Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις

Transcript

1 Χηµεία Γ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 3 ο Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις 61. Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις 1. ιαθέτουµε 500 ml διαλύµατος ( ) NaOH µε ph = 13. α. Στο διάλυµα ( ) προσθέτουµε 1500 ml διαλύµατος ΗClO 4 1/15 Μ. Ποιο το ph του διαλύµατος που προκύπτει; β. Πόσα mol HBr πρέπει να προσθέσουµε στο ( ) ώστε το διάλυµα που θα προκύψει να έχει ph = 12. γ. Πόσα mol HBr πρέπει να προσθέσουµε στο ( ) ώστε το διάλυµα που θα προκύψει να έχει ph = 7. ίνεται η Κ w = 10 14, log0,025 = 1,6, η προσθήκη του ΗΒr δε µεταβάλλει τον όγκο του διαλύµατος. Λύση: Στο διάλυµα ( ), η διάσταση του NaOH φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: ph + poh = pk w ή ph + poh = poh = 14 poh = 1 poh = log[oh ] 1 = logc 1 c 1 = 10 1 M α. Χρησιµοποιώντας τη σχέση: n = cv υπολογίζουµε τα mol των NaOH και HClO 4, πριν την αντίδραση: n NaOH = c 1 V 1 = 10 1 M 0,5 L = 0,05 mol n HClO4 = c 2 V 2 = 1/15 M 1,5 L = 0,1 mol Η αντίδραση των ΝaOH και HClO 4 φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: Άρα το τελικό διάλυµα περιέχει 0,05 mol HClO 4 και 0,05 mol NaClO 4. O όγκος του τελικού διαλύµατος είναι: V Τ = V 1 + V 2 = 0,5 L + 1,5 L = 2 L

2 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 62. Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις Βήµα 3 ο To NaClΟ 4 δεν επηρεάζει το ph του διαλύµατος, γιατί είναι αλάτι που προκύπτει από την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση. Η συγκέντρωση του HClO 4 στο τελικό διάλυµα είναι: n T(HClO ) 4 ct(hclo 4 ) = = = 0,025M V T 0,05mol 2L Το ΗClO 4 είναι ισχυρό οξύ και ιοντίζεται πλήρως, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: ph = log[h 3 O + ] = log0,025 = 1,6 β. Έστω ότι προσθέτουµε x mol HBr. Το διάλυµα που προκύπτει είναι βασικό, συνεπώς: n NaOH > n HBr. Άρα: x < 0,05. H αντίδραση µεταξύ NaOH και HBr περιγράφεται στον παρακάτω πίνακα: Το NaBr δεν επηρεάζει το ph του διαλύµατος, γιατί είναι αλάτι που προκύπτει από την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση. Η νέα συγκέντρωση του ΝaOH είναι: n T(NaOH) (0,05 x)mol c T(NaOH) = = = (0,1 2x)M V 0,5L 1 Η διάσταση του NaOH φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: ph + poh = pk w ή ph + poh = poh = 14 poh = 2 poh = log[oh ] 2 = log(0,1 2x) (0,1 2x) = 10 2 x = 0,045 Άρα πρέπει να προσθέσουµε 0,045 mol HBr. γ. Για να προκύψει ουδέτερο διάλυµα (ph = 7) πρέπει τα mol του ισχυρού οξέος να είναι ίσα µε τα mol της ισχυρής βάσης. ηλαδή: n HBr = n NaOH = 0,05 mol

