esercizio pH

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paolo

2016-12-26 12:42

200 ml di una soluzione di nitrito di sodio 0.15 M vengono mescolati con 100.0 ml di una soluzione di acido cloridrico 0.16 M. Calcolare: a) il pH della soluzione iniziale di nitrito di sodio; b) il pH della soluzione ottenuta dopo il mescolamento. La Ka per l’acido nitroso è 4.5. x 10 -4 M.

a) pH della soluzione iniziale di nitrito di sodio

Moli NaNO2= Moli HCl

Moli HCl= 0,16 mol/L * 0,100 L=0,016 moli

M NaNO2= 0,016 moli / 0,200 L= 0,08 mol/L

NaNO2 + H2O -------> NaNO^- + H3O^+

0,08-x                                          x                  x

Ka= x^2/0,08-x= 4,5 * 10^-4 M

x= 6*10^-3

pH= -log (6*10^-3)= 2,22

b) pH dopo il mescolamento

Volume totale= 200 mL+100,0 mL= 300 mL= 0,300 L

NaNO2 + OH^- -------> NaNO^- + H2O

Molarità NaNO2^- = 0,016 moli / 0,300 L= 0,053

NaNO^- H2O --------> NaNO2 + OH^-

0,053-x                                         x             x

Kb= Kw/Ka= 1,0*10^-14/4,5*10^-4= 2,22 *10^-11

Kb= x^2/0,053-x= 2,22 *10^-11

x=1,08*10^-6

pOH= 5,97 pH= 8,03

Corretto?

Grazie

RhOBErThO

2016-12-26 12:57

Perchè le moli del sale dovrebbero essere uguali a quelle dell'acido?

NaNO2 200ml 0.15M mol=0.2L•0.15mol/L

Sulla reazione Che hai scritto non ci siamo...

Per calcolare il pH della soluzione salina devi fare l'idrolisi del sale. Sai Che si forma da Una base forte e da un acido debole (NaOH+HNO2) avrà quindi idrolisi basica:

NaNO2-->Na^+ + NO2^-

Reagisce con l'acqua lo ione Che deriva dall'acido o dalla base debole:

NO2^-+H2O<--> HNO2+OH^-

[OH-]=√(Kb•Cs)

La Kb non ce l'hai, ma puoi trovarla sapendo Che:

Kw=Ka•Kb

Kb=Kw/Ka


Per la seconda parte devi fare Una reazione di neutralizzazione tra le moli di H^+ proveniente dall'HCl e le moli di OH^- dell'idrolisi. Vedere qual'è la specie in eccesso e calcolarne la concentrazione considerando la variazione di volume e infine il pH. Ora non ho Una calcolatrice a portata di mano per i calcoli, ma il ragionamento è questo...

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paolo

2016-12-26 14:57

La Cs come la trovo, ossia la molarità per calcolare l'OH? Non ho capito bene neanche questa parte (Che si forma da Una base forte e da un acido debole (NaOH+HNO2) avrà quindi idrolisi basica: NaNO2-->Na^+ + NO2^- Reagisce con l'acqua lo ione Che deriva dall'acido o dalla base debole: NO2^-+H2O<==> HNO2+OH^-) potresti spiegarmi perchè viene questa reazione NO2^-+H2O<==> HNO2+OH^-? Come capisco che si tratta di acido debole e base forte? Cioè che si tratta di NaOH e HNO2? GRazie

RhOBErThO

2016-12-26 15:33

La concentrazione del sale ti viene data all'inizio: 200 ml 0,15M Capisco Che si tratta di un acido debole e base forte dal nome del sale: Nitrito di sodio--> Acido Nitroso+Idrossido di Sodio Acido Nitroso--> acido debole Idrossido di sodio --> base forte pH basico.


