D7-1 La costante di dissociazione ionica dellrsquoammoniaca in acqua egrave uguale a 1810-5 Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione in ioni OH- drsquouna soluzione di NH3 008 M
)1(V
n
V
)1(nV
n
V
n
NH
OHNHK
2
3
4
C
Ke
1CKe11
piccoloegravese)1(
CK
2
2
Il grado di dissociazione dipende dalla concentrazione C della soluzione
NH3 + H2O NH4+ + OH-
n(1-) - n n n - n n nn ndash x x x
35
b
10441081
080
K
ioneConcentraz
Come questo rapporto egrave maggiore di 103
si puograve fare lrsquoapprossimazione C- C
Gli OH- sono solo quelli provenienti dalla base percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
M1021x1081080
xK
e080x080zioneapprossimalfarepuograveSi
x080
xx
NH
OHNHK
352
3
4
[OH-] = 12middot10-3 M
NH3 + H2O NH4+ + OH-
008-x - x x
Se la concentrazione iniziale egrave 1 il grado di dissociazione egrave
35 10241081K
D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa
(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M
pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154
pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205
pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195
D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni
Soluzione HNO3
[H3O+] = 10middot10-3 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11
3
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pH = 3 pOH = 11
Soluzione NaOH
[H3O+] = 10middot10-12 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2
12
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pOH = 2 pH = 12
D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido
HA + H2O H3O+ + A-
n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5
n = 00010 = 0042
pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438
64
253
a 108411069
)1024(
HA
AOHK
pKa = -log(184middot10-6) = 574
Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
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- Slide 29
-
M1021x1081080
xK
e080x080zioneapprossimalfarepuograveSi
x080
xx
NH
OHNHK
352
3
4
[OH-] = 12middot10-3 M
NH3 + H2O NH4+ + OH-
008-x - x x
Se la concentrazione iniziale egrave 1 il grado di dissociazione egrave
35 10241081K
D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa
(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M
pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154
pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205
pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195
D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni
Soluzione HNO3
[H3O+] = 10middot10-3 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11
3
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pH = 3 pOH = 11
Soluzione NaOH
[H3O+] = 10middot10-12 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2
12
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pOH = 2 pH = 12
D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido
HA + H2O H3O+ + A-
n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5
n = 00010 = 0042
pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438
64
253
a 108411069
)1024(
HA
AOHK
pKa = -log(184middot10-6) = 574
Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- Slide 9
- Slide 10
- Slide 11
- Slide 12
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
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- Slide 17
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
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- Slide 22
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- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
-
D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa
(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M
pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154
pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205
pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195
D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni
Soluzione HNO3
[H3O+] = 10middot10-3 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11
3
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pH = 3 pOH = 11
Soluzione NaOH
[H3O+] = 10middot10-12 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2
12
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pOH = 2 pH = 12
D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido
HA + H2O H3O+ + A-
n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5
n = 00010 = 0042
pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438
64
253
a 108411069
)1024(
HA
AOHK
pKa = -log(184middot10-6) = 574
Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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-
D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni
Soluzione HNO3
[H3O+] = 10middot10-3 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11
3
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pH = 3 pOH = 11
Soluzione NaOH
[H3O+] = 10middot10-12 molil
[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2
12
14
3
14
101001
1001
OH
10OH
pOH = 2 pH = 12
D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido
HA + H2O H3O+ + A-
n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5
n = 00010 = 0042
pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438
64
253
a 108411069
)1024(
HA
AOHK
pKa = -log(184middot10-6) = 574
Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
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1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido
HA + H2O H3O+ + A-
n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5
n = 00010 = 0042
pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438
64
253
a 108411069
)1024(
HA
AOHK
pKa = -log(184middot10-6) = 574
Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
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a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- Slide 9
- Slide 10
- Slide 11
- Slide 12
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
-
D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5
HCl + H2O H3O+ + Cl-
i 0010 - 10-7 0
f 0 - 001 001
pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2
Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono
NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-
Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
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-
Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
001 - 001
Applicando la relazione per una soluzione tampone
55a
3
33 10811081
010
010K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
pH = -log(18middot10-5) = 475
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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-
D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10
KCN H2O K+ + CN-
Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi
410
14
a
wb 1020
1084
1001
K
KK
CN- + H2O HCN + OH-
001-x - x x
x010
xx
]CN[
]OH][HCN[Kb
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
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b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
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K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
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2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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-
In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola
5001020
010
K
ioneconcentraz4
474100010
10474
100ariferito
104741020010x
1020010
x
x010
xxK
4
44
42
b
Se si risolve il sistema senza approssimazione
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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-
x010
xxKb
x2 + xmiddotKb
ndash 001middotKb = 0
47104
b2bb 10374
2
1081041020
2
K0104KKx
In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437
29210010474
10374104744
44
errore100Valore
misuraValore
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
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1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
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2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
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Sostituendo i valori otteniamo
344
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0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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- Slide 29
-
D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M
K1 = 59middot10-2
K2 = 64middot10-5
Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente
Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O
HOOC-COOH
C2O4= + H2O HC2O4
- + OH-
HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-
132
14
1a
w1b 10691
1095
101
K
KK
105
14
2a
w2b 10561
1046
101
K
KK
La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione
102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
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102b 10561K C2O4
= + H2O HC2O4- + OH-
0005-x - x x
Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare
72b
2
42
422b
10838K0050x
0050
x
x0050
xx
]OC[
]OH][OHC[K
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
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Sostituendo i valori otteniamo
344
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104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
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- Slide 29
-
D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4
=] dentro della stessa soluzione
HSO4- + H2O SO4
= + H3O+ C-x - x C+x
C = 00060 M
Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni
K = 102middot10-2
2
CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x
xKKCxCxxC
)xC(xK
10021]HSO[
]OH][SO[K
22
2
2
4
34
Sostituendo i valori otteniamo
344
2222
101532
0225001620
2
104421062201620x
2
00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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w1b 1032
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K
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w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
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102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
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Sostituendo i valori otteniamo
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2
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00600100214)1002100600()1002100600(x
[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M
[SO4=] = 315middot10-3 M
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
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2
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0130
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Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
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Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
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x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
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-
D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2
- e OH- in
(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione
(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
1-x - x x
a) Approssimazione 1-x 1
013010811x
10811
x
x1
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
311
0130
100
Errore
Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
42
2
32
13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
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1a
w1b 1032
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K
KK
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14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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-
[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M
[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M
b) 001-x 001
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
001-x - x x
001301081010x
1081010
x
x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
4
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2
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13010
00130
100
Errore
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
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x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
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K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
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55 10451081050
150x
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x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