3 Χηµεία Γ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 3 ο Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις Yδατικό διάλυµα ασθενούς οξέος ΗΑ 0,1 Μ έχει όγκο 200 ml και ph = 4. α. Να βρείτε την Κ a του οξέος. Λύση: β. Αραιώνουµε το διάλυµα ώστε ο όγκος του να γίνει 100 φορές µεγαλύτερος. Ποιο είναι το ph του τελικού διαλύµατος; γ. Πόσα ml Η 2 Ο πρέπει να εξατµιστούν από το αρχικό διάλυµα ΗΑ, ώστε ο βαθµός ιοντισµού του να µεταβληθεί κατά 10 φορές; Όλα τα διαλύµατα βρίσκονται στην ίδια θερµοκρασία. α. Ο ιοντισµός του ΗΑ περιγράφεται στον επόµενο πίνακα: ph = 4 logx = 4 x = cιοντ. x 10 O βαθµός ιοντισµού του οξέος είναι: α 1 = = = = 10 1 c c 10 αρχ. 1 Επειδή α 1 = 10 3 < 10 1, ισχύει: Κ a = α 1 2 c 1 = (10 3 ) 2 0,1 = 10 7 β. Μετά την αραίωση, ο όγκος του διαλύµατος είναι: V 2 = 100V 1. Αν c 2 η νέα συγκέντρωση του ΗΑ, ισχύει: c 1 V 1 = c 2 V 2 c 2 = c 1 /100 c 2 = 10 3 M Ο ιοντισµός του ΗΑ περιγράφεται στον επόµενο πίνακα: 4 3 Eπειδή Κ a /c 2 = 10 7 /10 3 = 10 4 < 10 2, ισχύει: Κ a = y 2 /c 2 y = Kc a 2 = 10 5 ph = log[h 3 O + ] = logy = log10 5 = 5 γ. Mετά την εξάτµιση, η αρχική συγκέντρωση του ΗΑ αυξάνεται και ο βαθµός ιοντισµού µειώνεται. Συνεπώς, ο νέος βαθµός ιοντισµού α 3 είναι: α 3 = α 1 /10 = 10 4 α 3 = 10 4 < 10 1, συνεπώς ισχύει: Κ a = α 32 c 3 c 3 = K a /α 3 2 = 10 M Aν V 3 o όγκος του διαλύµατος µετά τη συµπύκνωση, ισχύει: c 1 V 1 = c 3 V 3 V 3 = c 1 V 1 /c 3 = 2 ml Ο όγκος του Η 2 Ο που εξατµίστηκε είναι: V = V 1 V 3 = 200mL 2mL = 198 ml

4 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 64. Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις Βήµα 3 ο 3. Υδατικό διάλυµα ( ) CH 3 COONa 10 2 Μ έχει ph = 9. α. Να υπολογίσετε την Κa του CH 3 COOH. Λύση: β. Πόσα mol CH 3 COONa πρέπει να προσθέσουµε σε 500 ml του ( ), χωρίς µεταβολή του όγκου, για να µεταβληθεί το ph κατά 1 µονάδα; γ. Πόσα ml Η 2 Ο πρέπει να προσθέσουµε σε 40 ml ( ) για να µεταβληθεί το ph κατά 1 µονάδα; Όλα τα διαλύµατα βρίσκονται σε θερµοκρασία 25 ο C. α. H διάσταση του CH 3 COONa φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: Τα ιόντα Νa + δεν αντιδρούν µε το νερό, γιατί προέρχονται από την ισχυρή βάση ΝaOH. Aντίθετα, τα ιόντα CΗ 3 COO αντιδρούν µε το νερό γιατί είναι συζυγή του ασθενούς οξέος CΗ 3 COOH. O ιοντισµός του CΗ 3 COO φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: ph + poh = pk w 9 + poh = 14 poh = 5 poh = log[oh ] 5 = logx x = c O βαθµός ιοντισµού του CH 3 COO ιοντ. x 10 3 είναι: α 1 = = = = 10 < , άρα: c c 10 Κ b = x 2 /c 1 = (10 5 ) 2 /10 2 = 10 8 αρχ. 1 Για το συζυγές ζεύγος CH 3 COOH CH 3 COO ισχύει: Κ a K b = K w K a = K w /K b = /10 8 = 10 6 β. Έστω y M η συγκέντρωση του CH 3 COOΝa µετά την προσθήκη και ω Μ η συγκέντρωση των ΟΗ στο διάλυµα. Η προσθήκη CH 3 COONa θα αυξήσει το ph του διαλύµατος, γιατί θα αυξηθεί η συγκέντρωση της ασθενούς βάσης CH 3 COO. Συνεπώς, µετά την προσθήκη το διάλυµα έχει ph = 10 και poh = 4. poh = 4 log[oh ] = 4 logω = 4 ω = 10 4 O βαθµός ιοντισµού του CH 3 COO θα µειωθεί, γιατί αυξάνεται η συγκέντρωσή του, συνεπώς ισχύει η απλοποιηµένη µορφή του νόµου αραίωσης του Ostwald:

5 Χηµεία Γ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 3 ο Λύνουµε περισσότερες ασκήσεις 65. Κ b = ω 2 /y y = ω 2 /K b = (10 4 ) 2 /10 8 = 1 M Συνεπώς η συγκέντρωση του CH 3 COONa στο διάλυµα είναι 1 Μ. Τα συνολικά mol του CH 3 COONa στο διάλυµα είναι: n ολ. = c Τ V = 1M 0,5L = 0,5 mol Tα mol του CH 3 COONa στο διάλυµα πριν τη προσθήκη είναι: n αρχ. = c αρχ. V = 10 2 M 0,5L = 0,005 mol Άρα πρέπει να προσθέσουµε 0,5 0,005 = 0,495 mol CH 3 COONa. γ. Έστω z M η συγκέντρωση του CH 3 COOΝa µετά την προσθήκη και κ Μ η συγκέντρωση των ΟΗ στο διάλυµα. Η προσθήκη Η 2 Ο θα µειώσει το ph του διαλύµατος, γιατί θα µειωθεί η συγκέντρωση της ασθενούς βάσης CH 3 COO. Συνεπώς, µετά την προσθήκη το διάλυ- µα έχει ph = 8 και poh = 6. poh = 6 log[oh ] = 6 logκ = 6 κ = 10 6 Κ b = κ 2 /z z = κ 2 /K b = (10 6 ) 2 /10 8 = 10 4 M Συνεπώς η συγκέντρωση του CH 3 COONa στο διάλυµα είναι 10 4 M. Παρατηρούµε ότι Κ b /c = 10 8 /10 4 = 10 4 < 10 2, άρα σωστά εφαρµόσαµε την απλοποιηµένη µορφή του νόµου αραίωσης του Ostwald. Για την αραίωση του διαλύµατος ισχύει: c αρχ. V αρχ. = c τελ. V τελ. V τελ. = c αρχ. V αρχ. /c τελ. = 4000 ml O όγκος του Η 2 Ο που προσθέτουµε είναι: V =. V τελ. V αρχ. = 3960 ml

6 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 66. Λύνουµε µόνοι µας Βήµα 4 ο Λύνουµε µόνοι µας 1. ιαθέτουµε 5 L διαλύµατος NaOH µε pη = 13. Χρησιµοποιώντας πάντα το αρχικό διάλυµα, να βρεθεί: α. Πόσο H 2 O πρέπει να προσθέσουµε ώστε να έχουµε µεταβολή του pη κατά 1 µονάδα; β. Πόσα L HCl σε S.T.P. πρέπει να προσθέσουµε χωρίς µεταβολή του όγκου του διαλύµατος, ώστε να έχουµε µεταβολή του pη κατά 1 µονάδα; γ. Πόσα g στερεού ΚOH πρέπει να προστεθούν χωρίς να µεταβληθεί ο όγκος ώστε να έχουµε µεταβολή του pη κατά 1 µονάδα; δ. Ποιον όγκο διαλύµατος ΗΙ µε pη = 0 πρέπει να προσθέσουµε ώστε να έχουµε µεταβολή pη κατά 1 µονάδα; ίνονται: Κ w = 10 14, Ar K = 39, Ar O = 16, Ar H = 1.

7 ΧηµείαΓ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 4 ο Λύνουµε µόνοι µας ιαλύουµε 0,896 L HCN µετρηµένα σε S.T.P. και προκύπτει διάλυµα όγκου 400 ml, στο οποίο [Η 3 Ο + ] = 10 4 Μ. α. Να υπολογίσετε την K a του ΗCN. β. 200 ml από το αραιώνονται µε 600 ml Η 2 Ο. Ποιος ο λόγος των βαθ- µών ιοντισµού πριν και µετά από την αραίωση; γ. Στα υπόλοιπα 200 ml του προσθέτουµε ορισµένη ποσότητα ΗCN, χωρίς να αλλάξει ο όγκος του διαλύµατος και το ph του διαλύµατος µεταβάλεται κατά 0,5. Πόσα g HCN προσθέσαµε; ίνονται: Ar H = 1, Ar C = 12, Ar N = Yδατικό διάλυµα 1 οξέος ΗΑ µε c 1 = 10 2 M και υδατικό διάλυµα 2 οξέος ΗΒ µε c 2 = 10 5 Μ έχουν την ίδια τιµή ph που είναι ίση µε 5. α. είξτε ότι το ΗΑ είναι ασθενές οξύ ενώ το ΗΒ είναι ισχυρό οξύ. β. Υπολογίστε την Κ b της βάσης Α στους 25 ο C. γ. Να βρείτε το ph των διαλυµάτων που προκύπτουν, αν αραιώσουµε τα 1, 2 µέχρι να δεκαπλασιαστεί ο όγκος τους.