Il sale in acqua subisce dissociazione NaNO2--> Na^+ + NO2^- La parte che subisce idrolisi è quella dell'acido debole( in questo caso) quindi va a reagire con l'acqua: NO2^-+H2O Lo ione nitrito si comporta da base e secondo la teoria Bronsted-Lowry accetta un protone dall'acido, che in questo caso è l'acqua: NO2^-+H2O--> HNO2+OH^-

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RhOBErThO

2016-12-26 16:19

Se qualcosa ancora non ti è chiara chiedi pure ;-)

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paolo

2016-12-26 16:31

grazie mille per la disponibilità, in pratica devo calcolare le moli e poi la molarità? Moli NaNO2= 0,200 L * 0,15 mol/ L= 0,3 moli La molarità come la ricavo? Grazie

RhOBErThO

2016-12-26 17:02

La molarità della soluzione di NaNO2 iniziale la hai, 0.15M. Per calcolare [OH^-] puoi usare la formula detta prima: radq=radice quadrata [OH^-]=radq(Kb x Cs)=radq(Kb x 0.15)

paolo

2016-12-26 17:08

ok perfetto, ora scrivo il procedimento della prima parte dell'esercizio daccapo ok? Grazie mille

paolo

2016-12-26 17:39

a) calcola pH iniziale NaNO2 NaNO2 si forma da HNO2 e NaOH, acido debole e base forte. La reazione tra acido debole e base forte è: HNO2 + OH^- ------> NO2^- + H2O NO2^- + H2O ------> HNO2 + OH^- Kb= Kw/Ka = 1,0*10^-14/ 4,5*10^-4= 2,22*10^-11 OH^-= rad(2,22*10^-11*0,15M)= 1,82*10^-6 pOH= 5,74 pH= 8,26 Corretto? Grazie Corretto?

RhOBErThO

2016-12-26 18:23

Esatto! :-D

LuiCap

2016-12-26 18:47

Il pH iniziale della soluzione di NaNO2 0,15 M ora è corretto.

NaNO2 + HCl.jpg
NaNO2 + HCl.jpg

NaNO2 + HCl.pdf
NaNO2 + HCl.pdf

paolo

2016-12-27 18:48

mi è tutto chiaro, soltanto 2 cose non lo sono tanto; non capisco come ricavare da NaNO2 HNO2 e NaOH, e poi non capisco nella seconda parte del problmea come si arriva a dissociare HNO2? Grazie

RhOBErThO

2016-12-27 19:19

Per il sale lo capisci dal nome e dalla formula...per esempio K2SO3 solfito di sodio da quale acido e da quale base deriva? E Come sarà l'idrolisi (acida, basica o assente)? Per la dissociazione proverò a chiarire...anche se Luisa è stata molto esaustiva, ma ci provo: dopo l'aggiunta di acido si formerà acido nitroso HNO2, ma rimarrà anche parte della sua base coniugata NO2^- Questi andranno a formare un tampone a pH acido. L'equilibrio Che regola il tampone è quello Che ti ha scritto LuiCap: HNO2<--> H^+ + NO2^-

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paolo

2016-12-28 11:57

K2SO3, proviene da K^+ e SO3^2-. Non so se ho fatto bene, comunque provengono da KOH e H2SO3, base forte ed acido debole, l'idrolisi sarà basica. va bene? Grazie

RhOBErThO

2016-12-28 12:05

Esatto, quindi l'idrolisi è?

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paolo

2016-12-28 12:13

basica?

RhOBErThO

2016-12-28 12:22

Ah...scusa, non ho visto Che avevi aggiornato la risposta :-)

Comunque è corretto.

paolo

2016-12-28 12:27

grazie, per l'acido formico? COme faccio lo stesso procedimento? Grazie

RhOBErThO

2016-12-28 12:42

Hai il testo dell'esercizio? Perchè magari cambiando le concentrazioni bisogna procedere diversamente

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paolo

2016-12-28 12:46

si, ora lo allego, grazie per la disponibilità. Ecco il problema: 1. 120 ml di una soluzione di acido formico (HCOOH) 0.22 M vengono mescolati con 80.0 ml di una soluzione di idrossido di sodio 0.16 M. Calcolare: a) il pH della soluzione iniziale di acido formico; b) il pH della soluzione ottenuta dopo il mescolamento. La Ka per l’acido formico è 1.8 x 10 -4 M.

