Brady Senese Pignocchino Chimica.blu Zanichelli 2014 Soluzione degli esercizi Capitolo 21

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1 Brady Senese Pignocchino Chimica.blu Zanichelli 2014 Soluzione degli esercizi Capitolo 21 Esercizio Risposta PAG 487 ES 1 Un acido è un donatore di protoni, una base è un accettore di protoni. PAG 487 ES 2 A B B A PAG 487 ES 3 PAG 487 ES 4 acido base acido base Due sostanze che differiscono per un solo protone, A e A, B e B, costituiscono una coppia coniugata acido-base. L acido è il membro della coppia che dona il protone; in questo caso, A e B. No, le due sostanze differiscono per più di un protone. Anfiprotica è la sostanza che può sia cedere sia acquistare un protone. a) 2 N 3 (aq) N 4 (aq) (aq) b) 2 Cl(g) 3 (aq) Cl (aq) In a) l acqua si comporta da acido, in b) da base. PAG 487 ES 5 Anfotera è la sostanza che può reagire sia con gli acidi sia con le basi. PAG 487 ES 6 Le specie anfiprotiche sono 2 e S 4. 3 può solo cedere un protone ed è un acido; N 3 può solo acquistare un protone ed è una base. PAG 487 ES 7 P P 4 2 acido base 2 P P 4 2 base acido PAG 487 ES 8 Cl (acido) e Cl (base), 2 (base) e 3 (acido). 3 è un acido più forte di Cl. PAG 487 ES 9 The equilibrium lies on the left, because the position of the equilibrium is shifted on the side where the weaker acid and base are. PAG 487 ES 10 C è una base più forte di N 2 PAG 487 ES 11 L equilibrio è completamente spostato a sinistra. PAG 487 ES 12 a) Un acido è una specie ionica o molecolare che può accettare la condivisione di una coppia di elettroni per formare un legame covalente di coordinazione. b) Una base è una specie ionica o molecolare che può mettere in condivisione una coppia di elettroni per formare un legame covalente di coordinazione. PAG 487 ES 13 Perché 2 (base di Lewis) lega a sé (acido di Lewis) mettendo in condivisione una coppia di elettroni. PAG 487 ES 14

2 " PAG 487 ES 15 PAG 487 ES 16 PAG 488 ES 17 PAG 488 ES 18 PAG 488 ES 19 PAG 488 ES 20 Perché il livello di valenza è completo. N 3 può comportarsi da base di Lewis, avendo una coppia di elettroni non condivisi; non può comportarsi da acido di Lewis perché il livello di valenza dell azoto è completo. Lo ione Al 3 accetta coppie elettroniche da sei molecole di acqua. Al 3 è un acido di Lewis e ogni molecola di acqua è una base di Lewis. N 3 è la base e l acido. a) Corretta b) Corretta c) S 3 è un acido di Lewis. Si consideri, per esempio, la reazione: S S 4 S acido di LEWIS " " base di LEWIS nella quale una molecola d acqua (base di Lewis) si lega a S 3 (acido di Lewis). Si forma poi uno ione (a seguito della rottura di un legame covalente fra zolfo e ossigeno) a cui si lega il protone ceduto dall acqua. PAG 488 ES K w = [ ][ ] PAG 488 ES 22 Soluzione acida: [ ] > [ ] p < 7; soluzione basica: [ ] < [ ] p > 7; soluzione neutra: [ ] = [ ] p = 7 PAG 488 ES 23 p p = pk w = 14,00 PAG 488 ES 24 Cl: [ ] = 2, M; [ ] = 5, M; p = 1,70; p = 12,30 Ba() 2 : [ ] = 7, M; [ ] = 1, M; p = 10,85; p = 3,15 PAG 488 ES 25 A 2 3 A [ A ][ 3 ] Ka = [ A] PAG 488 ES 26 N 2 2 N P P 4 3 As As (C 3 ) 3 N 2 (C 3 ) 3 N 3

