แบบฝ...

แบบฝกหัดสมดุลไอออน

1. จงจําแนกสารตอไปนี้วาเปนกรด เบส หรือเกลือ และถาเปนกรดหรือเบสใหบอกดวยวาเปนกรดแกหรือ

กรดออน เบสแกหรือเบสออน

NaOH HBr NH4Cl H3PO4 HNO3 HCN

NH4OH Ca(OH)2 HF H2CO3 KOH CH3COOH

2. จงระบุคูกรด-เบสในปฏิกิริยาตอไปนี ้

2.1 CH3COO- + HCN CH3COOH + CN-

2.2 HCO3- + HCO3

- H2CO3 + CO32-

2.3 CO32- + H2O HCO3

- + OH-

2.4 HClO + CH3NH2 CH3NH3+ + ClO-

3. จงระบุคูเบสของกรดแตละชนิดตอไปนี ้

NH4+ HClO H2PO4

- HIO4 CH3COOH

4. จงระบุคูกรดของเบสตไปนี ้

HS- HSO4- CO3

2- HPO42- PO4

3-

5. จงคํานวณหาความเขมขนของ [H+] หนวยเปน mol/L ของสารละลายตอไปนี ้

5.1 สารละลายทีม่ี pH = 3.00 5.2 สารละลายทีม่ี pH = 8.00

5.3 สารละลายทีม่ี pH = 4.20 5.4 สารละลายทีม่ี pH = 9.40

5.5 สารละลาย HCl 1.0x10-5 M 5.6 สารละลาย HCl 2.5x10-3 M

5.7 สารละลาย NaOH 1.0x10-5 M 5.8 สารละลาย NaOH 3.2x10-5 M

5.9 สารละลาย CH3COOH 0.1 M Ka = 1.8x10-5

5.10 สารละลาย NH4OH 0.1 M Kb = 1.8x10-5

6. จงคํานวณหา pH ของสารละลายตอไปนี้ และใหเรียงลําดับ pH จากนอยไปมาก


6.2 สารละลาย HCOOH 0.4 M Ka = 1.7x10-4

6.3 สารละลาย HNO3 0.4 M

7. สารละลายกรดโมโนโปรติกชนิดหนึ่งเขมขน 0.04 M มีการแตกตัว 14% จงคํานวณหาคาคงทีก่ารแตก

ตัวของกรดนี้

8. สารละลายเบสออนชนิดหนึง่เขมขน 0.30 M มี pH 10.66 เบสชนิดนี้มีคา Kb เทาไร

9. จงคํานวณหารอยละของการแตกตัวของสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) เขมขน 0.60 M ซึ่งมีคา Ka

= 7.1x10-4

10. จงคํานวณหา pH ของสารละลาย CH3COONa เขมขน 0.36 M และคํานวณรอยละของการไฮโดรลิซิส

กําหนด Kb(CH3COO-) = 5.6 x 10-10

11. สารละลายในขอใดจัดวาเปนสารละลายบัฟเฟอร

11.1 KCl/HCl 11.2 NH3/NH4NO3 11.3 Na2HPO4/NaH2PO4

11.4 KNO2/HNO2 11.5 HCOOK/HCOOH 11.6 KHSO4/H2SO4

12. ถาตองการเตรียมสารละลายบัฟเฟอรที่มี pH = 8.60 ควรจะเลือกกรดออนชนิดใดตอไปนี้จึงเหมาะสม

HA (Ka = 2.7x10-3) HB (Ka = 4.4x10-6) HC (Ka = 2.6x10-9)

13. จงคํานวณหา pH ของสารละลายบัฟเฟอรตอไปนี ้

13.1 0.20 M CH3COONa/ 0.20 M CH3COOH (Ka = 1.8x10-5)

13.2 0.40 M NH4Cl/ 0.40 M NH4OH (Kb = 1.8x10-5)

14. สารละลายบัฟเฟอรของ CH3COONa/CH3COOH มี pH = 4.50 จงคํานวณหาอัตราสวนของ

[CH3COONa]

[CH3COOH]

15. สารละลายบัฟเฟอรที่เตรียมจาก CH3COOH 20.0 g และ CH3COONa 17.5 g ในน้ําและทาํให

