szukaj w sieci

Chemia- obliczanie pH



Zad.1 Do 130 cm3 wodnego roztworu NaOH o stężeniu 0,8 mol/dm3 dodano 60 cm3 kwasu solnego o stężeniu 2,02 mol/dm3. Oblicz pH otrzymanego roztworu.


Dane:
-Vr NaOH= 130 cm3 = 0,13 dm3
-cm NaOH= 0,8 mol/dm3
-Vr HCl= 60 cm3 = 0,06 dm3
-cm HCl= 2,02 mol/dm3

Wzory:

pH= -log [H+]






NaOH + HCl→ NaCl + H2O

Rozwiązanie:
Aby obliczyć pH roztworu po dodaniu kwasu, musimy znać objętość roztworu wyjściowego i wartość stężenia jonów H+ pozostających w roztworze po reakcji kwasu z zasadą. W tym celu musimy najpierw ustalić ile moli kwasu przereagowało z zasadą.


nNaOH= Vr NaOH * cm NaOH= 0,13 dm3 * 0,8 mol/dm3 = 0,104 mola

nHCl= Vr HCl * cm HCl = 0,06 dm3 * 2,02 mol/dm3= 0,1212 mola

ponieważ, jak wynika z równania reakcji, nNaOH= n HCl, to HCl użyto w nadmiarze.

Z zasadą sodową o liczbie moli 0,104 przereaguje również tylko 0,104 mola kwasu solnego.
Pozostała ilość kwasu po reakcji wynosi więc: nHCl- nNaOH= 0,1212 – 0,104= 0,0172 mola.

Objętość otrzymanego roztworu: V= Vr NaOH + Vr HCl= 0,13 dm3 + 0,06 dm3= 0,19 dm3

Stężenie jonów H+ : [H+]= 0,0172 mola/ 0,19 dm3= 0,09

A zatem:

pH= -log 0,09= 1,05 (wartość w przybliżeniu)

pH otrzymanego roztowu wynosi  1,05


Zad. 2  Stwierdzono, iż 1 dm3 roztworu zawiera 4 * 10-2 g całkowicie zdysocjowanego wodorotlenku sodu. Jaka jest wartość pH tego roztworu?

Dane:
-m NaOH= 4 * 10-2 g
-Vr= 1 dm3
-M NaOH= 40g/mol

Wzory:

pH= -log [H+]        pOH= -log [OH-]     pH + pOH= 14










NaOH→ Na+ + OH-


Rozwiązanie:
Aby obliczyć pH roztworu musimy poznać stężenie zdysocjowanych jonów [OH-]. W tym celu należy obliczyć najpierw stężenie molowe wodorotlenku. Do wzoru na cm można od razu podstawić wzór na liczbę moli NaOH:

cm NaOH=  m/ M * V=  4 * 10-2 g/ 40g/mol * 1 dm3= 1* 10-3 mol/dm3

ponieważ liczba moli wodorotlenku i liczba moli jonów OH- jest taka sama, a NaOH jest mocną zasadą (α→1), to:

cm NaOH= [OH-]= 1* 10-3 mol/dm3 → pOH= -log 10-3= 3 → pH= 14-3= 11

pH roztworu wynosi 11


 Zad.3 Wskaż pH wodnego roztworu amoniaku o stężeniu 0,01 mol/ dm3 , jeżeli stopień dysocjacji przy tym stężeniu wynosi 10%. 


Dane:
-cm NH3(aq)= 0,01 mol/ dm3
-α= 10% 

Wzory:





NH3 + H2O↔ NH4+ + OH-

Rozwiązanie:
NH3(aq) należy do słabych elektrolitów, które tylko częściowo dysocjują na jony- w roztworze znajdują się więc zarówno cząsteczki zdysocjowane jak i niezdysocjowane. Znając wartość stopnia dysocjacji i stężenie molowe roztworu amoniaku możemy obliczyć stężenie jonów OH- (c zdysocjonowane). A więc:

[OH-]= α *  cm = 10 /100 * 0,01= 0,001= 1* 10-3

pOH= -log [10-3]= 3 , a

pH= 14-3= 11

pH wodnego roztworu amoniaku wynosi 11


Zad.4 Związek między mocą kwasu Brönsteda i sprzężonej z tym kwasem zasady w roztworach wodnych przedstawia zależność:
Ka * Kb = Kw

,gdzie Ka oznacza stałą dysocjacji kwasu, Kb stałą dysocjacji sprzężonej zasady, a Kw iloczyn jonowy wody, którego wartość wynosi 1 * 10–14 w temperaturze 298 K.
W poniższej tabeli podano wartości stałej dysocjacji wybranych kwasów w temperaturze 298 K.


Na podstawie powyższej informacji napisz wzory zasad sprzężonych z kwasami
wymienionymi w tabeli uporządkowane od najsłabszej do najmocniejszej.



Rozwiązanie:
Według teorii Brönsteda kwasem jest każda substancja zdolna do oddawania protonu, czyli protonodonor (dawca), a zasadą jest substancja zdolna do przyjęcia protonu, czyli protonoakceptor (biorca). Zgodnie z tymi założeniami HF z tabeli w równaniu dysocjacji jest kwasem, zaś anion F- (który może przyjąć proton)- sprzężoną z nim zasadą.

HF + H2O↔ H+ + F-


Analogiczna sytuacja ma miejsce w przypadku reszty kwasów podanych w tabeli. Stała dysocjacji informuje o mocy danego kwasu (im wyższa, tym mocniejszy elektrolit) , dlatego uszeregowanie kwasów od najsłabszego do najmocniejszego wygląda w następujący sposób:

HClO < HNO2 < HF < HClO2

Jak wynika z przedstawionej w zadaniu zależności Ka * Kb = Kw (iloczyn jonowy wody nie zmienia się- ma stałą wartość), im mocniejszy kwas (o większej stałej dysocjacji), tym słabsza sprzężona z nim zasada (o mniejszej stałej dysocjacji). A zatem szereg zasad sprzężonych (od najsłabszej do najmocniejszej) będzie wyglądać odwrotnie:

ClO2-  < F- < NO2- < ClO-


zad.5 100 cm3 kwasu siarkowego (VI) o pH= 3 zmieszano ze 100 cm3 roztworu tego kwasu o pH= 2. Ile wynosi pH otrzymanego roztworu?


Dane:
-V1 H2SO4= 100 cm3 (0,1 dm3) → pH1=3 → [H+]= 10-3 M
-V2 H2SO4= 100 cm3 (0,1 dm3)  → pH2=2 → [H+]= 10-2 M

Wzory:

pH= -log [H+]

Rozwiązanie:
Aby obliczyć pH otrzymanego roztworu musimy znać liczbę moli H+ po zmieszaniu roztworów oraz objętość. Wyprowadzamy ze wzoru na cm i dodajemy do siebie liczbę moli H+ z roztworu 1. i 2.:

n H+ (po zmieszaniu)= n H+1 + n H+2= 0,1 dm3 * 10-3 M + 0,1 dm3 * 10-2 M= 1,1 * 10-3 mola

[H+] (po zmieszaniu)= 1,1 * 10-3 mola / (0,1 dm3 + 0,1 dm3)= 5,5 * 10-3= 0,0055 M

a zatem:

pH= -log 0,0055= 2,26
pH otrzymanego roztworu wynosi 2,26


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz