è la costante di equilibrio che si realizza, in una soluzione satura, tra il composto indisciolto e i corrispondenti ioni in soluzione. K ps = [Ba +] [PO 4 ] L effetto dello ione comune consiste nella diminuzione di solubilità di un composto ionico in presenza di uno ione comune. Per esempio nel caso di AgCl, l aggiunta di AgNO o di KCl fa ulteriormente diminuire la solubilità di AgCl. Secondo il principio di Le Châtelier, aumentando la di uno ione in comune occorre, per mantenere Kps costante, diminuire la dell altro ione in soluzione tramite la precipitazione del sale. CHCOOH(aq) + HO(l) CHCOO (aq) + HO+(aq) CHCOONa(s) CHCOO (aq) + Na+(aq) L equilibrio di ionizzazione dell acido acetico si sposta a sinistra a causa della presenza degli ioni acetato provenienti dal sale acetato di sodio (effetto dello ione comune). Occorre che il prodotto delle concentrazioni degli ioni in soluzione sia maggiore del Kps.

3 PAG 516 ES 7 + K = [Ba ][C O ] ps 4 + K = [Ag ][PO ] ps PAG 516 ES 8 No PAG 516 ES 9 Non si avrà alcuna precipitazione. PAG 516 ES 0 ph = 11,5; [HCN] = 1,8 M PAG 516 ES 1 ph = 8,48; [HNO ] =,0 6 M PAG 516 ES ph = 5,7 PAG 516 ES ph = 4,6 PAG 516 ES 4 ph = 4.9 PAG 516 ES 5 ph = 4,68 PAG 516 ES 6 K a = 1,5 5 PAG 516 ES 7 K b = 5,6 7 PAG 516 ES 8 0,77% PAG 516 ES 9 Massa NH 4 Br = 8, g/l PAG 516 ES PAG 516 ES 41 L acido coniugato BH + è acido in base al seguente equilibrio: BH + H + + B. 4 La base Y presenta il seguente equilibrio: Y + H O HY + OH. Se la soluzione del sale BHY è basica, Y deve essere una base più forte di B: BH + + Y HY + B. Questo può avvenire solo se HY è un acido più debole di BH +, quindi il valore di pk a per HY è maggiore di 5. PAG 516 ES 4 ph = 4,96 PAG 516 ES 4 ph = 4,96 Procedimento: CH COO + H O CH COOH + OH [OH ] = K b [CH COO ] / [CH COOH] poh = pk b + log [CH COOH] / [CH COO ] = 9,04 ph = 4,96 PAG 516 ES 44 ph = 9,00 PAG 516 ES 45 ph = 9,00 PAG 516 ES 46 [NH + 4 ] diminuisce da 0,0 a 0,19 M; [NH ] diminuisce da 0,5 a 0, M. PAG 516 ES 47 [CH COO ] diminuisce da 0,5 M a 0,1 M; [CH COOH] diminuisce da 0,15 M a 0,079 M. PAG 517 ES 48 Il ph diminuisce passando da 4,96 a 4,74. PAG 517 ES 49 Il ph aumenta passando da 4,96 a 5,0. PAG 517 ES 50 Il ph diminuisce passando da 9,00 a 8,95. PAG 517 ES 51 Il ph aumenta passando da 9,00 a 9,. PAG 517 ES 5 [NH + 4 ] / [NH ] = 1 PAG 517 ES 5 HC H 5 O + H O H O + + C H 5 O [H O ][C H 5 O ] K a 1,4 5 pk a ph log C H 5 O [HC H 5 O ] HC H 5 O [HC H 5 O ] / [C H 5 O ] = ph-pk = 4,15 4,87 = 0,19 PAG 517 ES 54 ph iniziale = 4,79; ph finale = 4,77; ph della soluzione acida = 1,78

4 PAG 517 ES ml HCl; if we add HCl, the position of autoionization equilibrium of water will be shifted to the left; initial ph = 7,00, final ph = 6,95, [H + ] = ph = 6,95 = 1,1 7 M K w ([H O ] acid [H O ] water ) ([OH ] water ); ([H O ] acid [H O ] water ) 1,1 7 M; 1,0 14 (1,1 7 )(1,0 7 ); 9,1 9 M [H O ] acid 9,1 9 1,1 7 [H O ] water ; [H O ] acid 1,91 8 M 1,91 9 mol HCl in 0 ml H O 1, 8 ml HCl 0,15 M PAG 517 ES 56 ph =,50; [H C 6 H 6 O 6 ] = 0,15 M; [H + ] = [HC 6 H 6 O 6 ] =, M; [C 6 H 6 O 6 ] =,7 1 M PAG 517 ES 57 [H + ] = [HC 4 H 4 O 6 ] = 0,01 M; [C 4 H 4 O 6 ] = 4, 5 M PAG 517 ES 58 H PO 4 H PO 4 H H PO 4 HPO 4 H HPO 4 PO 4 H [H ] totale [H ] primo stadio [H PO 4 ] totale [H PO 4 ] primo stadio [HPO 4 ] totale [HPO 4 ] secondo stadio [H PO 4 ][H ] K a1 7,1 [H PO 4 ] [HPO 4 ][H ] K a 6, 8 [H PO 4 ] [PO 4 ][H ] K a 4,5 1 [HPO 4 ] H PO 4 H PO 4 H Concentrazioni,0 Concentrazioni,0 K a1 ()()/(,0 ) 7,1 Risolvendo otteniamo [H ] [ H PO 4 ] 0,14 M, ph 0,85,[H PO 4 ],9 M H PO 4 HPO 4 H Concentrazioni 0,14 0,14 Concentrazioni 0,14 0,14

