Εύρεση mol και συγκέντρωση από αριθμητικά δεδομένα Επανάληψη προηγούμενων τάξεων.

Transcript

1 Εύρεση mol και συγκέντρωση από αριθμητικά δεδομένα Επανάληψη προηγούμενων τάξεων. A. Εύρεση συγκέντρωσης c. A. Δίνονται τα mol της διαλυμένης ουσίας και ο όγκος του διαλύματος: n C, C σε Μ, V σε λίτρα. V A. Δίνεται m%w/w και πυκνότητα p. Στα 0g διαλύματος υπάρχουν m g διαλυμένης ουσίας Στα 0 p ml διαλύματος υπάρχουν m Mr mol διαλυμένης ουσίας Στα 00 ml διαλύματος υπάρχουν c mol διαλυμένης ουσίας 00 pm pm c c 0 Mr Mr A3. Δίνεται m%w/v. Στα 0mL διαλύματος υπάρχουν m g διαλυμένης ουσίας Στα 0mL διαλύματος υπάρχουν m Mr mol διαλυμένης ουσίας Στα 00 ml διαλύματος υπάρχουν c mol διαλυμένης ουσίας 00 m m c c 0Mr Mr Β. Αραίωση και συμπύκνωση του διαλύματος με νερό n n c V c V Γ. Αραίωση και συμπύκνωση του διαλύματος με απομάκρυνση ή προσθήκη ουσίας αντίστοιχα. ον Βρίσκω τα συνολικά mol της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα ον Χρησιμοποιώ τη σχέση: n C, C σε Μ, V σε λίτρα. V Δ. Ανάμειξη διαλυμάτων: Αν για το κάθε διάλυμα έχουμε : Δ n mol, V όγκο και c συγκέντρωση Δ n mol, V όγκο και c συγκέντρωση c v c v Δ: n + n mol, V + V όγκο και c v v συγκέντρωση 69

2 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Τα ισχυρά οξέα και οι ισχυρές βάσεις θεωρούμε πως έχουν βαθμό ιοντισμού 0%. Ιοντισμός ασθενών οξέων βάσεων Τρόπος εργασίας για την λύση των ασκήσεων. Υπολογίζουμε τη συγκέντρωση των χημικών ουσιών που συμμετέχουν στη χημική ισορροπία.... Φτιάχνουμε τον πίνακα με τις μεταβολές των συγκεντρώσεων Συγκέντρωση (Μ) ΗΑ + Η Ο Α - + Η 3 Ο + Αρχική C 0 0 Ιοντίζονται/ παράγονται -x + x + x Κατάσταση Χημικής Ισορροπίας (Κ.Χ.Ι) C-x x x.. ή χρησιμοποιούμε τους νόμους αραιώσεως του Ostwald. 3. Χρησιμοποιούμε τις προσεγγίσεις αν αυτές ισχύουν. 4. Για την εύρεση των ρη, ροη ενός διαλύματος στους 5 C, χρησιμοποιούμε τις σχέσεις: 4.. ρη = -log [Η 3 Ο + ], 4.. ροη = -log [ΟΗ - ] 4.3. ρη + ροη = Κ α, b = α C 5. βαθμός ιοντισμού α είναι αντίστροφος ανάλογος με την συγκέντρωση C. Έτσι όταν αραιώνουμε ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη η συγκέντρωση του μειώνεται και ο βαθμός ιοντισμού αυξάνεται. 6. Για τη σύγκριση δύο ηλεκτρολυτών συγκρίνουμε τις αντίστοιχες Κ α, ή Κ b στην ίδια θερμοκρασία. Όσο πιο μεγάλη είναι η τιμή τους τόσο πιο ισχυρός είναι ο ηλεκτρολύτης. Γ. Υδατικά διαλύματα αλάτων. Το υδατικό διάλυμα ενός άλατος μπορεί να είναι όξινο, αλκαλικό ή ουδέτερο. α) Τα όξινα υδατικά διαλύματα αλάτων προέρχονται από την εξουδετέρωση ενός ισχυρού οξέος και μιας ασθενούς βάσης. Παράδειγμα αποτελεί το NH 4 C. Αρχικά υφίσταται διάσταση μέσα στο νερό: NH 4 C ΝΗ C - 70

