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ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 novembre, 2012 pH pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI FORTI

ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 novembre, 2012 pH pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI FORTI pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI DEBOLI NEUTRALIZZAZIONE tra ACIDI e BASI COPPIA ACIDO-BASE CONIUGATA pH di SOLUZIONI di SALI. pH. 2. H. +. +. O. O. H. H. H. H. +. H. +. -. +. H. O. O. H.

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ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 novembre, 2012 pH pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI FORTI

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  1. ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 novembre, 2012 pH pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI FORTI pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI DEBOLI NEUTRALIZZAZIONE tra ACIDI e BASI COPPIA ACIDO-BASE CONIUGATA pH di SOLUZIONI di SALI

  2. pH 2

  3. H + + O O H H H H + H + - + H O O H H H H2O: UNA MOLECOLA SPECIALE! acqua idrossonio acqua ossidrile 3

  4. NELLE SOLUZIONI ACQUOSE 2 H2O  H3O+ + OH- keq = kw = [ H3O+ ] x [ OH- ] = 10-14 T = 298,16 K pH = - log [ H3O+ ] pOH = - log [ OH- ]

  5. RELAZIONE TRA pH e pOH • 2 H2O  H3O+ + OH- • kw = [ H3O+ ] x [ OH- ] = 10-14 T = 298,16 K • - log [ H3O+ ] - log [ OH- ] = 14 • pH + pOH = 14 5

  6. DOMANDA: PERCHÉpH e pOH? RISPOSTA: perché utilizzando l’operatore “- log [ ]” le concentrazioni di [ H3O+ ] e di [ OH- ] (numeri molto piccoli!) diventano numeri semplici! 6

  7. Quando [ H3O+ ] cambia di dieci volte, il pH varia solo di una unità! All’aumentare di [ H3O+ ], il pH diminuisce! 7

  8. ACQUA PURA 2 H2O  H3O+ + OH- kw = [ H3O+ ] x [ OH- ] = 10-14 T = 298,16 K [ H3O+ ] = [ OH- ] = 10-7 mol / L pH = 7 pOH = 7 8

  9. 9

  10. pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI FORTI 10

  11. pH ACIDO FORTE 10-1 mol / L HCl + H2O  H3O+ + Cl- ----10-1 mol / L10-1 mol / L ka = maggiore di 102! [ H3O+ ] = 10-1 mol / L [ OH- ] = 10-13 mol / L pH = - log [ H3O+ ] = - log (10-1) = 1 pOH = 13 11

  12. pH BASE FORTE (idrossido) 10-1 mol / L NaOH  Na+ + OH- (legame ionico!) ----10-1 mol / L10-1 mol / L [ OH- ] = 10-1 mol / L [ H3O+ ] = 10-13 mol / L pOH = - log [ OH- ] = - log (10-1) = 1 pH = 13 12

  13. 2008-2009 Quale è il valore del pH di una soluzione in cui la concentrazione degli ossidrili OH- è di 0,001 mol / L? [ OH- ] = 0,001 = 10-3 mol / L pOH = 3 pH = 11 13

  14. 1 2008-2009 5 mL di soluzione di HCl 0,2 mol / L sono diluiti a 2 litri con acqua Calcolare il valore del pH e del pOH delle soluzioni iniziale e finale 14

  15. 2 soluzione iniziale 0,2 mol / L HCl + H2O  H3O+ + Cl- ----0,2 mol / L0,2 mol / L [ H3O+ ] = 0,2 mol / L pH = - log (0,2) = 0,7 pOH = 13,3 15

  16. 3 soluzione finale moli HCl = M x V = 0,2 x (5 x 10-3) = 1,0 x 10-3 mol [ HCl ] = moli / V = 1,0 x 10-3 / 2 = 0,5 x 10-3 mol / L [ H3O+ ] = 0,5 x 10-3 mol / L pH = - log (0,5 x 10-3) = 3,3 pOH = 10,7 16

  17. 1 250 g di soluzione al 5 % m / m di HNO3 sono diluiti a 7 litri con acqua Calcolare il valore del pH 17

  18. 2 250 g di soluzione al 5 % m / m di HNO3 sono diluiti a 7 litri con acqua massa soluzione = 250 g massa HNO3 = 5 x (250 / 100) = 12,5 g massa molare HNO3 = 63 g / mol moli HNO3 = 12,5 / 63 = 0,20 mol [ HNO3 ] = 0,20 / 7 = 2,9 x 10-2 mol / L 18

  19. 3 250 g di soluzione al 5 % m / m di HNO3 sono diluiti a 7 litri con acqua [ HNO3 ] = 2,9 x 10-2 mol / L HNO3 + H2O  H3O+ + NO3- [ H3O+ ] = 2,9 x 10-2 mol / L pH = - log (2,9 x 10-2) = 1,54 19