3 PAG 488 ES 27 [N 2] [ 3 ] [N 2] N2: K a = [ 2 P 4] [ 3 ] [ 3 P 4] [As 34 ] [ 3 ] 2 K = a As4 : [As 24 ] 3P4: K a = [(C 3) 3 N] [ 3 ] [(C 3) 3 N ] (C3)3N: K a = PAG 488 ES 28 PAG 488 ES 29 B 2 B [B ] [ ] [B] a) (C3)3N 2 (C3)3N b) As43 2 As42 c) N2 2 N2 d) (C3)2N22 2 (C3)2N23 PAG 488 ES 30 N2: K b = [(C 3) 3 N ] [ ] [(C 3) 3 N] 2P4: K b = [As 24 ] [ ] [As 34 ] As43: K b = [N 2] [ ] [N 2] (C3)3N: K b = PAG 488 ES 31 PAG 488 ES 32 [C 6 5 C 2] [ 3 ] [C 6 5 C 2 ] C65C2 2 C65C2 PAG 488 ES 33 PAG 488 ES 34 [(C3)2N23] [] [(C3)2N22] [C 6 5 C 2 ] [ ] [C 6 5 C 2] CN a) C3 C3 C2 N b) N9 c) PAG 488 ES 35 a) b) N N2 C3 C3 N C3

4 c) PAG 488 ES 36 N N N2 2 N2 3 PAG 488 ES 37 [N 2] [ 3 ] [N 2] C 2 C 3 (C3)2N2 2 (C3)2N 3 2P4 2 P42 3 PAG 488 ES 38 PAG 488 ES 39 PAG 488 ES 40 PAG 488 ES 41 Cl 2 Cl PAG 489 ES 45 PAG 489 ES 46 [P 24 ] [ 3 ] [ 2 P 4] [Cl ] [ ] [Cl ] (C3)3N 2 (C3)3N N2 2 N3 PAG 489 ES 43 PAG 489 ES 44 [(C 3) 2 N ] [ 3 ] [(C 3) 2 N 2 ] L acido in questione, A, è più debole dell acido acetico. Ka (A) = 1,3 105 A è più forte; Ka(A) = 6,92 104; Ka(B) = 7, S32 2 S3 PAG 488 ES 42 [C] [3] [C] 5, F; N25N; C55N; 2; 2Cr4 N2; S32; CN; 4I6; N2 a) N3/N3 N25/N24 b) N4 /N3 N25/N24 c) 2P4/P42 C3 /C32 d) I3/I3 2C24/C24 2 a) S4 /S4 S3 /S32 b) S /S2 2/ c) CN/CN 3/2 d) 2Se/Se 3/2 PAG 489 ES 47 [ 9 N 9 ] " 9N9 acido di Lewis: ; base di Lewis: N2 PAG 489 ES 48 2 C 9C acido di Lewis: C2; base di Lewis: 2 [(C 3) 3 N ] [ ] [(C 3) 3 N] [S3] [] [S32] [N 3 ] [ ] [N 2 ]

5 PAG 489 ES 49 PAG 489 ES 50 9N 9N9 9 9 acido di Lewis: 2 ; base di Lewis: N 2 2 S C " S " C 2 2 acido di Lewis: S 2 ; base di Lewis: C 3 PAG 489 ES 51 [ ] = [ ] = 1, M p = p = 6,82 p p = pk w = 13,64 L acqua è neutra anche alla temperatura di 37 C. PAG 489 ES 52 [D ] = [D ] = 3, M; pd = 7,52, pd = 7,52 pd pd = 15,04 PAG 489 ES 53 a) 4, M b) 7, M c) 1, M d) 2, M PAG 489 ES 54 a) 2, M b) 1, M c) 4, M d) 1, M PAG 489 ES 55 a) 11,38; b) 9,15; c) 5,74; d) 1,62 PAG 489 ES 56 a) 7,46; b) 2,19; c) 12,60; d) 4,12 PAG 489 ES 57 p = 4,72 PAG 489 ES 58 p = 4,85 PAG 489 ES 59 a) [ ] = 7, M; [ ] = 1, M b) [ ] = 1, M; [ ] = 6, M c) [ ] = 5, M; [ ] = 1, M d) [ ] = 5, M; [ ] = 1, M e) [ ] = 2, M; [ ] = 5, M PAG 489 ES 60 a) p = 8,26; [ ] = 1, M; [ ] = 5, M b) p = 10,25; [ ] = 1, M; [ ] = 5, M c) p = 4,65; [ ] = 4, M; [ ] = 2, M d) p = 6,18; [ ] = 1, M; [ ] = 6, M e) p = 9,70; [ ] = 5, M; [ ] = 2, M PAG 489 ES 61 [ ] = 2, M; [ ] = 4, M PAG 489 ES 62 3, M PAG 489 ES 63 [ ] = 0,030 M, p = 1,52; [ ] = 3, M PAG 489 ES 64 [ ] = 2, ; p = 2,60; [ ] = 4, M PAG 489 ES 65 [ ] = 0,15 M; p = 0,82; p = 13,18; [ ] = 6, M PAG 489 ES 66 [ ] = 0,0977 M; p = 12,99; p = 1,01; [ ] = 1, PAG 490 ES 67 2, M Ca() 2 PAG 490 ES 68 2, g Cl PAG 490 ES ml K