3 και στην συνέχεια το οξύ ΝΗ 4 + αντιδρά με το Η Ο δίνοντας Η 3 Ο +. ΝΗ Η Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο + Έτσι το τελικό υδατικό διάλυμα του NH 4 C είναι όξινο διάλυμα. β) Τα βασικά υδατικά διαλύματα αλάτων προέρχονται από την εξουδετέρωση ενός ασθενούς οξέος και μιας ισχυρής βάσης. Παράδειγμα αποτελεί το CH 3 COONa. Αρχικά υφίσταται διάσταση μέσα στο νερό: CH 3 COONa CH 3 COO - +Na + και στην συνέχεια η βάση CH 3 COO - αντιδρά με το Η Ο δίνοντας ΟΗ -. CH 3 COO - + Η Ο CH 3 COOΗ + ΟΗ - Έτσι το τελικό υδατικό διάλυμα του CH 3 COONa είναι βασικό διάλυμα. γ) Τα ουδέτερα υδατικά διαλύματα αλάτων προέρχεται από την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάσης. Παράδειγμα αποτελεί το NaCl. Υφίσταται διάσταση μέσα στο νερό: NaCl Na + + Cl -. Στην συνέχεια ούτε τα ιόντα Na + ούτε τα ιόντα Cl - αντιδρούν με το Η Ο και έτσι τα διαλύματα τους είναι ουδέτερα αφού δεν διαταράσσεται η ισορροπία ιοντισμού του νερού. Τρόπος επίλυσης των ασκήσεων. Προσδιορίζουμε τη συγκέντρωση του άλατος.. Γράφουμε την αντίδραση της πλήρους διάστασής του μέσα στο νερό 3. Προσδιορίζουμε πιο από τα ιόντα του είναι ασθενής οξύ ή ασθενή ς βάση κατά Brönsted & Lowry. Αυτό γίνεται είτε από την ύπαρξη της σταθεράς διάστασης ή ιοντισμού κάποιου από αυτά στα δεδομένα του προβλήματος, είτε του συζυγούς του ζεύγους. 4. Καταρτίζουμε τον πίνακα με τις μεταβολές. 5. Κάνουμε τη χρήση της σχέσης Κ α K b = K w που συνδέει της σταθερές ιοντισμού συζυγούς οξέος και βάσης., αν αυτό επιβάλλεται από τα δεδομένα του προβλήματος. Λυμένα παραδείγματα Τα ισχυρά οξέα και οι ισχυρές βάσεις θεωρούμε πως έχουν βαθμό ιοντισμού 0%. 7

4 Ιοντισμός ασθενών οξέων βάσεων. 0,0 mol NH 3 διαλύονται σε Η Ο. Ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι 0mL. Να υπολογίσετε: Α. το βαθμό ιοντισμού της NH 3. Β. Το ρη του διαλύματος στους 5 0 C. Δίνεται K b (NH 3 ) = -4 (στους 5 0 C). Απάντηση Η αρχική συγκέντρωση της ΝΗ 3 είναι: n [ NH3] [ NH3] V M 0,0 0, Είναι προτιμότερο να μετατρέπουμε τους δεκαδικούς σε δυνάμεις του. Γίνονται πιο εύκολα οι πράξεις. Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως του Ostwald έχουμε: K b ac a Επειδή K b [ NH ] 3 4 3, ισχύει η προσέγγιση: a. Οπότε: Kb [ ] Kb a [ NH3] a a NH3 a a 3, 5-4 Η τετραγωνική ρίζα των δυνάμεων του προσδιορίζεται εύκολα αν διαιρέσουμε τη δύναμη με το. Άλλος ένας λόγος για να χρησιμοποιούμε τις δυνάμεις του. β) από την αντίδραση ιοντισμού της αμμωνίας στο νερό έχουμε: Συγκέντρωση NH 3 +HO + - NH 4 +OH Αρχικά Αντιδρούν/παράγονται - -,5 - = - -,5 + -,5 + -,5 Μένουν σε ΚΧΙ - - -,5 -,5 -,5 7

5 Από τον πίνακα προκύπτει πως: [ΟΗ - ]= -,5 Μ. Άρα:,5 [ OH ] log[ OH ] poh (),5, 5 ( ) ph poh 4 ph,5 4 ph,5. Σε ποιο τελικό όγκο πρέπει να αραιώσουμε ένα υδατικό διάλυμα 00 ml διαλύματος αμμωνίας με [ΝΗ 3 ]=Μ, ώστε να προκύψει διάλυμα με ροη=9. Δίνεται K b (NH 3 ) = -5 (στους 5 0 C). Απάντηση Η πορεία του πειράματος αποδίδεται στο σχήμα: [NH 3 ]=M όγκος [NH διαλύματος 3 ]=M V [NH 3 ]=M [NH 3 ]=xm όγκος διαλύματος V Έστω ότι προσθέτουμε V ml νερού. Ο όγκος του νέου διαλύματος V είναι μεγαλύτερος από τον αρχικό του όγκο V και προφανώς η νέα του συγκέντρωσή είναι μικρότερη. Προσδιορίζουμε τη νέα αυτή συγκέντρωση [ NH 3] : [ NH ] V [ NH3] V [ NH3] V V [ NH ] 3 3 () Στο αραιωμένο διάλυμα έχουμε: poh 5 log[ OH ] 5 () 5 [ OH ] M Βρίσκουμε τη συγκέντρωση των ανιόντων ΟΗ - στο αραιωμένο διάλυμα. Από την αντίδραση ιοντισμού της αμμωνίας του αραιωμένου διαλύματος στο νερό έχουμε: 73

