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DI ESERCIZI DI CHIMICA SUL pH, POSTATI IN RETE
DA UNO STUDENTE UNIVERSITARIO:
ESERCIZI DI CHIMICA SUL pH:
MISCELE ACIDI E BASI, FORTI E DEBOLI:
ESERCIZIO A) :
Determinare il pH delle seguenti soluzioni ottenute aggiungendo
a 22 ml di una soluzione all'11, 5% in peso di un acido debole monoprotico HA
avente PM=60
(densità soluzione=0, 77 g / ml)
(Ka di HA=1. 78x10^ - 4) :
1) 34 ml di HNO3 0, 023M
2) 40 ml di HCl 0, 200M
3) 12 ml di KOH 0, 003M
ESERCIZIO B) :
Determinare il pH delle seguenti soluzioni ottenute aggiungendo
a 20 ml di una soluzione di ammoniaca (d=0, 77 g / ml) al 12% in peso (Kb=1, 78x10^ - 5) :
1) 50 ml di acido solforico 0, 23 M
2) 40 ml di idrossido di potassio 0, 20M
3) 15 ml di nitrato di sodio 0, 03M.
come posso risolverli?
SVOLGIMENTI CON RELATIVE SPIEGAZIONI "RAGIONATE"
della Prof. Antonella Mazzone:
SVOLGIMENTO ESERCIZIO A:
[ 11, 5g HA / 60= 0, 192 n HA in 100 g soluzione
0, 192 n HA : 100g soluz. = x n HA : 770g soluz. (che corrispondono a 1 L soluz.
dalla densità 0, 77g / ml)
da cui hai x = già M 1, 48 di HA ]
1) scrivi l'equilibrio di dissociaz. di HA con la [H3O+] derivante dall'acido forte HNO3, posta inizialm. :
____________HA_____________+_H2O__=_____A - ___________+H3O+
Mi_1, 48M*0, 022L / 0, 056Ltot=0, 58M________ - - _____0, 023M*0, 034L / 0, 056Ltot=0, 014M
Meq______0, 58M - x_______________________x____________0.014M+x
1, 78*10^ - 4= x* (0, 014+x) / 0, 58 - x
Non puoi trascurare - x e +x, perché non è ben verificata la condizione che la Ka sia << di ciascuna delle concentraz. iniziali! infatti 0, 014M è piccola!
risolvendo l'equaz. 2° grado trovi x = 0, 0053
da cui [H3O+]totale all'equilibrio= 0, 014 + 0, 0053 =0, 0193M e pH =1, 71
cioè il contributo dato alla[H3O+]tot all'equilibrio, dall'equil. di dissociaz. di HA, ovvero la x=0, 0053M, non è affatto trascurabile rispetto a 0, 014M proveniente dall'ac. nitrico!
2) _____________HA____________+__H2O_=____A - __________+H3O+
Mi_1, 48M*0, 022L / 0, 062Ltot=0. 525M________ - - ______0, 2M*0, 04L / 0, 062Ltot=0, 129M
Meq_______0, 525M - x_____________________x_____________0, 129+x
qui puoi trascurare - x e +x
infatti anche facendo l'equaz. di 2° grado, verrebbe 6, 41*10^ - 4, trascurabile rispetto a 0, 129M, dalla quale ultima calcoli il pH=0, 889
( se facessi 0, 129+6, 41*10^ - 4= 0, 130M e pH = 0, 886, trascurabile differenza... )
3) _________HA_________+_______OH - __________neutralizzazione - - >_A - __+_H2O
ni__1, 48M*0, 022L=0, 0326n__0, 003M*0, 012L=3, 6*10^ - 5 n
________eccesso______________difetto___________________________ - -
nf_0, 0326 - 3, 6*10^ - 5=0, 0326n__ - - ________________________3, 6*10^ - 5 n
Quindi metti le due specie rimaste, nel seguente equilibrio di dissociaz. :
______________HA___________+__H2O___=_________A - _________+_______H3O+
Mi_0, 0326n / 0, 034Ltot=0, 959M_______3, 6*10^ - 5 n / 0, 034L=0, 00106M___ - -
Meq________0, 959M - x_______________________0, 00106M+x______________x
Ka=1, 78*10^ - 4 = (0, 00106+x) *x / 0, 959 - x
non puoi trascur. - x e +x ( è piccola 0, 00106! ) ;
con l'equaz. 2° grado trovi x = 0, 0125M e pH = 1, 90
SVOLGIMENTO ESERCIZIO B:
[ 12g NH3 / 17 = 0, 706 n NH3 in : 100 g soluz. = x n NH3 : 770 g soluz.
e trovi x = 5, 44 M NH3 ]
1) da H2SO4 0, 23M hai 0, 23 * 2 = 0, 46M degli H+
e hai la seguente neutralizzaz. :
____________NH3______+_______H+_______ - - - >__NH4+
ni_5, 44M*0, 02L=0, 109n__0, 46M*0, 05L=0, 023n
__________ecc. _______________dif. _______________ - -
nfin_0, 109 - 0, 023=0, 086n______ - - ______________0, 023n
e poi metti le due specie risultanti nell'equilibrio di dissociaz. di NH3, a costituire una soluz. tampone:
__________NH3_______+__H2O___=________NH4+_____+________OH -
Mi_0, 086n / 0, 07L=1, 23M___________0, 023n / 0, 07L=0, 328M____ - -
Meq____1, 23M - x_________________________0, 328+x___________x
trascuri - x e +x rispetto alle alte Mi:
1, 78*10^ - 5 = 0, 328*x / 1, 23 e hai: pH = 9, 82
2) scrivi l'equilibrio della base debole NH3, con la [OH - ] derivante dalla base forte KOH, posta inizialmente:
___________NH3__________+___H2O_=_______NH4+____+____OH -
Mi__5, 44M*0, 02L / 0, 06Ltot=1, 81M__________ - - ____0, 2M*0, 04L / 0, 06L=0, 133M
Meq_____1, 81M - x__________________________x_________0, 133M+x
- x e +x sono trascurabili, quindi trovi il pOH e il pH direttam. dalla
0, 133M proveniente dalla base forte KOH ( è analogo al caso 2 dell'esercizio A con HA e HCl! )
3) NaNO3 è un sale in cui entrambi gli ioni derivano da elettroliti forti: Na+ dalla base forte NaOH, NO3 - dall'acido forte HNO3, secondo delle reazioni a "freccia unica", ovvero è impossibile, per ciascuno di questi ioni, la reazione inversa, cioè nessuno dei due ioni dà un contributo al pH della soluzione, sono entrambi "spettatori" nel pH, e allora devi semplicemente calcolare la [NH3] nella soluzione diluita:
5, 44M*0, 02L / 0, 035Ltot =3, 11M e calcoli il pH dal suo equil. di dissociaz. :
______NH3___+__H2O__=_____NH4+__+_OH -
Mi___3, 11M___________________ - - ______ - -
Meq_3, 11 - x___________________x_______x
trascuri - x e hai:
1, 78*10^ - 5 = x^2 / 3, 11 da cui pH = 11, 9
( notare che non usi proprio la M di NaNO3, qualunque essa sia! )
Molto interessanti e "didattici" questi esercizi!
OK
grazie mille chimicachimica ora sto cominciando a capire meglio questi equlibri!
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