สารละลายมีปริมาตร 500 mL มี pH เทาไร

16. จงหาคา pH ของสารละลายที่ไดจากการไทเทรตระหวางสารละลายตอไปนี ้

16.1 HCl 0.10 M 10.0 cm3 และ NaOH 0.10 M 10.0 cm3

16.2 HNO3 0.05 M 25.0 cm3 และ NH4OH 0.05 M 25.0 cm3 (Kb ของ NH4OH = 1.8x10-5)

17. เกลือชนิดใดตอไปนี้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสไมได

NaNO3 KCN KF MgSO4 NH4NO3

18. ถาเติมสารละลาย 0.10 M Ba(NO3)2 ปริมาตร 20.0 cm3 ลงในสารละลาย 0.10 M Na2CO3 ปริมาตร

50.0 cm3 จะเกิดตะกอนของ BaCO3 หรือไม เมื่อคา Ksp ของ BaCO3 = 8.1x10-9

เฉลยแบบฝกหัดสมดุลไอออน

1. จงจําแนกสารตอไปนี้วาเปนกรด เบส หรือเกลือ และถาเปนกรดหรือเบสใหบอกดวยวาเปน

กรดแกหรือกรดออน เบสแกหรือเบสออน

NaOH เบสแก HBr กรดแก

NH4Cl เกลือ H3PO4 กรดออน

HNO3 กรดแก HCN กรดออน

NH4OH เบสออน Ca(OH)2 เบสแก

HF กรดออน H2CO3 กรดออน

KOH เบสแก CH3COOH กรดออน

2. จงระบุคูกรด-เบสในปฏิกิริยาตอไปนี้

2.1 CH3COO- + HCN CH3COOH + CN-

เบส 2 กรด 1 กรด 2 เบส 1

HCN เปนคูกรดของเบส CN- และ CN- เปนคูเบสของกรด HCN

CH3COO- เปนคูเบสของกรด CH3COOH และ CH3COOH เปนคูกรดของเบส CH3COO-

2.2 HCO3- + HCO3

- H2CO3 + CO32-

HCO3- เปนคูกรดของเบส CO3

2- และ CO32- เปนคูเบสของกรด HCO3

-

HCO3- เปนคูเบสของกรด H2CO3 และ H2CO3 เปนคูกรดของเบส HCO3

-

2.3 CO32- + H2O HCO3

- + OH-

H2O เปนคูกรดของเบส OH- และ OH- เปนคูเบสของกรด H2O

CO32- เปนคูเบสของกรด HCO3

- และ HCO3- เปนคูกรดของเบส HCO3-

2.4 HClO + CH3NH2 CH3NH3+ + ClO-

HClO เปนคูกรดของเบส ClO- และ ClO- เปนคูเบสของกรด HClO

CH3NH2 เปนคูเบสของกรด CH3NH3+ และ CH3NH3

+ เปนคูกรดของเบส CH3NH2

3. จงระบุคูเบสของกรดแตละชนิดตอไปนี้

NH4+ คูเบสคือ NH3

HClO คูเบสคือ ClO-

H2PO4- คูเบสคือ HPO4

2-

HIO4 คูเบสคือ IO4-

CH3COOH คูเบสคือ CH3COO-

4. จงระบุคูกรดของเบสตอไปนี้

HS- คูกรดคือ H2S

HSO4- คูกรดคือ H2SO4

CO32- คูกรดคือ HCO3

-

HPO42- คูกรดคือ H2PO4

-

PO43- คูกรดคือ HPO4

2-

5. จงคํานวณหาความเขมขนของ [H+] หนวยเปน mol/L ของสารละลายตอไปนี้

5.1 สารละลายที่มี pH = 3.00

pH = - log [H+]

- log [H+] = 3.00

[H+] = antilog (-3)

= 1x 10-3 mol/L


- log [H+] = 8.00

[H+] = antilog (-8)

= 1x 10-8 mol/L


- log [H+] = 4.20

log [H+] = - 4.20

[H+] = antilog (-4.20) = antilog (-5 + 0.80)

= antilog (-5) + antilog (0.80)

= 6.3x10-5 mol/L


- log [H+] = 9.40

log [H+] = - 9.40

[H+] = antilog (-9.40) = antilog (-10 + 0.60)

= antilog (-10) + antilog (0.60)