6 Συγκέντρωση (Μ) NH 3 +HO + - NH 4 +OH Αρχικά x 0 0 Αντιδρούν/παράγονται Μένουν σε ΚΧΙ x Την προσδιορίσαμε στη σχέση (). Είναι προτιμότερο να προσδιορίζουμε όσες ποσότητες μπορούμε πριν τη χρήση του πίνακα, προκειμένου να μην περιέχονται σ αυτόν πολλοί άγνωστοι. Για τη σταθερά ιοντισμού της αμμωνίας και την παραπάνω χημική ισορροπία ισχύουν: K b [ NH ] [ OH ] ( ) [ ] NH3 x x x [ NH ] M (3) M L (),(3) L 4 V V 5 L Άρα πρέπει να προσθέσω: V V V L L L νερό ,8 Βρίσκουμε τον τελικό όγκο V του αραιωμένου διαλύματος. 3. Αν στο υδατικό διάλυμα Δ που περιέχει αμμωνία συγκέντρωσης 0,3Μ και όγκου 0mL και έχει βαθμό ιοντισμού α = -, προσθέσουμε 900mL νερού, πόσος θα είναι ο νέος βαθμός ιοντισμού της αμμωνίας; Απάντηση Σύμφωνα με το νόμο αραιώσεως των διαλυμάτων θα ισχύει: [ NH ] V [ NH V NH [ [ NH ] 3 3 3] [ 3] V 3 NH3] [ NH3] 3 0 M Σύμφωνα με το νόμο του Ostwald, για το αρχικό και το αραιωμένο διάλυμα ισχύουν: [ NH3] a K b [ ] [ ] NH a NH a [ NH3] a Kb V 3 3 [ NH ] 3 a 3 a a [ NH3] 3 a a,5 0, 5 Λόγω της αραίωσης του διαλύματος, περιμέναμε ο νέος βαθμός ιοντισμού να είναι μεγαλύτερος του αρχικού. 74

7 Υδατικά διαλύματα αλάτων. 4. Να βρεθεί το ph υδατικού διαλύματος ΝΗ 4 Cl με συγκέντρωση - Μ. Δίνεται K b (NH 3 ) = -6 (στους 5 0 C). Απάντηση Γράφουμε την αντίδραση διάστασης του άλατος: 4 4 M M M NH Cl NH Cl Από τα ιόντα που παράγονται, το NH 4, αντιδρά με το νερό: NH H O NH H O Βρίσκουμε τη σταθερά του οξέος NH 4 : K K K K K K K 4 W 8 W a b a a 6 a () Kb Συντάσσουμε τον πίνακα της αντίδρασης του οξέος NH 4 με το νερό: Συγκέντρωση (Μ) + NH 4 +HO NH 3 +H O Αρχικά Αντιδρούν/παράγονται -x +x +x Μένουν σε ΚΧΙ - -x x x 3 + K a [ NH ] [ H O ] x [ ] x () NH4 Επειδή K a 4 [ NH ] 8 6, ισχύει η προσέγγιση x (3) x (),(3) 8 8 x x (4) 5 x [ H3O ] M Ισχύει: ph H O 5 log[ 3 ] log 5 5. Αναμιγνύονται 0mL διαλύματος ΗF με συγκέντρωση 0,Μ με 0mL διαλύματος ΚΟΗ με συγκέντρωση 0,Μ. Να προσδιοριστεί το ρη στο τελικό διάλυμα. Απάντηση 75

8 Από το νόμο της αραίωσης διαλυμάτων προσδιορίζουμε τις νέες συγκεντρώσεις των ΗF και ΚΟΗ στο τελικό διάλυμα: [ HF] V [ HF] ( V V ) [ HF] [ HF] ( V V ) [ HF] M [ HF] V ( V V ) [ KOH ] V [ KOH ] ( V V ) [ KOH ] [ KOH ] [ KOH ] M [ KOH ] Οι δύο παραπάνω ηλεκτρολύτες δίνουν αντίδραση εξουδετέρωσης: HF KOH KF H O ( aq) M M M Το άλας που παράγεται υφίσταται διάσταση σύμφωνα με την αντίδραση: KF K F ( aq) M M M Από τα παραγόμενα ιόντα το F - αντιδρά με το νερό, σύμφωνα με την αντίδραση: V - Συγκέντρωση (Μ) F +HO HF - +OH Αρχικά Αντιδρούν/παράγονται -x +x +x Μένουν σε ΚΧΙ - -x x x Βρίσκουμε τη σταθερά του ιόντος: F : K K K K K K K 4 W 4 W a b b b b () Ka K b [ HF] [ OH ] x [ F ] x 4 () Επειδή K b [ F ] 4 3, ισχύει η προσέγγιση x (3) x (),(3) x x,5 x [ OH ] M (4),5 Ισχύει: poh log[oh ] log,5. Άρα: ph 4 poh ph 4,5,5 76