RhOBErThO

2016-12-28 12:53

Si procede in modo simile, solo che ora hai un acido+base e non un sale+acido. ;-)

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paolo

2016-12-28 12:57

quindi HCOOH da cosa è composto?

RhOBErThO

2016-12-28 13:11

No, l'acido formico non è come il sale, ma come dice il nome è un acido, debole oltretutto...

Quindi in soluzione avrà questo equilibrio:

HCOOH+H2O<--> HCOO^- + H3O^+

paolo

2016-12-28 14:01

HCOOH+H2O<==> HCOO^- + H3O^+

Co Co

v -x x x

Cf Co-x x x

Ka= (H3O^+)(HCOO^-)/(HCOOH)= x^2/0,22-x=1,8*10^-4

x= 6,3*10^-3

pH= 2,20

Va bene la prima parte dell'esercizio?

RhOBErThO

2016-12-28 14:11

Va bene :-D

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paolo

2016-12-28 14:35

ora provo a risolvere la seconda parte dell'esperimento. Moli HCOOH= 0,120 L * 0,22 mol/L= 0,0264 moli CH3COO^- Moli NaOH= 0,16 mol/L * 0,08 L= 0,0128 moli Na^+ Na^+ + HCOO^- --------> HCOONa 0,0128 0,0264 -0,0264 -0,0128 0,0128 0 0 0,0136 0,0128 Ka= x(0,0128)/(0,0136)= 1,8*10^-4 x= 1,7*10^-4 pH?= 3,8 Va bene? Grazie

RhOBErThO

2016-12-28 14:45

paolo ha scritto:

...mescolati con 80.0 ml di una soluzione di idrossido di sodio 0.16 M...

se sono 80ml sono 0.08L


Nella reazione hai scritto CH3COO^-, quello è lo ione acetato, non formiato (HCOO^-)

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paolo

2016-12-28 14:48

L'ho corretto tramite modifica


corretto

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RhOBErThO

2016-12-28 15:01

Allora, si risolve in due tempi: ......................HCOOH+NaOH --> HCOONa+H2O .......................0.0264...0.0128 .......................-0.0128..-0.0128.......+0.0128...+0.0128 ________________________________________________ .......................0.0136......0.............0.0128 Non puoi usare subito la Ka, devi prima scrivere l'equilibrio che si forma: ...................HCOOH<-->HCOO^- + H^+ ..................0.0136.........0.0128 Ka=1.8*10^-4 1.8*10^-4=([HCOO^-][H^+])/[HCOOH]


la x ([H^+]) mi torna 1.9125*10^-4. Il pH cambia di poco: 3.72

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paolo

2016-12-28 15:18

grazie provo ora con altri esercizi

paolo

2016-12-28 19:45

Non riesco a capire questa parte:

...................HCOOH<==>HCOO^- + H^+

..................0.0136.........0.0128

Ka=1.8*10^-4

1.8*10^-4=([HCOO^-][H^+])/[HCOOH]

la x ([H^+]) mi torna 1.9125*10^-4. Il pH cambia di poco: 3.72

Perchè devo fare quella dissociazione e come giungo a H+?

Grazie

RhOBErThO

2016-12-28 20:11

Se hai domande chiedi ;-)

WP_20161228_21_09_30_Pro.jpg
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paolo

2016-12-29 12:15

grazie mille, è spiegato in modo molto chiaro.

Ora provo da solo e vedo se riesco


allora riscrivo la seconda parte del problema spiegando dove iniziano i miei dubbi:

b)

Moli HCOOH= 0,120 L * 0,22 mol/L= 0,0264 moli

HCOOH--------> H^+ + HCOO^-

Moli NaOH= 0,16 mol/L * 0,080L= 0,0128 moli

NaOH -------> Na^+ + OH^-

Vanno bene le due dissociazioni?

Poi proseguo con il mescolamento e qui mi blocco praticamente devo mescolare un acido ed una base, qui non mi sembra molto chiaro.

LuiCap

2016-12-29 13:12

Paolo, tutte le indicazioni che ti ha fornito RhOBErTHO sono corrette.

Credo però che, vista la tua difficoltà di comprensione della strategia di risoluzione di questa tipologia di esercizi, tu debba prima fare un ripasso molto molto approfondito di alcune conoscenze e concetti che vengono prima della risoluzione degli esercizi sugli equilibri acido-base.

Ti faccio un riassunto con il minimo indispensabile da imparare.

a) Classi di composti chimici che si formano a partire dai metalli e dai non-metalli:

composti chimici.pdf
composti chimici.pdf

b) Acidi forti e deboli:

Secondo la teoria di Lowry-Brønsted, un acido è una sostanza che cede un protone (H+) all'acqua; quest'ultima si comporta perciò sia da solvente che da reagente.

Sono acidi forti in acqua i composti: HBr, HCl, HI (idracidi), HClO4, HNO3, H2SO4 (solo per la prima ionizzazione acida) (ossiacidi).

La loro reazione di ionizzazione in acqua è completa, ovvero la loro Ka è molto elevata:

HA + H2O --> H3O+ + A-

dove A- è: Br-, Cl-, I-, ClO4-, NO3-, HSO4-

La specie A- è la base coniugata dell'acido HA.

Tutti gli altri, compresi gli acidi organici caratterizzati dal gruppo -COOH, sono acidi deboli.

La loro reazione di ionizzazione in acqua è parziale, cioè si instaura un equilibrio chimico:

HA + H2O <--> H3O+ + A-

R-COOH + H2O <--> H3O+ + R-COO-

L'equilibrio chimico è regolato da una costante di equilibrio chiamata costante di ionizzazione acida (Ka):

Ka = [H3O+][A-] / [HA]

c) Basi forti e deboli:

Secondo la teoria di Arrhenius sono basi forti in acqua tutti gli idrossidi.

La loro reazione di ionizzazione in acqua è completa, ovvero la loro Kb è molto elevata:

NaOH --> Na+ + OH-

I composti che non possiedono lo ione idrossido sono basi deboli secondo la teoria più generale di Lowry-Brønsted, ovvero una base è una sostanza che acquista un protone (H+) dall'acqua; quest'ultima si comporta perciò sia da solvente che da reagente.

La loro reazione di ionizzazione in acqua è parziale, cioè si instaura un equilibrio chimico:

B + H2O <--> BH+ + OH-

La specie BH+ è l'acido coniugato della base B.

NH3 + H2O <--> NH4+ + OH-

R-NH2 + H2O <--> R-NH3+ + OH-

L'equilibrio chimico è regolato da una costante di equilibrio chiamata costante di ionizzazione basica (Kb):

Kb = [BH+][[OH-] / [B ]

d) Base coniugata di un acido debole + acqua:

La base coniugata di un acido debole reagisce con l'acqua secondo la seguente reazione di idrolisi basica:

A- + H2O <--> HA + OH-

Si chiama di idrolisi perché la specie A- si comporta da base acquistando un H+ dall'acqua per riformare l'acido debole HA.

Basica perché in soluzione si liberano ioni OH- perciò il pH della soluzione è > 7.