6 PAG 490 ES 70 p = 14,00 p = 14,00 12,05 = 1,95; [ ] = 10 p = 10 1,95 = 1, M n Li = n N 3 = 3, mol [N 3 ] = 3, mol / 0,02020 L = 1, M PAG 490 ES 71 1, PAG 490 ES 72 1, PAG 490 ES 73 5, PAG 490 ES 74 2, PAG 490 ES 75 7, PAG 490 ES 76 [ I 3][ ] Kb = [ I ] = 1, ; 3 I 3 è una base più debole dello ione acetato. PAG 490 ES 77 [C ] = [ 3 ] = 4, M; [C ] = 0,145 M; p = 2,34 PAG 490 ES 78 [ ] = [ 2 ] = 1, M; [ 2 2 ] = 1, M; p = 5,89 PAG 490 ES 79 p = 2,78; 1,1% PAG 490 ES 80 [C 6 5 ] = [ 3 ] = 2, M; [C ] = 0,050 M; 5, % PAG 490 ES 81 p = 10,25 PAG 490 ES 82 9,24 PAG 490 ES 83 [C 3 C] iniziale = 0,47 M PAG 490 ES 84 N 3 2 N 4 ; [N 3 ] iniziale = Z PAG 490 ES 85 N 3 2 N 4 CI Z VC x x x CE Z x x x K b = (x)(x) Z = Z = (x)(x) x << Z; x = [ ] = 10 p = 10 11,22 = 1, mol/l Z = 0,15 mol/l; mol N 3 = 0,500 L 0,15 mol/l = 0,075 mol In prima approssimazione possiamo risolvere l esercizio come segue: Cl 2 3 Cl Dalla prima reazione, [ 3 ] = 1, M, dalla seconda [ 3 ] = = 1, M. Quindi, [ 3 ] = 1, , = 1, Ma, poiché gli ioni provenienti da Cl, in base al principio di Le Chatelier spostano l equilibro di ionizzazione dell acqua verso sinistra, la concentrazione degli ioni dell acqua è in realtà minore di 10 7 M. Per calcolare la [ ] totale occorre risolvere un equazione di secondo grado dove [ ] è l incognita. [ ] = [Cl ] [ ] [ Kw ] = C a [ ] [ C C 4K ] = 2 2 [ ] = 1, M a a w

7 PAG 490 ES 86 We can use the p to determine and solve for the percent ionization. Percentage of the formic acid that has ionized in the solution = 1,9% PAG 490 ES 87 Na Cl NaCl 2 p finale = 3; [ ] finale = 1, mol/l n Cl finali = 1, mol/l 1, L = 1, mol [ ] iniziale = 1, mol/l n Cl iniziali = 1, mol/l 1, L = 1, mol n Cl iniziali n Cl finali = 1, mol, corrispondenti alle moli di acido che hanno reagito n Na = 1, mol m Na = 1, mol 40 g/mol = 0,0540 g PAG 490 ES 88 2,80 PAG 490 ES 89 2,78 PAG 490 ES 90 3, g