9 Ασκήσεις: Ισχυρά οξέα και βάσεις -. Να υπολογίσετε το ρη στις παρακάτω περιπτώσεις: α. Διαλύματος HI 0, Μ. β. L διαλύματος που περιέχει 0, mol HN0 3. γ. 0 ml διαλύματος που περιέχει 0,00 mol ΝαΟΗ. δ. ΔιαλύματοςNαOH -3 Μ. Απ.α.,β.,γ.,δ.. -. Να υπολογιστεί το ρη των παρακάτω διαλυμάτων: α. HCI συγκέντρωσης 0,0 Μ β. ΚΟΗ συγκέντρωσης 0, Μ. γ. ΗΝ0 3 περιεκτικότητας 5,04-3 % w/w με πυκνότητα ρ =,5 g/ml. δ. Ισχυρού οξέος ΗΔ (M r = ) περιεκτικότητας 0, % w/w με πυκνότητα ρ =, g/ml. ε. ΗBr περιεκτικότητας 0,8 % w/v. στ. NaOH περιεκτικότητας 0,4% w/v. ζ. Ba(OH) περιεκτικότητας 0,855% w/v. η. Mg(OH) περιεκτικότητας,9% w/v. Aπ. α., β. 3, γ. 3, δ., ε., στ. 3,ζ. 3, η Σε μια ποσότητα νερού διαλύονται πλήρως 44,8 L αερίου HCI σε STP, με αποτέλεσμα να προκύψει διάλυμα όγκου 0 L. Ποιο είναι το ρη του διαλύματος; Απ. -4. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση c Μ διαλύματος HBr με ρη =. Απ. c = 0,0 Μ -5. Ποια είναι η Molarity διαλύματος NaOH με ρη = ; Απ. c = 0,0 Μ -6. α. Να υπολογιστεί η % w/w περιεκτικότητα διαλύματος NaOH με ρη = 3 και ρ =,8g/mL. β. Να υπολογιστεί η % w/v περιεκτικότητα διαλύματος Ca(OH) με ροη =. Απ. α. 0,35% w/w, β. 0,037% w/v. -7. Να υπολογιστεί το ρη των παρακάτω διαλυμάτων: α. Διαλύουμε σε ποσότητα νερού 0,8 g NaOH και 4,48 g ΚΟΗ με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα όγκου L. β. Διαλύουμε σε ποσότητα νερού,4 g HΙ και,6 g HBr με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα όγκου L. Απ. α., β.. Παρασκευή διαλυμάτων -8. Διαβιβάζουμε 67 ml αέριου HBrμετρημένα σε STP σε 3 L Η Ο, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα (Δ Ι ). Να υπολογιστεί το ρη του διαλύματος (Δ ), αν θεωρηθεί ότι η προσθήκη του αερίου δεν επηρεάζει τον όγκο του νερού. Απ. 77

10 Αραίωση διαλυμάτων -9. Σε ορισμένο όγκο διαλύματος (Δ ) NaOH 0,0 Μ προσθέτουμε νερό με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα (Δ ) όγκου L με ρη ίσο με. Να βρεθεί ο όγκος του αρχικού διαλύματος (Δ ). Απ. L -. Διαβιβάζουμε 67 ml αέριου HBr μετρημένα σε STP σε 3 L Η Ο, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα (Δ Ι ). Σε ποια οριακή τιμή τείνει το ρη του διαλύματος (Δ ) με πρακτικά άπειρη αραίωση; Να αιτιολογηθεί η απάντηση σας. Απ Να υπολογιστεί το ρη διαλύματος, το οποίο προκύπτει με την αραίωση: α. 00 ml διαλύματος HCI 0, Μ και HBr 0,4 Μ μέχρι του όγκου του L. I β. 0 ml διαλύματος, το οποίο περιέχει NaOH περιεκτικότητας 0,04% w/v και Ca(OH) περιεκτικότητας 0,48% w/v, μέχρι του όγκου των 500 ml. Aπ. α.,β.. -. x L αερίου HCI (σε STP) διαλύονται σε νερό και προκύπτει διάλυμα (Δ Ι ) όγκου 500mL. ml από το διάλυμα (Δ ) αραιώνεται με νερό σε όγκο 0 ml. Το τελικό διάλυμα (Δ ) έχει ρη =. Ποια είναι η τιμή του x; Απ., L -3. Σε L διαλύματος ΗΝ0 3 με ρη = προσθέτουμε 98 L νερού και παίρνουμε 00 L διαλύματος. Ποιο είναι το ρη του αραιωμένου διαλύματος; Απ α. Σε ποιον όγκο πρέπει να αραιώσουμε 5 ml διαλύματος NaOH ρη =, για να προκύψει διάλυμα με ρη = ; β. Πόσα ml νερού πρέπει να προσθέσουμε σε 0 ml διαλύματος υπερχλωρικού οξέος με ρη =, για να προκύψει διάλυμα με ρη = 3; Aπ. α.500 ml, β. 80 m L. -5. Σε ποιον όγκο πρέπει να αραιώσουμε ml διαλύματος ΚΟΗ συγκέντρωσης 0, Μ, να μεταβληθεί το ρη του κατά μία μονάδα; Απ. 4 L -6. Πόσα ml νερού πρέπει να προσθέσουμε σε 50 ml διαλύματος ΗΝ0 3 0,63% w/v,για να μεταβληθεί το ρη του αρχικού διαλύματος κατά δύο μονάδες; Απ ml -7. Σε x ml διαλύματος Ca(OH), περιεκτικότητας 0,037% w/v, προσθέτουμε 9,9 L Η 0.Το ρη του αρχικού διαλύματος μεταβλήθηκε κατά δύο μονάδες. Να υπολογιστεί η τιμή του χ. Απ. x= 0mL Συμπύκνωση -8. Σε L διαλύματος ΚΟΗ 0,0 Μ προσθέτουμε 5,04 g ΚΟΗ, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Να υπολογιστεί το ρh του τελικού διαλύματος. Απ. α Σε L διαλύματος NaOH με ρη = προσθέτουμε 3,6 g NaOH, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Να προσδιοριστεί το ρη του τελικού διαλύματος. Απ. -0. L διαλύματος (Δ) ΚΟΗ με ρη = θερμαίνονται με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα (Δ3) όγκου 0, L. Να υπολογιστεί το ρη του τελικού διαλύματος (Δ3). Απ

