D71 La costante di dissociazione ionica dell ammoniaca in acqua è uguale a 1.8 10 5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione in ioni OH d una soluzione di NH 0.08 M. NH OH 4 NH + H O NH + 4 + OH n(1) n n n n n n n n n V V n V V NH n(1 ) (1 ) Gli OH sono solo quelli provenienti dalla base, perché quelli dell acqua sono molto pochi. Concentrazione b 0.08 1.810 5 4.410 Come questo rapporto è maggiore di 10 si può fare l approssimazione C C C ; (1 ) se è piccolo 1 1 e C 1 e C Il grado di dissociazione dipende dalla concentrazione C della soluzione.
Se la concentrazione iniziale è 1 il grado di dissociazione è: 1.810 5 4.10 NH + H O NH 4 + + OH 0.08 NH OH 4 NH 0.08 Si può fare l'approssimazione 0.08 0.08 e 1.810 0.08 5 ; 1.10 M [OH ] = 1. 10 M
D7 Calcolare il ph ed il poh delle seguenti soluzioni, supponendo la dissociazione completa : (a) Acido 0.0045 M (b) Base 0.00886 M ph = log[h O + ] = log(0.0045) =.46 ; poh = 14 ph =14.46 = 11.54 poh = log[oh ]) = log(0.00866) =.05 ph = 14 poh =14.05 = 11.95
D7 La concentrazione di [H O + ] di una soluzione di HNO è di 1.0 10 moli/l e la [H O + ] di una soluzione di NaOH è di 1.0 10 1 moli/l. Trovare la molarità ed il ph di ognuna delle due soluzioni. Soluzione HNO [H O + ] = 1.0 10 moli/l [H O + ][OH ] = 1.0 10 14 OH 10 H O 14 1.010 1.010 14 10 11 ph = ; poh = 11 Soluzione NaOH [H O + ] = 1.0 10 1 moli/l [H O + ][OH ] = 1.0 10 14 OH 10 H O 14 1.010 1.010 14 1 10 poh = ; ph = 1
D74 Calcolare le concentrazioni di [H O + ] e [OH ] d una soluzione di acido monoprotico 0.0010M, che è dissociato al 4.%. Qual è il ph di questa soluzione? Quali sono i valori di a e di p a di questo acido. n = 0.0010 = 0.04 HA + H O H O + + A n(1) n n 9.6 10 4 4. 10 5 4. 10 5 Gli H O + sono solo quelli provenienti dall acido, perché quelli dell acqua sono molto pochi. ph = log[h O + ] = log(4. 10 5 ) = 4.8 H O A 5 6 a 1.8410 4 HA (4.10 9.610 ) p a = log(1.84 10 6 ) = 5.74
D75 Qual è il ph di una soluzione contenente 0.010 moli di HCl per litro? Calcolare la variazione del ph quando vengono aggiunte 0.00 moli di NaCH COO ad un litro di questa soluzione. La a del CH COOH è 1.8 10 5. HCl + H O H O + + Cl i 0.010 10 7 0 f 0 0.01 0.01 ph = log[h O + ] = log(0.01) = Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH COO sono: NaCH COO HO Na + + CH COO Lo ione acetato in presenza di [H O + ] reagisce completamente perché questa reazione è l inverso della dissociazione dell acido e la costante vale 10 +5 e la reazione è: CH COO + H O + CH COOH + H O i 0.0 0.01 f 0.00.01? 0.01
Alla fine si ha una soluzione 0.01 M di ione acetato e 0.01 M di acido acetico. Questa è esattamente una soluzione tampone. CH COOH + H O CH COO + H O + 0.01 0.01? Applicando la relazione per una soluzione tampone: [H O [CH COOH] 0.01 5 5 ] a 1.810 1.810 [CHCOO ] 0.01 ph = log(1.8 10 5 ) = 4.75
D76 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di CN 0.010M. La a di HCN è uguale a 4.8 10 10. CN HO + + CN Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi. 1.010 14 w 4 b 0.10 10 a 4.810 CN + H O HCN + OH 0.01 b [HCN][OH [CN ] ] 0.01
concentrazione 0.01 0.10 4 500 In questo caso il rapporto tra concentrazione e è minore di 10 e non si potrebbe fare l approssimazione. Vediamo qual è l errore che commettiamo non rispettando questa regola. b 0.01 0.10 0.01 4 0.010.10 4 4.47 10 4 riferito a 100 4.4710 0.01 4 100 4.47% Se si risolve il sistema senza approssimazione.
b ; + b 0.01 b = 0 0.01 b b 40.01 b 0.10 4 410 10 810 7 4.710 4 In questo caso la percentuale di idrolisi è 4.7% Valore misura Valore 100errore % 4 4.4710 4.710 4 4.4710 4 100.9%
D77 I valori di 1 e dell acido ossalico, sono rispettivamente 5.9 10 e 6.4 10 5. Qual è la concentrazione di [OH ] di una soluzione di ossalato di sodio 0.005 M? 1 = 5.9 10 = 6.4 10 5 HOOCCOOH L ossalato di sodio si dissocia totalmente. HO Na C O 4 Na + + C O = 4 C O 4 = + H O HC O 4 + OH HC O 4 + H O H C O 4 + OH 14 w 10 b 1.5610 5 a 6.410 110 110 14 w 1 b1 1.6910 a1 5.910 La seconda costante è molto più piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione.