Questo equilibrio è regolato da una costante di equilibrio chiamata costante di idrolisi (Ki):

Ki = [HA][OH-] / [A-]

Poiché [OH-] = Kw/[H+], avremo:

Ki = [HA]Kw / [H+][A-] = Kw/Ka = Kb

La base coniugata di un acido forte non subisce alcuna idrolisi:

Cl- + H2O --> H+ + Cl- + OH-

Cl- + H2O --> Cl- + H2O

e) Acido coniugato di una base debole + acqua:

L'acido coniugato di una base debole reagisce con l'acqua secondo la seguente reazione di idrolisi acida:

BH+ + H2O <--> B + H3O+

Si chiama di idrolisi perché la specie BH+ si comporta da acido cedendo un H+ all'acqua per riformare la base debole B.

Acida perché in soluzione si liberano ioni H+ perciò il pH della soluzione è < 7.

Questo equilibrio è regolato da una costante di equilibrio chiamata costante di idrolisi (Ki):

Ki = [B ][H3O+] / [BH+]

Poiché [H3O+] = Kw/[OH-], avremo:

Ki = [B ]Kw / [OH-][BH+] = Kw/Kb = Ka

L'acido coniugato di una base forte non subisce alcuna idrolisi:

Na+ + H2O --> Na+ + OH- + H+

Na+ + H2O --> Na+ + H2O

f) Acido debole + base forte

Un acido debole reagisce sempre in modo completo con una base forte secondo la seguente reazione:

HA + OH- --> A- + H2O

BH+ + OH- --> B + H2O

La reazione è completa perché la sua costante di equilibrio vale 1/Ka, quindi >>> 1.

Quando n OH- < n HA (o n BH+) si forma una soluzione tampone HA/A- (o BH+/B), la cui concentrazione di H+ è:

[H+] = Ka · n HA / n A-

[H+] = Ka · n BH+ / n b

Quando n OH- = n HA si forma una soluzione di A- in acqua che subisce in seguito idrolisi basica.

Quando n OH- = n BH+ si forma una soluzione di B in acqua che subisce ionizzazione basica.

g) Base debole + acido forte

Una base debole reagisce sempre in modo completo con un acido forte secondo la seguente reazione:

B + H+ --> BH+

A- + H+ --> HA

La reazione è completa perché la sua costante di equilibrio vale 1/Kb, quindi >>> 1.

Quando n H+ < n B (o n A-) si forma una soluzione tampone BH+/B (o HA/A-), la cui concentrazione di H+ è:

[H+] = Ka · n BH+ / n B

[H+] = Ka · n HA / n A-

Quando n H+ = n B si forma una soluzione di BH+ in acqua che subisce in seguito idrolisi acida.

Quando n H+ = n A- si forma una soluzione di HA in acqua che subisce ionizzazione acida.

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paolo

2016-12-29 14:12

grazie mille, ho letto e ripassato attentamente tutto. Ora proverò a fare qualche esercizio

paolo

2016-12-29 18:04

ho riprovato un vecchio esercizio ma una cosa non mi torna.

L'esercizio è:

4. 200 ml di una soluzione di nitrito di sodio 0.15 M vengono mescolati con 100.0 ml di una soluzione di acido cloridrico 0.16 M. Calcolare: a) il pH della soluzione iniziale di nitrito di sodio; b) il pH della soluzione ottenuta dopo il mescolamento. La Ka per l’acido nitroso è 4.5. x 10 -4 M.

Il pH iniziale è 8,26

La seconda parte del problema alla fine mi fa trovare:

x(0,016)/(0,014)=4,5*10^-4

x=3,9*10^-4=

3,41 come pH dopo il mescolamento, va bene fatta così la parte finale dell'esercizio?

Grazie

LuiCap

2016-12-29 18:55

Nella risposta #11 che ti avevo già dato non c'è scritto così :-(

4,5·10^-4 = x(0,014)/(0,016)............. equazione di 1° grado

perciò

x = [H+] = 4,5·10^-4 · 0,016 / 0,014 = 5,1·10^-4 mol/L (5,1429·10^-4)

pH = 3,3 (3,2888)

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paolo

2016-12-29 19:48

ok, riprovo con un altro esercizio