Esercizi sul pH.

[zeteol]

Guardate il seguente esercizio:
1) Calcolare il pH di 1 litro di HCl 0.01 M al quale sono stati introdotti 2.764 g di K2CO3 e 2.520 g di NaHCO3.
ka1 di H2CO3 = 4.3 exp(-7) ka2 H2CO3= 4.4exp(-11). Risultato del libro: pH= 9.754 .

Io ho pensato che quindi abbiamo in 1 litro 0.01 moli di HCl , 0.02 moli di K2CO3 e 0.03 moli di NaHCO3.
Poi ho scritto le espressioni delle ka1 e ka2 di H2CO3.
Però poi non so più come procedere.
Per caso avvengono le due reazioni 2HCl+K2CO3= 2KCl +H2O+CO2 e HCl + NaHCO3= NaCl + H2O +CO2 e quindi devo considerare che i due terzi delle moli di HCl reagiscono col K2CO3 e i restanti con il NaHCO3?
Ma non penso sia la strada giusta.
Potreste aiutarmi? Grazie di cuore.

Altro problema:
2) Si mescolano volumi uguali di due soluzioni di NaClO4 e HClO4  a concentrazione entrambi 0.0002 M. Calcolare il pH di questa soluzione e la variazione di pH se a 50 ml della citata soluzione si aggiungono 5 ml di NaOH 0.0004 M.

Io ho pensato che mescolando volumi uguali si ha una soluzione finale 0.0001 M di NaClO4 e HClO4.
Siccome HClO4 è forte e NaClO4 è a idrolisi neutra, per il pH conta solo l'HClO4 quindi il pH è 4 e infatti questo è il risultato del libro.
Poi però 50 ml con HClO4 0.0001 M cioè 5exp(-6) moli di HClO4 vanno a contatto con 5 cc NaOH 0.0004 M cioè 2exp(-6) moli di NaOH.
Sopravvivono 3exp(-6) moli di HClO4 in 55 cc cioè una concentrazione 1.545exp(-4) di HClO4 e quindi di H+ e quindi il pH viene 3.83, invece il risultato del libro è 6.48.
Dove sbaglio?
Vi ringrazio nuovamente.

Ciao a tutti.
Zeteol

[LuiCap]

Esercizio 1
Per decidere con quale composto reagisce l'HCl devi considerare le due seguenti reazioni come degli equilibri:
K2CO3 + HCl KHCO3 + KCl
NaHCO3 + HCl H2CO3 + NaCl

Sono entrambe delle reazioni molto spostate verso i prodotti, ma quale lo è di più???
In base a questa risposta, calcoli le moli del reagente che si forma e valutare cosa resta in soluzione.
Il risultato del libro è corretto.

Esercizio 2
La [HClO4] dopo l'aggiunta di NaOH è pari a:
[HClO4] = 3,0·10^-6 mol / 0,055 L = 5,45·10^-5 mol/L
da cui
pH = 4,263
Per il momento non capisco il risultato del libro di pH = 6,48.
Ci penserò.

[zeteol]

Grazie L., gentilissima.

Quindi il secondo l'avevo svolto bene sbagliando solo il calcolo.
Comunque è possibile che sia errato il risultato perchè ho saputo da fonti vicino al prof che sta curando la seconda edizione del libro dove correggerà tutti i risultati errati, non darti pena a pensarci di più.

Per quanto riguarda il primo problema io non avrei mai pensato di trattare le reazioni dei sali come equilibrio, quindi non l'avrei mai risolto, infatti non capivo come reagisse e con chi l'hcl.
Allora la mia prima reazione era errata perchè ho fatto andare il k2c03 tutto a kcl invece dovevo farlo arrivare solo a khco3 ?
Come mai? Lo chiedo perchè capire questo è fondamentale per questo esercizio.

Poi penso che sia spostata a destra più la reazione del k2co3 perchè porta al sale khco3 (giusto?), e quindi alla fine considerando la reazione con hcl avrò o.o1 moli di k2co3 rimanenti quindi 0.01 moli di co3-- e 0.04 moli di hco3- considerando anche quello da nahco3.
Applico l'equazione pOH = pka2+log (co3--/hco3 -) e poi mi viene il pH del risultato.
Può andare ?

Comunque ti ringrazio moltissimo per la disponibilità e la competenza.

Ciao,
zeteol.

[LuiCap]

Io avevo ragionato così, scrivendo le reazioni in forma ionica:
CO3(2-) + H+ HCO3(-)
Keq = 1/Ka2 = 2,3·10^10

HCO3(-) + H+ CO3(2-)
Keq = 1/Ka1 = 2,3·10^6

Quindi la prima reazione è più spostata verso i prodotti di 10000 volte.

Si può ragionare anche in questo modo.
Ammettiamo di avere in un becher 0,020 mol di CO3(2-) e 0,030 mol di HCO3(-); questi due ioni costituiscono una coppia acido-base coniugata, cioè una soluzione tampone, il cui pH si calcola da:
[H+] = Ka2 · (n HCO3(-)/V) / (n CO3(2-)/V)
[H+] = 4,4·10^-11 · 0,030/0,020 = 6,60·10^-11
pH = 10,180

Quando si aggiungono 0,010 mol dell'acido forte H+ abbiamo:
[H+] = Ka2 · (n HCO3(-) + n H+) / (n CO3(2-) - n H+)
[H+] = 4,4·10^-11 · (0,030 + 0,010) / (0,020 - 0,010) = 1,76·10^-10
pH = 9,754

Si ha perciò una variazione di pH di 0,426 unità di pH

[zeteol]

Ok.
Molto chiaro.
Grazie infinite.

Ciao
zeteol