  20. 1 2008-2009 7 mL di soluzione di NaOH 0,25 mol / L sono diluiti a 2 litri con acqua Calcolare il valore del pH e del pOH delle soluzioni iniziale e finale

  21. 2 soluzione iniziale 0,25 mol / L NaOH  Na+ + OH- (legame ionico!) ----0,25 mol / L0,25 mol / L [ OH- ] = 0,25 mol / L pOH = - log (0,25) = 0,6 pH = 13,4 21

  22. 3 soluzione finale moli NaOH = M x V = 0,25 x (7 x 10-3) = 1,75 x 10-3 mol [ NaOH ] = moli / V = 1,75 x 10-3 / 2 = 0,875 x 10-3 mol /L [ OH- ] = 0,875 x 10-3 mol / L pOH = - log (0,875 x 10-3) = 3,06 pH = 10,94 22

  23. 1 250 g di soluzione al 7 % m / m di KOH sono diluiti a 5 litri con acqua Calcolare il valore del pH 23

  24. 2 250 g di soluzione al 7 % m / m di KOH sono diluiti a 5 litri con acqua massa soluzione = 250 g massa KOH = 7 x (250 / 100) = 17,5 g massa molare KOH = 56 g / mol moli KOH = 17,5 / 56 = 0,31 mol [ KOH ] = 0,31 / 5 = 6,2 x 10-2 mol / L 24

  25. 3 250 g di soluzione al 7 % m / m di KOH sono diluiti a 5 litri con acqua [ KOH ] = 6,2 x 10-2 mol / L KOH  K+ + OH- (legame ionico!) [ OH- ] = 6,2 x 10-2 mol / L pOH = - log (6,2 x 10-2) = 1,21 pH = 12,8 25

  26. pH di SOLUZIONI di ACIDI e BASI DEBOLI 26

  27. pH ACIDO DEBOLE (ka < 10-4) CA HA + H2O  H3O+ + A- CA - x x x [ H3O+ ] x [ A- ] x2 x2 ka = --------------------- = --------- = ----- [ HA ] CA - x CA x = [ H3O+ ] = (ka x CA)1/2 pH = - log x 27

  28. Calcolare il pH e il pOH di una soluzione acquosa di acido acetico 0,1 mol / L (ka = 1,7 x 10-5) HAc + H2O  H3O+ + Ac- [ H3O+ ] = (ka x CA)1/2 [ H3O+ ]= (1,7 x 10-5 x 10-1)1/2 = 1,3 x 10-3 mol / L pH = - log (1,3 x 10-3) = 2,88 pOH = 14 - pH = 11,12 28

  29. 2010-2011 Calcolare il pH e il pOH di una soluzione acquosa di acido etanoico 1,2 mol / L (ka = 1,7 x 10-5) H-Et + H2O  Et- + H3O+ [ H3O+ ] = (ka x CA)1/2 = (1,7 x 10-5 x 1,2)1/2 [ H3O+ ] = 1,4 x 10-2,5 mol / L pH = 2,35 29

  30. 1 250 mL di soluzione al 5 % m / m di HAc sono diluiti a 7 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) Calcolare il valore del pH 30

  31. 2 250 mL di soluzione al 5 % m / m di HAc sono diluiti a 7 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) massa soluzione = d x V = 1,1 x 250 = 275 g massa HAc = 5 x (275 / 100) = 13,75 g massa molare HAc = 60 g / mol moli HAc = 13,75 / 60 = 0,23 mol [ HAc ] = 0,23 / 7 = 3,3 x 10-2 mol / L 31

  32. 3 250 mL di soluzione al 5 % m / m di HAc sono diluiti a 7 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) [ HAc ] = 3,3 x 10-2 mol / L HAc + H2O  H3O+ + Ac- [ H3O+ ] = (ka x CA)1/2 = (1,7 x 10-5 x 3,3 x 10-2)1/2 = 2,4 x 10-3,5 pH = - log (2,4 x 10-3,5) = 3,12 32

  33. 1 ACIDI POLIPROTICI H2SO4 + H2O  H3O+ + HSO4- ka1 >> 102 HSO4- + H2O  H3O+ + SO42- ka2 = 10-2 H2CO3 + H2O  H3O+ + HCO3- ka1 = 4,5 x 10-7 HCO3- + H2O  H3O+ + CO32- ka2 = 4,7 x 10-11 33

  34. 2 ACIDI POLIPROTICI H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4- ka1 = 7,1 x 10-3 H2PO4- + H2O  H3O+ + HPO42- ka2 = 6,3 x 10-8 HPO42- + H2O  H3O+ + PO43- ka3 = 4,2 x 10-13 34

