calcolare pH di una soluzione

[Robby]

Io e un mio collega abbiamo svolto questo problema. Lui l'ha risolto in questo modo ma non è sicuro. Potete dirmi se è giusto e spiegaqre il ragionamento. Grazie

Ad 1 L di H2O vengono aggiunti 0,1 mol di NaCO3, 0,2 mol di KHCO3 e 0,05 g di KOH. Calcolare il pH della soluzione.

[LuiCap]

Si tratta di una miscela alcalina nella quale però sono presenti due composti non compatibili fra loro.
Infatti la base forte KOH reagisce con la base debole KHCO3 secondo la reazione:
KOH + KHCO3 K2CO3 + H2O

n KOH = 0,05 g / 56,11 g/mol = 8,91·10^-4 mol, è il reagente limitante

KOH + KHCO3 K2CO3 + H2O
8,91·10^-4...0,2........0........../
-8,91·10^-4...-8,91·10^-4...+8,91·10^-4.../
0..........0,199.........8,91·10^-4..../

n totali CO3(2-) = 0,1 + 8,91·10^-4 = 0,1009 mol
n rimaste HCO3- = 0,199 mol

Si tratta di una soluzione formata dall'acido debole HCO3- e dalla sua base coniugata CO3(2-), cioè una soluzione tampone, in cui sussiste il seguente equilibrio:

HCO3- + H2O CO3(2-) + H3O+
0,199......./...........0,1009.........0
-x............/............+x............+x
0,199-x..../..........0,1009+x......x

Ka2(H2CO3) = [CO3--][H3O+]/[HCO3-]
4,7·10^-11 = x · (0,1009+x) / (0,199-x)
Trascurando la x come termine additivo e sottrattivo si ha:
x = [H3O+] = 9,28·10^-11 mol/L
pH = 10,03

[Robby]

Professoressa ma NaCO3 influenza in qualche modo il problema? Che tipo di sale è?

[LuiCap]

L'Na2CO3 è il sale derivante dalla completa salificazione dell'acido debole H2CO3:
H2CO3 + 2 NaOH Na2CO3 + 2 H2O
ossiacido + idrossido sale ternario + acqua

Essendo, come tutti i sali, un elettrolita forte, è completamente dissociato in soluzione acquosa:
Na2CO3(aq) 2 Na+ + CO3(2-)

Mi accorgo ora che nel testo dell'esercizio hai scritto NaCO3, che non esiste; è sicuramente Na2CO3.

Nella miscela iniziale sono presenti 0,1 moli di Na2CO3 che produce in soluzione 0,1 moli di CO3(2-); inoltre si formano 8,91·10^-4 moli di K2CO3, che produce in soluzione 8,91·10^-4 moli di CO3(2-).
Quindi in 1 L di soluzione sono presenti:
M CO3(2-) = 0,1 + 8,91·10^-4 = 0,1009 mol/L