8 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 68. Λύνουµε µόνοι µας Βήµα 4 ο 4. O βαθµός ιοντισµού της CH 3 ΝH 2 σε υδατικό διάλυµα 0,2 Μ είναι Να υπολογιστεί ο βαθµός ιοντισµού της, αν σε 2 L του διαλύµατος: α. Προσθέσουµε 0,2 mol CH 3 ΝH 2, κρατώντας τον όγκο του διαλύµατος σταθερό. β. Προσθέσουµε 1000 ml Η 2 Ο. γ. Προσθέσουµε 10 L υδατικού διαλύµατος CH 3 ΝH 2 µε α =

9 ΧηµείαΓ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 4 ο Λύνουµε µόνοι µας ,12 L αερίου ΗCl µετρηµένα σε S.T.P. διαλύονται σε νερό και προκύπτει διάλυµα 500 ml. α. Ποιο είναι το ph του διαλύµατος; β. 10 ml από το παραπάνω διάλυµα αραιώνονται µε νερό σε τελικό όγκο 100 ml. Ποιο είναι το ph του νέου διαλύµατος; γ. Αν στο αραιωµένο διάλυµα προσθέσουµε 100 ml διαλύµατος ΝaOH 0,03 M, ποιο το ph του διαλύµατος που προκύπτει;

10 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 70. Λύνουµε µόνοι µας Βήµα 4 ο ml υδατικού διαλύµατος ΚΟΗ 2 Μ εξουδετερώνονται πλήρως από V ml διαλύµατος ΗΝΟ 3 2 Μ. α. Nα βρεθεί η τιµή του V. β. Στο αρχικό διάλυµα ΚΟΗ προσθέτουµε: ml διαλύµατος ΗΝΟ 3 2 Μ ml διαλύµατος ΗΝΟ 3 1 Μ Ποιο το ph του τελικού διαλύµατος σε κάθε περίπτωση; γ. Ποιος ο όγκος διαλύµατος ΚΟΗ 5,6% w/v που µπορεί να προκύψει από τα 25 ml διαλύµατος ΚΟΗ 2 Μ; ίνονται: log2 = 0,3, Μr KOH = 56.

11 ΧηµείαΓ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 4 ο Λύνουµε µόνοι µας Αναµιγνύονται ίσοι όγκοι διαλυµάτων ΗΝΟ 3 και ΝaOH που έχουν αντίστοιχα ph = x και ph = 14. To διάλυµα που προκύπτει έχει όγκο V και αραιώνεται µέχρι να αποκτήσει τελικό όγκο 45V. α. Aν το τελικό διάλυµα έχει ph = 12, να βρεθεί η τιµή του x. β. Αν για το διάλυµα ΗΝΟ 3 το x = 0, να βρεθεί το ph του τελικού διαλύ- µατος που προκύπτει, µε τις ίδιες ακριβώς διεργασίες. ίνεται: θ = 25 ο C.

12 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 72. Λύνουµε µόνοι µας Βήµα 4 ο 8. ιαθέτουµε διάλυµα ΗCOOH 92% w/w, και πυκνότητας 1,2 g/ml. α. Ποιο όγκο του παραπάνω διαλύµατος πρέπει να χρησιµοποιήσουµε για να παρασκευάσουµε διάλυµα, όγκου 1 L και συγκέντρωσης 1 Μ; β. Αν το διάλυµα έχει ph = 2, ποια η Κ a του HCOOH; γ. Με πόσα ml Η 2 Ο πρέπει να αραιωθούν 50 ml του, για να µεταβληθεί το ph του κατά 0,5 µονάδες; ίνεται: θ = 25 ο C, log2 = 0,3, Mr HCOOH = 46.