11 Ανάμειξη -. Να υπολογιστεί το ρη διαλύματος(δ ) HBr, το οποίο προκύπτει με την προσθήκη400 ml νερού σε 0 ml διαλύματος (Δ ) HBr0,5 Μ. Απ.α.. -. Να υπολογιστεί το ρη διαλύματος, το οποίο προκύπτει με την ανάμειξη: α. 00 ml διαλύματος(δ )ΗCl 0, Μ με 800 ml διαλύματος (Δ) HCI,5 Μ. β. 0 ml διαλύματος (Δ ) NaOH 0,05 Μ με 400 ml διαλύματος (Δ ) NaOH 0,5 Μ. Απ.α.0,β Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε διάλυμα (Δ) HCI με ρη = και διάλυμα (Δ) HCI με ρη = 3, για να πάρουμε διάλυμα(δ3) HCI με ρη = ; ΑΠ. : -4. α. Αναμειγνύουμε L διαλύματος Ca(OH) (ρη = 3) με 3 L διαλύματος Ca(OH) περιεκτικότητας 4,8% w/v. Να βρεθεί η τιμή του ρη του τελικού διαλύματος. β. ΑναμειγνύουμεV Lδιαλύματος (Δ) ΗΝΟ 3 ρη = με V L διαλύματος (Δ ) ΗΝ0 3 συγκέντρωσης 0,37 Μ. Αποτέλεσμα της προσθήκης είναι να προκύψει διάλυμα (Δ3) με ρη =. Να βρεθεί ο λόγος V :V γ. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε διάλυμα υδροξειδίου του βαρίου (Ba(OH) ), το οποίο έχει ρη = 3 με διάλυμα Ba(OH), το οποίο έχει ρη =, για να προκύψει διάλυμα Ba(OH) με ρη = ; δ. Αναμειγνύουμε V ml διαλύματος ΚΟΗ (pη = ) με V ml διαλύματος NaOH,48% w/v με αποτέλεσμα να σχηματίζονται 400 ml διαλύματος με ρη = 3. Να υπολογιστούν οι όγκοι V και V. Aπ. α. 4, β. 3:,γ. :, δ. 300 ml, 0mL. -5. Να υπολογιστεί το ρη του διαλύματος(δ3) που προκύπτει με την ανάμειξη 400 ml διαλύματος (Δ) ΗΝ0 3 (ρη = ) με 0 ml διαλύματος (Δ) HCIO 4 συγκέντρωσης 4,6 Μ.ΑΠ. ρη = 0-6. Διαθέτουμε δύο διαλύματα: Διάλυμα (Δ ): HCI με ρη =,Διάλυμα (Δ ): HCI 0,9 Μ και HBr 0,0 Μ. Αναμειγνύουμε 900 ml από το διάλυμα (Δ ) με0 ml από διάλυμα (Δ ). Να βρεθεί το ρη του τελικού διαλύματος (Δ3) που προκύπτει. ΑΠ. ρη = -7. Σε 400 ml διαλύματος (Δ ) Ca(OH) με ρη = 3 προσθέτουμε 0 ml διαλύματος (Δ ) Ca(OH) Μ. Στο διάλυμα (Δ 3 ) που σχηματίστηκε προσθέτουμε ποσότητα στέρεου Ca(OH) χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Αν το τελικό διάλυμα (Δ 4 ) που προέκυψε έχει ρη = 4, να υπολογιστούν τα mol του στερεού Ca(OH) που προστέθηκαν. ΑΠ. 0,03 mol Νόμοι Ostwald Ασθενή οξέα & βάσεις -8. Να υπολογιστεί η τιμή της σταθεράς ιοντισμού K a ενός ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 0,0 Μ, αν ο βαθμός ιοντισμού είναι ίσος με 0,00. Απ. Ka =