= 3.98x10-10 mol/L

5.5 สารละลาย HCl 1.0x10-5 M

HCl + H2O H3O+ + Cl-

[H3O+] = 1.0x10-5 mol/L

5.6 สารละลาย HCl 2.5x10-3 M

HCl + H2O H3O+ + Cl-

[H3O+] = 2.5x10-3 mol/L

5.7 สารละลาย NaOH 1.0x10-5 M

NaOH Na+ + OH-

[OH-] = 1.0x10-5 mol/L

[H3O+] [OH-] = 1.0x10-14

[H3O+] = 1.0x10-14 = 1.0x10-9 mol/L

1.0x10-5

5.8 สารละลาย NaOH 3.2x10-5 M

NaOH Na+ + OH-

[OH- ] = 3.2x10-5 mol/L

[H3O+] [OH-] = 1.0x10-14

[H3O+] = 1.0x10-14 = 3.1x10-10 mol/L

3.2x10-5


CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-

เร่ิมตน 0.1 M - -

สมดุล 0.1-x x x

Ka = [H3O+] [CH3COO-]

[CH3COOH]

[H3O+] = 0.1 > 1000

Ka 1.8x10-5

ดังนั้น 0.1-x 0.1 M

x2 = 1.8x10-5

0.1-x

x2 = 1.8x10-5 x 0.1 = 1.8x10-6

x = 1.34x10-3

[H3O+] = 1.34x10-3 mol/L

5.10 สารละลาย NH4OH 0.1 M Kb = 1.8x10-5

NH4OH NH3 + OH-



Kb = [NH3] [OH-]

[NH4OH]

[OH-] = 0.1 > 1000

Kb 1.8x10-5


x2 = 1.8x10-5

0.1-x

x2 = 1.8x10-5 x 0.1 = 1.8x10-6

x = 1.34x10-3

[OH-] = 1.34x10-3 mol/L

[H3O+] = 1x10-14 = 7.5x10-12 mol/L

1.34x10-3

6. จงคํานวณหา pH ของสารละลายตอไปนี้ และใหเรียงลําดับ pH จากนอยไปมาก


CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-



Ka = [H3O+] [CH3COO-]

[CH3COOH]

[H3O+] = 0.4 > 1000

Ka 1.8x10-5


x2 = 1.8x10-5

0.4-x

x2 = 1.8x10-5 x 0.4 = 7.2x10-6

x = 2.68x10-3 mol/L

[H3O+] = 2.68x10-3 mol/L

pH = - log [2.68x10-3]

= - log (2.68) - log 10-3

pH = 3 - 0.43 = 2.57

6.2 สารละลาย HCOOH 0.4 M Ka = 1.7x10-4

HCOOH + H2O H3O+ + HCOO-



Ka = [H3O+] [HCOO-]

[HCOOH]

[H3O+] = 0.4 > 1000

Ka 1.7x10-4


x2 = 1.7x10-4

0.4-x

x2 = 1.7x10-4 x 0.4 = 6.8x10-5

x = 8.25x10-3

[H3O+] = 8.25x10-3 mol/L

pH = - log [8.25x10-3]

= - log (8.25) - log 10-3

pH = 3 - 0.92 = 2.08

6.3 สารละลาย HNO3 0.4 M

HNO3 + H2O H3O+ + NO3

-

HNO3 แตกตัว 100%

[H3O+] = 0.4 mol/L

pH = - log [0.4]

= - log (4x10-1)

= - log(4) – log10-1

= 1 – 0.60 = 0.40

ดังนั้น pH เรียงจากนอยไปมากคือ HNO3 0.4 M < HCOOH 0.4 M < CH3COOH 0.4 M

7. สารละลายกรดโมโนโปรติกชนิดหนึ่งเขมขน 0.04 M มีการแตกตัว 14% จงคํานวณหา

คาคงที่การแตกตัวของกรดนี้

HA + H2O H3O+ + A-

% การแตกตัว = [H3O+] x 100

[HA]

[H3O+] = 14 x [HA] = 14 x 0.04 M

100 100

= 0.0056 M

Ka = [H3O+] [A-]

[HA]

= (0.0056 M) (0.0056 M)

(0.04 – 0.0056)

= 9.11 x 10-4

8. สารละลายเบสออนชนิดหนึ่งเขมขน 0.30 M มี pH 10.66 เบสชนิดนี้มีคา Kb เทาไร

B + H2O BH+ + OH-

pH = 10.66

pOH = 14 – 10.66 = 3.34

- log [OH-] = 3.34

[OH-] = antilog (-3.34) = 4.57 x 10-4

Kb = [BH+] [OH-]

[B]

= (4.57 x10-4)2 = (4.57 x10-4)2

(0.3 - 4.57x10-4) 0.3

= 6.96 x 10-7

9. จงคํานวณหารอยละของการแตกตัวของสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) เขมขน 0.60 M