44
2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
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w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
- Slide 4
- Slide 5
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- Slide 9
- Slide 10
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-
Soluzione esatta
2
K0104KKx
0k010xKx
1081x010
xx
]HHCO[
]OH][HCO[K
2
2
4
2
32
x = 000126
[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M
[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M
D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
33
10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
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1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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1a
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K
KK
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K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
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x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
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Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
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1b21b1b
1b1b2
4
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10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
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D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa
0150 moli di HCl0100 moli di HOAc
K di HOAc egrave 185 middot 10-5
Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
01-x - x 015+x
Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M
Risolvendo il sistema
5
5
3
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10231150
K10x
1085110
150x
]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
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D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
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3
w
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2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
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3
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]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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K
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H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
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102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
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Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
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K0504KKx
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Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
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D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
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Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
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30K
]CO[
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pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
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K10x
1085110
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]COOHCH[
]OH][COOCH[K
[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
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NH
OHNHK
3
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Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
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1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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w1b 1032
1024
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K
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K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
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]OH][HCO[K
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Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
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4
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31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
- Slide 2
- Slide 3
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-
D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4
+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5
Reazioni
NH4Cl H2O NH4+ + Cl-
0150 0150
NaOH H2O Na+ + OH-
02 02
NH4+ + OH-
NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -
NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
4
55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
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2
23
1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
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3
31b
102431012050x
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x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
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K0504KKx
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xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
- Slide 1
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NH3 + H2O NH4+ + OH-
015-x x 005+x
x150
x)x050(
NH
OHNHK
3
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55 10451081050
150x
150
x050K
Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo
[NH4+] = 54middot10-5 M
[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M
D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
11
3
w
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1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
V250
K]HCO[
]HHCO[]OH[
D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
1054181
1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
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K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
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K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
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K0504KKx
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]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
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D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4
HCO2H + H2O HCO2- + H3O+
025-x - 02+x
HCO2Na HCO2- + Na+
i 02 0 0f 0 02 02
Il sale si dissocia completamente
In questo caso abbiamo una soluzione tampone
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w
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1044]OH[
K]OH[
10252108120
250K
V20
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K]HCO[
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D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
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CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
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1
K
1K
Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
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]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
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[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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w1b 1032
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K
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K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
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Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
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Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
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D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
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3
33 104151084
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]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
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D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)
0250 M di HCl0600 M di CH3COONa
CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06
HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale
f 0 - 025 025
CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025
Questa reazione egrave totale percheacute la 4
a
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Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
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]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
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1a
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K
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K
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H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
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Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
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Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
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Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
1111a
3
33 104151084
2660
30K
]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
03 - 0266
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Le concentrazioni iniziali sono
[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M
Quindi abbiamo una soluzione tampone
55a
3
33 1032110851
350
250K
]COOCH[
]COOHCH[]OH[
[CH3COO-] = 035 M
[CH3COOH] = 025 M
[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10
D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
87
14
1a
w1b 1032
1024
101
K
KK
411
14
2a
w2b 1012
1084
101
K
KK
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
34
42
3
31b
102431012050x
1012050
x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
486050
10243
100
Errore3
Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
34244
1b21b1b
1b1b2
4
3
31b
101332
10120504)1012(1012x
2
K0504KKx
0K050xKx
1012x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
Si egrave formata una soluzione tampone
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]CO[
]HCO[]OH[
pH = -log(541middot10-11) = 1027
La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+
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D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3
- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3
- a H2CO3 E perchegrave
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H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7
HCO3- + H2O CO3
= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11
Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola
CO3= + H2O HCO3
- + OH- Kb1 = 21middot10-4
005-x - x x
Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato
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x
x050
xx
]CO[
]OH][HCO[K
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Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve
fare lrsquoapprossimazione
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K0504KKx
0K050xKx
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]CO[
]OH][HCO[K
Soluzione esatta
[HCO3-] = x = 313middot10-3
[OH-] = x = 313middot10-3
D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M
Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
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La reazione finale egrave
HCO3- + H2O CO3
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D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
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Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
CO3= + H3O+ HCO3
- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -
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Soluzione esatta
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D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione
moli di bicarbonato di sodio
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moli di bicarbonato di sodio
moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli
molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M
VT = 150+350 = 500 ml = 05 L
Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave
M1V1 = M2V2
M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500
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Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
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Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione
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