12 -9. Ο βαθμός ιοντισμού ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ σε διάλυμα Μ είναι %. Ποια είναι η σταθερά ιοντισμού Ka του ΗΑ; Απ. Ka = Διάλυμα μεθανικού οξέος (HCOOH) συγκέντρωσης 0, Μ έχει ρη ίσο με,5. Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού του οξέος. Απ. Ka = Πόσα g αμμωνίας (ΝΗ 3 ) πρέπει να προστεθούν σε 0 ml νερού έτσι, ώστε να προκύψει διάλυμα με ρη = ; Δίνεται για την αμμωνία K b = --5. ΑΠ. 0,7 g -3. α. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση Η 3 Ο + διαλύματος μονοπρωτικού οξέος ΗΑ συγκέντρωσης Μ. Δίνεται η σταθερά ιοντισμού Ka του ΗΑ ίση με 0,9. β. Να υπολογιστεί το ρη διαλύματος μονοπρωτικού οξέος ΗΒ συγκέντρωσης 0, Μ. Δίνεται για το ΗΒ Ka = --. Δίνεται log3 = 0,48. Απ. α. [Η 3 Ο + ] = 0,6 Μ, β. ρη =, Ασθενές μονοπρωτικό οξύ παρουσιάζει σε διάλυμα του βαθμό ιοντισμού ίσο με 0,00, ενώ το μείγμα της ισορροπίας περιέχει,9-3 mg Η 3 Ο + ανά ml διαλύματος. Να υπολογιστούν: α. η αρχική συγκέντρωση c του οξέος, β. η σταθερά ιοντισμού Ka του οξέος. Απ. α. c = 0, Μ, β Πόσα ml διαλύματος CH 3 CΟΟH 0, Μ περιέχουν την ίδια ποσότητα κατιόντων Η 3 Ο + με αυτή που περιέχουν ml διαλύματος HCI 0,05Μ; Δίνεται K a (CH 3 COOH) = --5. Απ. 500 ml -35. Μονοπρωτικό οξύ ΗΑ ιοντίζεται κατά 4% σε διάλυμα του 0, Μ. α. Ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ σε διάλυμα του 0,05 Μ θα είναι μικρότερος ή μεγαλύτερος Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. β. Να υπολογίσετε το βαθμό ιοντισμού στο διάλυμα του ΗΑ 0,05 Μ. ΑΠ. α. Μεγαλύτερος, β. 0, Ορισμένος όγκος διαλύματος ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ Μ αραιώνεται σε τετραπλάσιο όγκο. Να βρεθεί ο λόγος των βαθμών ιοντισμού του οξέος στα δύο διαλύματα (α < 0,0). Απ. : -37. Σε 5 ml διαλύματος ασθενούς μονόξινης βάσης Β Μ με K b = --6 προσθέτουμε 75 ml Η Ο και παίρνουμε 0 ml διαλύματος. Ποιος ο λόγος των βαθμών ιοντισμού α : α της βάσης Β στα δύο διαλύματα; Απ. : -38. Διαθέτουμε διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ Μ με Ka = -6. Σε ml του διαλύματος προσθέτουμε 990 ml Η 0 και παίρνουμε 00 ml διαλύματος. Ποιο είναι το ρη του αραιωμένου διαλύματος; Απ. β. 4, -39. Αναμειγνύουμε V L διαλύματος ασθενούς μονοπρωτικής βάσης (ΝΗ 3 ) με V L Η Ο. Στο αραιωμένο διάλυμα η αμμωνία παρουσιάζει τριπλάσιο βαθμό ιοντισμού. Αν ο βαθμός ιοντισμού της αμμωνίας παραμένει μικρότερος οπό 0,, να βρεθεί ο λόγος V : V. Απ. :8-40. α. Να υπολογιστεί ο βαθμός ιοντισμού μονοπρωτικού οξέος ΗΑ σε διάλυμα (Δ ) συγκέντρωσης 0, Μ. Δίνεται η σταθερά ιοντικού Ka = 0,05. 80

13 β. 5 L του διαλύματος (Δ ) θερμαίνονται με αποτέλεσμα να εξατμίζεται νερό και να προκύπτει διάλυμα (Δ) όγκου 0, L. Να υπολογιστεί η [Η 3 Ο + ] του τελικού διαλύματος (Δ ). ΑΠ. α. 0,5, β. 0,5 Μ. -4. Διαθέτουμε 800 ml διαλύματος CH 3 COOH συγκέντρωσης 0, Μ (Ka = -5 ). Στην ποσότητα του διαλύματος προσθέτουμε 0,4 mol καθαρού CH 3 COOH χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος. α. Να εξηγήσετε πώς θα μεταβληθούν ο βαθμός ιοντισμού του οξέος, τα mol των Η και η [Η ]. Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. β. Στο αρχικό και στο τελικό διάλυμα να προσδιοριστούν: i. ο βαθμός ιοντισμού του CH 3 COOH, ii. τα mol των Η 3 Ο +, iii. η [Η 3 Ο + ]. ΑΠ. β. i. α=0,0, α = 0,005, ii.8-4 mol,,6-3 mol, iii. -3 Μ, --3 Μ -4. Η μεθυλαμίνη (CH 3 NH ) είναι ασθενής μονοπρωτική βάση. α. Να γραφεί η αντίδραση ιοντισμού της και να προσδιοριστούν τα συζυγή ζεύγη. β. Για τον προσδιορισμό της σταθεράς K b της μεθυλαμίνης διαλύθηκαν 5,5 g αυτής στο νερό και σχηματίστηκε διάλυμα (Δ ) όγκου L. Στη συνέχεια προσδιορίστηκε το ρη του διαλύματος και βρέθηκε ίσο με,5. Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού K b. γ. Πόσα g CH 3 NH πρέπει να προστεθούν στο L του παραπάνω διαλύματος (Δ ), για να έχουμε στο τελικό διάλυμα (Δ ) που θα προκύψει,5 - Μ ιόντων Η 3 Ο + ; Απ. β. Kb = -5, γ.9,3g Για την εκτέλεση ενός πειράματος χρειαζόμαστε L διαλύματος (Δ 3 ) CH 3 NH με [ΟΗ - ] = -3 Μ. Στη διάθεση μας έχουμε δύο διαλύματα CH 3 NH 0, Μ (διάλυμα Δ ) και 0,0 Μ (διάλυμα Δ ). α. Πόσα L από το κάθε διάλυμα (Δ ) και (Δ ) που διαθέτουμε πρέπει να αναμείξουμε, για να παρασκευάσουμε το διάλυμα (Δ 3 ) που χρειαζόμαστε; β. Να υπολογιστεί στο διάλυμα (Δ 3 ) που παρασκευάστηκε ο βαθμός ιοντισμού της μεθυλαμίνης (CH 3 NH ). Δίνεται για τη μεθυλαμίνη (CH 3 NH ): K b = -5. Απ. α. V =0,75 L,V =,5L, β. α = 0, Να βρεθεί η αναλογία των όγκων με την οποία πρέπει να αναμείξουμε διάλυμα (Δ ) ΗΑ με ρη = 3 με ένα άλλο διάλυμα (Δ ) ΗΑ με ρη = 4 έτσι, ώστε να προκύψει διάλυμα (Δ 3 ) ΗΑ με συγκέντρωση -4 Μ ιόντων Η 3 Ο +. Το Η Α είναι ασθενές μονοπρωτικό οξύ με σταθερά ιοντισμού Ka = Ο -5.Απ.V :V = : -45. Σε ένα διάλυμα (Δ ) αρκετά ασθενούς Ι οργανικού μονοπρωτικού οξέος (έστω ΗΔ) θέλουμε να μειώσουμε τη [Η ] κατά 50 %. Πόσα L νερού πρέπει να προσθέσουμε σε L του διαλύματος (Δ ), για να πετύχουμε τη μείωση αυτή; Απ. 3 L -46. Σε διάλυμα (Δ ) άλατος NaA 0,0 Μ ο λόγος [Η 3 Ο + ]: [ΟΗ - ] έχει τιμή -4. Πόσα L νερού. πρέπει να προστεθούν σε L του διαλύματος (Δ ), για να προκύψει διάλυμα (Δ ) στο οποίο η τιμή του παραπάνω λόγου να είναι ίση με - ; Απ. 99L 8