5 0,14 () ( 0,14) K a 6, 8 ( 0,14) Risolvendo otteniamo [HPO 4 ] 6, 8 M HPO 4 PO 4 H Concentrazioni 6, 8 0,14 Concentrazioni 6, 8 0,14 6, 8 e 0,14 0,14; ()(0,14) K a 4,5 1. (6, 8 ) Risolvendo otteniamo [PO 4 ],0 19 PAG 517 ES 59 H PO H PO H H PO HPO H K a1 [H PO ][H ] [H PO ] 1,0 [HPO ][H ] K a,6 [H 7 PO ] H PO H PO H Concentrazioni 1,0 Concentrazioni 1,0 ()() K a1 1,0 (1,0 ) Il valore di K a1 è grande e quindi è necessario procedere con la risolvente. [H ] [H PO ] 0,095 M; ph 1,0 H PO HPO H Concentrazioni 0,095 0,095 Concentrazioni 0,095 0,095

6 ()(0,095 ) K a,6 (0,095 ) 7 0,095 0,095 quindi [HPO ],6 7 PAG 517 ES 60 ; [HSO ] = 1, 4 M; [H SO ] = 8, 1 M PAG 517 ES 61,1 PAG 517 ES 6 CO H O HCO OH K b [HPO ][OH ] [CO ] K w K a K b ; K b K w /K a 1,0 14 ; 4,7 11,1 4 H O CO HCO OH Concentrazioni Z Concentrazioni Z ph 11,6 poh,8 e [OH ] poh 4, M K b,1 4 ()() (Z ) (4, ) (Z 4, ) Z 8,8 M [CO ] ovvero 5, g di Na CO H O PAG 517 ES 6 PO 4 H O HPO 4 OH HPO 4 H O H PO 4 OH H PO 4 H O H PO 4 OH K b1 K w /K a, ; K b K w /K a 1,6 7 ; K b K w /K a1 1,4 1 ; [H PO 4 ] 1,6 7 H O PO 4 HPO 4 OH Concentrazioni 0,50 Concentrazioni 0,50 ()() K b1, (0,50 ) Il valore di K b1 è grande e quindi è necessario procedere con la risolvente. 9,4 M [OH ][HPO 4 ]; poh 1,07, ph 1,97; [PO 4 ] 0,41 M [H PO 4 ] si ricava dalla K b ;[H PO 4 ],4 18

7 PAG 517 ES 64 PAG 517 ES 65 PAG 517 ES 66 PAG 517 ES 67 ph = 8, ph = 5,8 ph = 1,850 a) HCHO H Ka [H ][CHO ] [HCHO] ph,874 CHO 1,8 5 b) le moli di NaOH reagiscono in un rapporto 1:1 con l acido acetico per formare ione acetato, sempre in rapporto 1:1. mol HCHO 0,05 00 l 0,00 M,500 mol mol OH 0,0 00 l 0,00 M 1,000 mol [HCHO] (,500 mol 1,000 mol)/(0,05 00 l 0,0 00 l) 4,86 M 1,000 mol [CHO ] [OH ] (0,05 00 l 0,0 00 l),857 ph pka 4,7447 c) ph M log log pka d) [CHO ] [CHO ] [HCHO] (,857 (4,86 HCHO [HCHO][OH ] [CHO ] H O Concentrazioni Variazioni di Concentrazioni PAG 517 ES 68 4,5686 4,7447,500 mol (0,05 00 l 0,05 00 l) 0, M CHO HO Kb ) ) 5,6 OH C H O HC H O 0, , OH 0, [OH ] 5,9 poh 5,764; ph 8,76 K ps = [Ca +] [F ] K ps = [Ag +] [CO ] K ps = [Pb +] [SO 4 ] K ps = [Fe +] [OH ] K ps = [Pb +] [I ] K ps = [Cu +] [OH ] 6 M;

8 PAG 517 ES 69 K ps = [Ag +] [I ] K ps = [Ag +] [PO 4 ] K ps = [Pb +] [CrO 4 ] K ps = [Al +] [OH ] K ps = [Zn +] [CO ] K ps = [Zn +] [OH ] PAG 517 ES 70 PAG 517 ES 71 PAG 517 ES 7 PAG 517 ES 7 PAG 517 ES 74 PAG 517 ES 75 PAG 517 ES 76 PAG 517 ES 77 PAG 517 ES 78 PAG 518 ES 79 PAG 518 ES 80 PAG 518 ES 81 PAG 518 ES 8 PAG 518 ES 8 PAG 518 ES 84 PAG 518 ES 85 PAG 518 ES 86 PAG 518 ES 87 PAG 518 ES 88 PAG 518 ES 89 1, 4,79 M;,0,8 18 5,8 8 8,1 M 6,5 5 M 1, 4 M S = 1, M LiF; 4,1 M; 7,5 M Solubilità AgCN =,0 7g/0 ml Solubilità Zn(CN) = 5 5g/0 ml Il sale più solubile è Zn(CN) 4,9 M 6,7 5 M. 6,7 4 g/0 ml a) 4,4 4 M; b) 9,5 6 M; c) 9,5 7 M; d) 6, 7 M a), 7 M; b), 19 M; c) 4,0 0 M; d) 1,1 8 M AuCl(s) Au Cl e Kps [Au ][Cl ], 5 a) [Au ], [Cl ], Kps ()() 74, solubilità molare, 7 M b) [Au ], [Cl ] 0,0, Kps ()(0,0 ), 0,0 Kps ()(0,0), solubilità molare, 19 M c) [Au ], [Cl ] 0,00, Kps ()(0,00 ), 0,00,Kps ()(0,00), solubilità molare 4,0 0 M d) [Au ] 0,0, [Cl ], Kps (0,0 )(), 0,0, Kps (0,0)(), solubilità molare 1,1 8 M. CaSO4(s) Ca (aq) SO4 (aq) e Kps [Ca ][SO4 ],5 5, [Ca ], [SO4 ] (0,015 M ),Kps ()(0,015 ),4 5. Risolvendo l equazione biquadratica, poiché non si può porre 0,015, 1,5 M. 1, 9 M No, non si forma. Sì, si forma. a) No; b) sì No

9 PAG 518 ES 90 PAG 518 ES 91 PAG 518 ES 9 Il sistema è un tampone perché il ph dipende dal valore di K a e dal rapporto fra le concentrazioni dell acido e della base. Per aggiunta di NaOH: CH COOH(aq) + OH (aq) CH COO (aq) + H O Per aggiunta di HCl: CH CH COO (aq) + H O + (aq) CH CH COOH(aq) + H O If we mi an equal number of moles of a weak acid with a strong base, all of the acid is neutralized forming the conjugate base. If half the amount of acid is neutralized, an equivalent amount of conjugate base is produced and there remains an amount of acid equal to the amount of base. In this situation, the equilibrium epression may be rearranged to show that pk a = ph. Consequently, measuring the ph when half the acid is neutralized gives a direct measure of the pk a. Per risolvere il problema adoperiamo l equazione di Henderson-Hasselbalch (vedi teoria, pag. 498) dove [A ] [C H O ] e [HA] [HC H O ]. Poiché il volume rimane costante possiamo scrivere l equazione nella seguente forma: (mol C H O ) ph pk a log (mol HC H O ) Il tampone reagisce all aumento di ioni OH in base al seguente equilibrio: HC H O OH H O HC H O Applicando l equazione di Henderson-Hasselbalch per un aumento di ph di 0, unità otteniamo: 5,1 0, 4,74 ( 0,00) mol C H O log ( 0,00) mol HC H O da cui possiamo ricavare l equazione: [ 0,00]/[y 0,00],0 Il tampone reagisce all aumento di ioni H in base al seguente equilibrio: C H O H HC H O Applicando l equazione di Henderson-Hasselbalch per una diminuzione di ph di 0, unità otteniamo: 5,1 0, 4,74 ( 0,00) mol C H O log ( 0,00) mol HC H O da cui possiamo ricavare l equazione: [ 0,00]/[y 0,00] 1,9 Risolvendo il sistema che comprende le due precedenti equazioni otteniamo: mol C H O 0,15 mol ovvero 18 g di Na C H O H O y mol HC H O 6, mol ovvero,8 g di HC H O

10 [HC H O ] 6, mol/0,50 L 0,5 M [C H O ] 0,15 mol/0,50 L 0,60 M [OH ] 0,00 mol OH /0,50 L 4,00 M; poh 1,98; ph 1,60 [H ] 0,00 mol H /0,50 L 4,00 M; ph 1,98 PAG 518 ES 9 ph =,51 PAG 518 ES 94 a) 1,0000; b) 1,680; c),6981; d) 4,6989; e) 7,000; f) 9,009; g),000; h) 11,94; i) 1,59 14 ph PAG 518 ES 95 Volume aggiunto (ml) di NaOH Calcolo la di Pb + e di Br, che vale 5,00 M. Il prodotto ionico [Pb + ][Br ] risulta inferiore a K ps, quindi non si forma alcun precipitato. Per questo motivo, le concentrazioni degli ioni sono quelle aggiunte all inizio (assumendo l additività dei volumi).