ซึ่งมีคา Ka = 7.1x10-4

HF + H2O H3O+ + F-

เร่ิมตน (M) 0.06 0 0

เปลี่ยนแปลง -x x x

สมดุล 0.06 – x x x

Ka = [H3O+]eq [F-]eq = 7.1 x10-4

[HF]eq

x2 = 7.1 x10-4

(0.06 – x)

[HF] = 0.60 M = 845

Ka 7.1x10-4

x2 + (7.1x10-4) – (4.26x10-4) = 0

x = - b (b2 – 4ac) / 2a

= - (7.1x10-4) (7.1x10-4)2 - 4(1)(-4.26x10-4)/ 2

= 4.9 x 10-4

%การแตกตัว = 100x6.0

10x9.4 4

= 0.082

10. จงคํานวณหา pH ของสารละลาย CH3COONa เขมขน 0.36 M และคํานวณรอยละของ

การไฮโดรลิซิส กําหนด Kb(CH3COO-) = 5.6 x 10-10

แนวคิด CH3COONa เปนเกลือที่เกิดจากกรดออน (CH3COOH) กับเบสแก (NaOH) ดังนั้น

เฉพาะไอออนลบ CH3COO- เทานั้นที่เกิดไฮโดรลิซิสได

การแตกตัวของเกลือเม่ือละลายในน้ําเปนดังสมการ

CH3COONa(s) CH3COO-(aq) + Na+(aq)

0.36 M 0.36 M

ตอไปจะพิจารณาการไอโดรลิซิสของ CH3COO- ซึ่งเปนเบสออนดังนี้

CH3COO-(aq) + H2O(l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

เร่ิมตน 0.36 0 0

เปลี่ยน -x +x +x

สมดุล 0.36 – x x x

จากนั้นหาคา x แลวใสในสูตร pOH = - log [OH-] และใชความสัมพันธ pH + pOH = 14

เพื่อหา pH

และ % การแตกตัว = 100x36.0

= ?

11. สารละลายในขอใดจัดวาเปนสารละลายบัฟเฟอร

11.1 KCl/HCl ไมเปนบัฟเฟอร

11.2 NH3/NH4NO3 บัฟเฟอรเบสออน

11.3 Na2HPO4/NaH2PO4 บัฟเฟอรกรดออน

11.4 KNO2/HNO2 บัฟเฟอรกรดออน

11.5 HCOOK/HCOOH บัฟเฟอรกรดออน

11.6 KHSO4/H2SO4 ไมเปนบัฟเฟอร

12. ถาตองการเตรียมสารละลายบัฟเฟอรที่มี pH = 8.60 ควรจะเลือกกรดออนชนิดใดตอไปนี้

จึงเหมาะสม

HA (Ka = 2.7x10-3) HB (Ka = 4.4x10-6) HC (Ka = 2.6x10-9)

เลือก HC (Ka = 2.6x10-9) เพราะ Ka = 2.6x10-9 แสดงวา

pKa ใกลเคียง 8-9

13. จงคํานวณหา pH ของสารละลายบัฟเฟอรตอไปนี ้

13.1 0.20 M CH3COONa/ 0.20 M CH3COOH (Ka = 1.8x10-5)

ตอบ แบบฝกหัดขอนีเ้หมือนกับตัวอยางในหองบรรยาย

13.2 0.40 M NH4Cl/ 0.40 M NH4OH (Kb = 1.8x10-5)

แนวคิด สารละลายนีเ้ปนบัฟเฟอรเบส ดังนัน้ในเบื้องตนจะคํานวณ pOH ไดกอน จากนั้นใช

ความสัมพันธ pH + pOH = 14 มาชวยเพ่ือหาคา pH

14. สารละลายบัฟเฟอรของ CH3COONa/CH3COOH มี pH = 4.50 จงคํานวณหาอัตราสวน

ของ [CH3COONa] ตอบ แบบฝกหัดขอนี้เหมือนกับตัวอยางในหองบรรยาย

[CH3COOH]

15. สารละลายบัฟเฟอรที่เตรียมจาก CH3COOH 20.0 g และ CH3COONa 17.5 g ในน้ําและ

ทําใหสารละลายมีปริมาตร 500 mL มี pH เทาไร

แนวคิด 1. ตองเปลี่ยน CH3COOH 20.0 g และ CH3COONa 17.5 g ใหเปนโมล

2. คํานวณหาความเขมขนของ CH3COOH และ CH3COONa ในหนวยโมลาร

3. แทนลงในสูตรการหา pH ของบัฟเฟอร

16. จงหาคา pH ของสารละลายที่ไดจากการไทเทรตระหวางสารละลายตอไปน้ี

16.2 HNO3 0.05 M 25.0 cm3 และ NH4OH 0.05 M 25.0 cm3 (Kb ของ NH4OH = 1.8x10-5)

ปฏิกิริยาการไทเทรต HNO3 + NH4OH NH4NO3 + H2O จุดสมมูล pH คอนไปทางกรด จากสมการของปฏิกิริยาสัดสวนจาํนวนโมลของสารคือ 1:1 หาจํานวนโมลของกรดและเบสที่ใช 25 cm3 0.05 M NH4OH มีจํานวนเนื้อ NH4OH = (0.05 x 25)/1000 = 1.25 x 10-3 mol 25 cm3 0.05 M HNO3 มีจํานวนเนื้อ HNO3 = (0.05 x 25)/1000 = 1.25 x 10-3 mol

เกิดเกลอื NH4NO3 = 1.25 x 10-3 mol ดวย ในสารละลายจากการไทเทรต 50 + 50 = 100 cm3 มี NH4NO3 1.25 x 10-3 mol 1000 ,, ,, 1.25 x 10-3 x 1000 = 0.0125 M 100

และเกลือทีเ่กิดขึ้นจะทําปฏิกิริยา hydrolysis กับน้ํา

NH4NO3 NH4+ + NO3

- Hydrolysis NH4

+ + H2O NH3 + H3O+

0.0125 M x M x M

Kh = [NH3][ H3O+] = Kw/ Kb (เม่ือ Kb ของ NH3 = 1.8 x 10-5)

[NH4+]

= 10-14/ 1.8 x 10-5 = 0.556 x 10-9 0.556 x 10-9 = (x) (x) 0.0125 – x

แต Kh มีคานอยมาก [NH4+] ที่ภาวะสมดุล = 0.0125 M

x2 = 6.95 x 10-12 , x = 2.64 x 10-6 M [NH3] = [ H3O

+] = 2.64 x 10-6 M หาคา pH ของสารละลาย pH = - log [ H3O

+] = - log 2.64 x 10-6 = - 0.422 + 6 = 5.58 17. เกลือชนดิใดตอไปนี้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสไมได

NaNO3 KCN KF MgSO4 NH4NO3

ตอบ เกลือทีเ่กิดจากกรดแกและเบสแก : NaNO3 (NaOH + HNO3), MgSO4 (Mg(OH)2 +

H2SO4)

18. ถาเติมสารละลาย 0.10 M Ba(NO3)2 ปริมาตร 20.0 cm3 ลงในสารละลาย 0.10 M

Na2CO3 ปริมาตร 50.0 cm3 จะเกิดตะกอนของ BaCO3 หรือไม เม่ือคา Ksp ของ BaCO3 =

8.1x10-9

Ba(NO3) (s) Ba2+(aq) + 2NO3-(aq)

0.10 M, 20 cm3 เกิด 2 x 10-3 mol 0.10 M Ba(NO3)2 จํานวน 20 cm3 มีเนื้อ Ba(NO3)2 = (0.10 x 20)/ 1000 = 2 x 10-3 mol

Na2CO3(s) 2 Na+(aq) + CO32-(aq)

0.10 M, 50 cm3 เกิด 5 x 10-3 mol

0.10 M Na2CO3 จํานวน 50 cm3 มีเนื้อ Na2CO3 = (0.10 x 50)/ 1000 = 5 x 10-3 mol ในสารละลายผสม 20 + 50 cm3 มี [Ba2+] = (2 x 10-3 x 103)/ 70 = 0.029 M มี [CO3

2-] = (5 x 10-3 x 103)/ 70 = 0.071 M Ba2+ จะรวมกับ CO3

2- เกิดเปน BaCO3

BaCO3(s) Ba2+(aq) + CO32-(aq)

Ksp = [Ba2+] [CO32-]

= 0.029 x 0.071 = 2.06 x 10-3 จากคา Ksp ของ BaCO3 8.1 x 10-9 ที่โจทยกําหนดให มีคานอยกวาผลคูณไอออนของ [Ba2+] [CO3

2-] ซึ่ง = 2.06 x 10-3 ที่เกิดขึน้ แสดงวาเกิดตะกอนของ BaCO3

แบบฝ...

Documents