13 Χηµεία Γ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 5 ο Ελέγχουµε τη γνώση µας 73. Ελέγχουµε τη γνώση µας Θέµα 1 ο Α. Ποιες ενώσεις χαρακτηρίζονται ως αµφιπρωτικές ή αµφολύτες; Να γράψετε δύο χηµικές εξισώσεις που να δείχνουν ότι το Η 2 Ο είναι αµφολύτης. (Μονάδες 5) Β. Προς ποια κατεύθυνση είναι µετατοπισµέµνες οι ισορροπίες της µορφής: οξύ 1 + βάση 2 συζυγές οξύ 2 + συζυγής βάση 1 (Μονάδες 5) Γ. Να συµπληρώσετε τα κενά στην παρακάτω πρόταση: H τιµή της K w εξαρτάται µόνο από τη Πιο συγκεκριµένα, επειδή η αντίδραση ιοντισµού του νερού είναι..., αύξηση της... µετατοπίζει την ισορροπία του ιοντισµού προς τα..., µε αποτέλεσµα η τιµή της Κ w να... (Μονάδες 5). Συζυγές οξύ του CO 2 3 είναι το: α. Η 2 CO 3 β. HCO 3 γ. CO 2 δ. CO (Μονάδες 5) E. Yδατικό διάλυµα CH 3 COONa 10 3 M θερµοκρασίας 25 ο C µπορεί να έχει ph ίσο µε: α. 12 β. 11 γ. 10 δ. 5 (Μονάδες 5)

14 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 74. Ελέγχουµε τη γνώση µας Βήµα 5 ο Θέµα 2 ο Α. Να δείξετε ότι η Κ a ενός οξέος και η Κ b της συζυγούς του βάσης συνδέονται µε τη σχέση: Κ K = K a b w (Μονάδες 6) Β. ιάλυµα ΝΗ 4 F θερµοκρασίας 25 ο C έχει συγκέντρωση c M. Να προβλέψετε αν το διάλυµα είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο, αν Κ bnh3 = 10 6 και K ahf = (Μονάδες 9) Γ. Nα υπολογιστεί το ph υδατικού διαλύµατος HCl 10 8 M. ίνονται: Κ w = 10 14, log10,5 = 1,02, 4,01 2 (Μονάδες 10)

15 Χηµεία Γ Λυκείου - Θετικής Κατεύθυνσης Βήµα 5 ο Ελέγχουµε τη γνώση µας 75. Θέµα 3 ο ιαθέτουµε υδατικό διάλυµα ( ) HCl 36, % w/v. α. Να υπολογιστεί το ph του. β. Σε 200 ml του προσθέτουµε 0,04 g ΝaOH, χωρίς µεταβολή του όγκου. Ποιο είναι το ph του διαλύµατος που προκύπτει; γ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναµίξουµε το µε διάλυµα ΚΟΗ M, για να προκύψει διάλυµα µε ph = 12; ίνονται: Αr H = 1, Ar Cl = 35,5, Ar Na = 23, Ar O = 16 και log5 = 0,7, θ = 25 o C. (Μονάδες 25)

16 Ιοντισµός οξέων - βάσεων - νερού 76. Ελέγχουµε τη γνώση µας Βήµα 5 ο Θέµα 4 ο Yδατικό διάλυµα ( ) οξέος ΗΑ 10 3 Μ έχει ph = 4. α. Να εξετάσετε αν το οξύ είναι ισχυρό ή ασθενές. β. Από 600 ml του αποµακρύνουµε µε εξάτµιση 450 ml νερού. Να υπολογίσετε το ph του διαλύµατος 1 που προκύπτει. γ. Σε 400 ml του προσθέτουµε 1600 ml διαλύµατος ΝaOH 2, Μ. Να υπολογίσετε το ph του διαλύµατος 2 που προκύπτει. ίνονται: log2 = 0,3 και Κ w = (Μονάδες 25)