14 Διαλύματα Αλάτων -47. Έχουμε 5 L διαλύματος NaCI 0, Μ. Ποιο είναι το ρη του διαλύματος; Απ Ποιο είναι το ρη διαλύματος NH 4 CI συγκέντρωσης 0, Μ; Δίνεται K b (NH 3 ) = --5. Απ Να υπολογιστεί το ρη των παρακάτω διαλυμάτων: α. Διάλυμα άλατος NaA 0,0 Μ. Δίνεται για το HAK a = -8. β. Διάλυμα αιθανικού νατρίου (CH 3 COONa) Μ. Δίνεται για το CH 3 COOH Ka = -5. γ. Διάλυμα χλωριούχου αμμωνίου (NH 4 CI) περιεκτικότητας 0,535% w/v. Δίνεται για την αμμωνία Kb = --5. δ. Διάλυμα μεθανικού νατρίου (HCOONa) περιεκτικότητας,7% w/w με πυκνότητα ρ =,5 g/ml. Δίνεται για τα μεθανικά ανιόντα (HCOO - ) Kb = -. Απ. α., β. 9,5, γ. 5, δ. 8, Σε 00 ml Η 0 προσθέτουμε,36 g HCOONa. Ποιο είναι το ρη του διαλύματος που Προκύπτει; Δίνεται Ka(HCOOH) = -4. Απ. 8,5-5. Σε ποιον όγκο πρέπει να αραιωθούν 50 ml διαλύματος CH 3 COONa συγκέντρωσης 0, Μ, ώστε να μεταβληθεί το ρη κατά μία μονάδα; Δίνεται για το συζυγές οξύ ότι pk a = 5. Απ. 5 L -5. α. Να υπολογιστεί η τιμή του ρη δια λύματος (Δ ) KCIO περιεκτικότητας 9,05% νν/ν. Δίνεται για τα CIO - ότι Kb = -5. β. Σε χ L του διαλύματος (Δ ) προσθέτουμε y L νερού. Στο αραιωμένο διάλυμα (Δ) το ροη του διαλύματος έχει μεταβληθεί κατά μισή μονάδα. Να βρεθεί ο λόγος χ: y. Απ.α. ρη=,5, β. χ: y = :9. Σύγκριση ισχύος ηλεκτρολυτών -53. Σε υδατικό διάλυμα CH 3 COOH 0, Μ ο βαθμός ιοντισμού του οξικού οξέος είναι %. Η συγκέντρωση [Η ] σε υδατικό διάλυμα HCOOH Μ είναι -- Μ. Ποιο από τα δύο οξέα είναι πιο ισχυρό, αν οι μετρήσεις έγιναν στην ίδια θερμοκρασία; Απ. HCOOH -54. Υδατικό διάλυμα ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ (Μ Γ = 46) περιεκτικότητας 0,04% w/w (ρ =,5 g/ml) έχει συγκέντρωση [Η 3 Ο + ] ίση με --3 Μ. Υδατικό διάλυμα ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΒ 0,0 Μ έχει βαθμό ιοντισμού 0,05. Ποιο από τα δύο οξέα είναι ισχυρότερο; ΑΠ. ΗΑ -55. Διαθέτουμε δύο διαλύματα: Διάλυμα άλατος NaA 0,0 Μ με [OH] = -5 Μ και βαθμό ιοντισμού α < 0,. Διάλυμα άλατος ΝαΔ 0,0 Μ με [ΟΗ - ] = -4 και βαθμό ιοντισμού α < 0,. α. Ποια βάση Α - και Δ - ιοντίζεται περισσότερο: β. Ποιο από τα συζυγή οξέα ΗΑ και ΗΔ είναι ισχυρότερο;απ. α. Δ -, β. ΗΑ. Αντίδραση μέσα στο διάλυμα -56. Διαλύουμε,8 g του μονοπρωτικού οξέος ΗΑ σε νερό με αποτέλεσμα να σχηματίζεται διάλυμα (Δ) όγκου L. Δίνονται i. : η [H 3 Ο + ] του διαλύματος (Δ ) είναι ίση με -4 Μ και 8