C O = 4 + H O HC O 4 + OH 0.005 10 b 1.5610 Il rapporto tra concentrazione e b è molto maggiore di 10 quindi possiamo approssimare. b [HCO [C 4 ][OH O ] 4 ] 0.005 0.005 0.005 b 8.810 7
D79 Qual è la [H O + ] di una soluzione di acido solforico 0.0060 M? La dissociazione primaria di H SO 4 è totale e la della dissociazione secondaria è uguale a 1.0 10. Qual è la [SO 4= ] dentro della stessa soluzione? C = 0.0060 M = 1.0 10 H SO 4 + H O HSO 4 = + H O + CC C C HSO 4 + H O SO 4 = + H O + C C+ Come C è piccolo e la è grande non si possono fare approssimazioni. [SO 4 ][HO [HSO ] (C ) ; C 4 ] 1.010 C C (C ) Ck 0; (C ) (C ) 4 C
Sostituendo i valori otteniamo: (0.0060 1.010 ) (0.0060 1.010 ) 41.010 0.0060 0.016.610 4.4410 4 0.016 0.05.1510 [H O + ] = C + = 0.0060 +.15 10 = 9.15 10 M [SO 4= ] =.15 10 M
D710 L'acido formico, HCO H, perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 1,8 10 4 a 5 C. Si calcolino le concentrazioni di HCO H, H O +, HCO e OH in: (a) una soluzione ottenuta aggiungendo 1,00 mole di HCO H ad acqua sufficiente per avere 1,00 litri di soluzione; (b) una soluzione preparata aggiungendo 1,00 10 mole di HCO H ad acqua sufficiente per avere 1,00 litri di soluzione. Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate. Si ottengano risposte entro il 5% dei valori esatti. HCO H + H O HCO + H O + 1 a) Approssimazione 1 1 [HCO ][HO [HCO H] ] 1 1 1.810 4 11.810 4 0.01 Errore % 100 0.01 ; 1 % 1.% Se l errore è inferiore al 5% si può fare l approssimazione.
[H O+] = 0.01 M [HCO H] = 10.01 = 0.987 M [HCO ] = 0.01 M [OH ] = 1 10 14 /0.01 = 7.7 10 1 M b) 0.01 0.01 HCO H + H O HCO + H O + 0.01 [HCO ][HO [HCO H] ] 0.01 1.810 0.01 4 0.011.810 4 0.001 Errore % 100 0.001 ; 0.01 % 1% Come l errore è superiore al 5% non si può fare l approssimazione.
Soluzione esatta [HCO ][HO [HCO H] 0.01k 0 ] 0.01 40.01 1.810 4 = 0.0016 [H O+] = 0.0016 M [HCO H] = 0.010.0016 = 8.74 10 M [HCO ] = 0.0016 M [OH ] = 1 10 14 /0.0016 = 7.9 10 1 M errore = 0.00100.0016=0.00004 % errore = errore*100/0.0016 =.175 %
D71 Si calcolino le concentrazioni di H O +, HOAc, e OAc e OH in una soluzione preparata da 0,150 mole di HCl, 0,100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 1,00 litri di soluzione. La costante di dissociazione di HOAc è 1,85 10 5 e HCl è completamente dissociato in soluzione acquosa. 0,150 moli di HCl 0,100 moli di HOAc di HOAc è 1,85 10 5 Concentrazione H O + dovuta al HCl: [H O + ] = 0.15 M CH COOH + H O CH COO + H O + 0.1 0.15+ Con le approssimazioni: [H O + ] 0.15 M [CH COOH] 0.1 M Risolvendo il sistema.