  35. pH BASE DEBOLE (kb < 10-4) CB B + H2O  BH+ + OH- CB - x x x [ BH+ ] x [ OH- ] x2 x2 kb = ---------------------- = ---------- = ----- [ B ] CB - x CB x = [ OH- ] = (kb x CB)1/2 pOH = - log x pH = 14 - pOH 35

  36. coppia isolata H 107° 109,5° ammoniaca ione ammonio + 36

  37. Calcolare il pH e il pOH di una soluzione acquosa di ammoniaca 0,1 mol / L (kb = 1,7 x 10-5) NH3 + H2O  NH4+ + OH- [ OH- ] = (kb x CB)1/2 [ OH- ]= (1,7 x 10-5 x 10-1)1/2 = 1,3 x 10-3 mol / L pOH = - log (1,3 x 10-3) = 2,88 pH = 14 - pOH = 11,12 37

  38. 2010-2011 Calcolare il pH e il pOH di una soluzione acquosa di propil-ammina 0,5 mol / L (kb = 4,1 x 10-4) Prop-NH2 + H2O  Prop-NH3+ + OH- [ OH- ] = (kb x CB)1/2 = (4,1 x 10-4 x 0,5)1/2 [ OH- ] = 1,4 x 10-2 mol / L pOH = 1,86 pH = 12,14 38

  39. 1 250 mL di soluzione al 7 % m / m di NH3 sono diluiti a 5 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) Calcolare il valore del pH 39

  40. 2 250 mL di soluzione al 7 % m / m di NH3 sono diluiti a 5 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) massa soluzione = d x V = 1,1 x 250 = 275 g massa NH3 = 7 x (275 / 100) = 17,5 g massa molare NH3 = 17 g / mol moli NH3 = 17,5 / 17 = 1,03 mol [ NH3 ] = 1,03 / 5 = 2,1 x 10-1 mol / L 40

  41. 3 250 mL di soluzione al 7 % m / m di NH3 sono diluiti a 5 litri con acqua (densità = 1,1 g / mL) [ NH3 ] = 2,1 x 10-1 mol / L NH3 + H2O  NH4+ + OH- [ OH- ] = (kb x CB)1/2 = (1,7 x 10-5 x 2,1 x 10-1)1/2 = 1,9 x 10-3 pOH = - log (1,9 x 10-3) = 2,72 pH = 14 - pOH = 11,28 41

  42. 42

  43. NEUTRALIZZAZIONEtra ACIDI e BASI 43

  44. 1 2010-2011 Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 500 mL di HCl 2,02 mol / L con 500 mL di NaOH 2,00 mol / L HCl + NaOH  NaCl + H2O (completa!) 44

  45. 2 moli HCl = M x V = 2,02 x 0,5 = 1,01 mol moli NaOH = M x V = 2,00 x 0,5 = 1,00 mol 1,01 mol 1,00 mol HCl + NaOH  NaCl + H2O 0,01 mol ---- 1,00 mol [ HCl ] finale = moli / V = 0,01 / 1 = 0,01 mol / L [ H3O+ ] = 10-2 mol / L pH = 2 45

  46. 1 2010-2011 Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 500 mL di HCl 1,02 mol / L con 250 mL di Ca(OH)2 1,00 mol / L 2 HCl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2 H2O (completa!) 46

  47. 2 moli HCl = M x V = 1,02 x 0,5 = 0,51 mol moli Ca(OH)2 = M x V = 1,00 x 0,25 = 0,25 mol 0,51 mol 0,25 mol 2 HCl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2 H2O 0,01 mol ---- 0,25 mol [ HCl ] finale = moli / V = 0,01 / 0,75 = 0,013 mol / L [ H3O+ ] = 0,013 mol / L pH = 1,9 47

  48. 1 2009 - 2010 Calcolare il pH di una soluzione preparata mescolando 1.000 mL di acido nitrico 0,98 mol / L con 1.000 mL di NaOH 1,00 mol / L HNO3 + NaOH  NaNO3 + H2O (completa!) 48

  49. 2 moli HNO3 = M x V = 0,98 x 1 = 0,98 mol moli NaOH = M x V = 1,00 x 1 = 1,00 mol 0,98 mol 1,00 mol HNO3 + NaOH  NaNO3 + H2O ---- 0,02 0,98 mol [ NaOH ] finale = moli / V = 0,02 / 2 = 0,01 mol / L [ OH- ] = 0,01 mol / L pOH = 2 pH = 12 49

  50. COPPIE ACIDO-BASE CONIUGATA 50

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