[CHCOO ][HO [CH COOH] 0.1 0.15 1.10 5 ] 0.15 0.1 1.8510 5 [CH COO] = 1. 10 5 M [H O + ] = 0.15 +1. 10 5 = 0.15001 M [CH COOH] = 0.1 1. 10 5 = 0.0999877 M
D714 A un litro di soluzione contenente 0,150 M NH 4 Cl si aggiungono 0,00 mole di NaOH solido. Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto? Si calcolino le concentrazioni di NH, OH e NH 4 + all'equilibrio, tenendo conto che la costante di dissociazione dell'ammoniaca è 1,8 10 5. Reazioni: NH 4 Cl HO NH + 4 + Cl 0.150 0.150 NaOH HO Na + + OH 0. 0. NH 4 + + OH NH + H O i 0.150 0. 0 f 0 0.05 0.15
NH + H O NH + 4 + OH 0.15 0.05+ NH OH 4 NH (0.05 ) ; 0.15 Come è piccolo si può approssimare e otteniamo: 0.05 ; 0.15 0.15 0.05 1.810 5 5.410 5 [NH 4+ ] = 5.4 10 5 M [NH ] = 0.149946 M [OH ] = 0.050054 M
D717 Si prepara una soluzione sciogliendo 0,00 moli di formiato sodico, HCO Na, e 0,50 moli di acido formico, HCO H, in circa 00(±50) ml di acqua. Si calcolino le cocentrazioni di H O + e OH. La costante di dissociazione dell'acido formico è 1,8 10 4. Il sale si dissocia completamente. HCO Na HCO + Na + i 0. 0 0 f 0 0. 0. HCO H + H O HCO + H O + 0.5 0.+? In questo caso abbiamo una soluzione tampone. [H O [OH [HCO H] ] [HCO ] ] [H O w 4.410 ] 0.5 V 0. V 11 0.5 1.810 0. 4.510 4
D718 In 1,00 litri di una soluzione 0,50 M di HCl si aggiungono 0,600 moli di acetato sodico solido. Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc, HOAc, H O + e OH. La a = 1.85 10 5 (Acetico) 0,50 M di HCl 0,600 M di CH COONa CH COONa CH COO + Na + Totale f 0 0.6 0.6 HCl + H O H O + + Cl Totale f 0 0.5 0.5 CH COO + H O + CH COOH + H O i 0.6 0.5 0 f 0.60.5 0.50.5 0.5 Questa reazione è totale perché la 1 a 1 1.5410 5 1.8510 4
Le concentrazioni iniziali sono: [CH COO ] = 0.60.5=0.5 M [CH COOH] = 0.5 M Quindi abbiamo una soluzione tampone [H O [CH COOH] 0.5 5 5 ] a 1.8510 1.10 [CHCOO ] 0.5 [CH COO ] = 0.5 M [CH COOH] = 0.5 M [OH ] = 1 10 14 /[H O + ] = 7.56 10 10
D71 Dalla seconda costante di ionizzazione dell'acido carbonico, si calcoli la costante di equilibrio per l'idrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato, HCO. Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0,050 M di Na CO. E' in questo caso importante l'idrolisi di HCO a H CO? E perchè? H CO + H O HCO + H O + a1 = 4. 10 7 HCO + H O CO = + H O + a1 = 4.8 10 11 14 w 4 b.110 11 a 4.810 110 110 14 w 8 b1.10 7 a1 4.10 Solo il primo processo di idrolisi è importante, perché il secondo ha una costante piccola.
Na CO CO = + Na + Totalmente dissociato CO = + H O HCO + OH b1 =.1 10 4 0.05 b1 [HCO [CO ][OH ] ] 0.05 0.05.110 4 0.05.110 4.410 Errore % 100.410 0.05 ; % 6.48% Come l errore è superiore al 5% non si può fare l approssimazione.
Soluzione esatta: b1 [HCO ][OH [CO ] b1 0.05 b1 4.110 b1 ].110 0.05 b1 0 40.05 (.110 4 ) b1 4 40.05.110 4.110 [HCO ] = =.1 10 [OH ] = =.1 10
D7 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 0,0 g di Na CO in 50 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 1,00 M. Si calcoli il ph della soluzione. V T = 150+50 = 500 ml = 0.5 L moli di bicarbonato di sodio moli Na CO = g/pm = 0/106 = 0.8 moli molarità Na CO = moli/v = 0.8/0.5 = 0.566 M L acido cloridrico, aggiunto nella nuova soluzione, ha una molarità: M 1 V 1 = M V ; M 1 = 1.00 M V 1 = 150 ml M =? V = 500 M = M 1 V 1 /V = 1 150/500 = 0. M
Il bicarbonato di sodio e l acido cloridrico si dissociano completamente, ed alla fine si ha la seguente reazione: CO = + H O + HCO + H O inv 10 11 i 0.566 0. 0 f 0.5660? 0. La reazione finale è: HCO + H O CO = + H O + 0. 0.66? Si è formata una soluzione tampone. [HCO ] 0. 11 11 ] a 4.810 5.4110 [CO ] 0.66 [H O ph = log(5.41 10 11 ) = 10.7