15 ii. για την πλήρη εξουδετέρωση του L του διαλύματος (Δ ) απαιτούνται 0 ml διαλύματος (Δ ) NaOH 0,5 Μ. Να υπολογιστούν: α. η σχετική μοριακή μάζα (Μ r ) του ΗΑ, β. η σταθερά ιοντισμού K a, γ. ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ στο διάλυμα (Δ ). ΑΠ. α. 80, β. Ka= -6, γ. 0, Για ένα διάλυμα (Δ ) ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ γνωρίζουμε ότι: α. Ορισμένος όγκος του διαλύματος (Δ ) απαιτεί για πλήρη αντίδραση τετραπλάσιο όγκο διαλύματος (Δ ) ΚΟΗ 0,05 Μ. β. Το διάλυμα παρουσιάζει ρη ίσο με 3. Να υπολογιστεί από τα δεδομένα αυτά η σταθερά ιοντισμού K a του οξέος Απ. K a = α. Υδατικό διάλυμα (Δ ) όγκου 50 ml περιέχει 0, mol/l ιόντων ΝΗ 4 + και έχει ρη = 5. Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού K a. β. Πόσα g ιόντων ΟΗ - απαιτούνται για την πλήρη εξουδετέρωση του διαλύματος (Δ ) των κατιόντων αμμωνίου; γ. Να υπολογιστεί το ρη του διαλύματος (Δ ) που προέκυψε από την εξουδετέρωση, αν με προσθήκη νερού ο όγκος γίνει,5 L. Απ. α. K a = -9, β. 0,45g γ., Αναμειγνύουμε 400 ml διαλύματος CH 3 COOH 0,5 Μ με 600 ml διαλύματος NaOH /6Μ. Στο τελικό διάλυμα που προκύπτει να υπολογιστεί ο λόγος [Η 3 Ο + ] : [ΟΗ - ]. Δίνεται για τα CH 3 COO - ότι K b = -9. Απ. -4 Μ -60. Αναμειγνύουμε L διαλύματος HCI 0,5 Μ με 4 L διαλύματος ΝΗ 3 0,5 Μ. Να υπολογιστεί το ρη του τελικού διαλύματος. Δίνεται για την ΝΗ 3 ότι K b = -5. ΑΠ. ρη = 5-6. Διαθέτουμε 00 ml διαλύματος (ΔΙ) ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ. α. Να βρεθεί η τιμή της σταθεράς ιοντισμού Ka του οξέος, αν το διάλυμα (Δ ) έχει ρη = 4 και το οξύ ιοντίζεται κατά %. β. i. Να υπολογιστούν τα ml διαλύματος (Δ ) υδροξειδίου του ασβεστίου (Ca(OH) ) συγκέντρωσης 0, Μ που απαιτούνται, για να αντιδράσουν πλήρως με τα 00 ml του διαλύματος (Δ ). ii. Στο διάλυμα (Δ 3 ) που προέκυψε από την εξουδετέρωση γίνεται προσθήκη νερού και προκύπτει διάλυμα (Δ 4 ) όγκου L. Να υπολογιστεί το ρη του τελικού διαλύματος (Δ 4 ). ΑΠ. α. Ka = -6, β. i. ml, ii. ρη = 8, L διαλύματος (Δ ) μονοπρωτικού οξέος Η Α (ρη = 3) εξουδετερώνονται πλήρως από 8L διαλύματος (Δ ) NaOH /90 Μ. Να υπολογιστεί το ρη του τελικού διαλύματος (Δ3) που προέκυψε Υδατικό διάλυμα Δ όγκου 4L περιέχει 0, mol ΝΗ 3 και έχει ρη =. Απ. ρη = 8,5 α. Να υπολογίσετε το βαθμό ιοντισμού της ΝΗ 3 στο διάλυμα Δ και τη σταθερά ιοντισμού K b της ΝΗ 3. 83

16 β. Στο διάλυμα Δ προσθέτουμε υδατικό διάλυμα HCI 0, Μ μέχρι να εξουδετερωθεί πλήρως η ΝΗ 3, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ. Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος HCI που απαιτήθηκε. γ. Το διάλυμα Δ αραιώνεται με νερό και προκύπτει διάλυμα Δ 3 όγκου 0 L. Να υπολογίσετε το ρη του διαλύματος Δ 3. Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 5 C, όπου Κ w = -4. ΑΠ. α. α = 0,0, K b =. -5, β. V = L, γ. ρη = Υδατικό διάλυμα (Δ) όγκου 600 ml περιέχει 36 g κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος (RCOOH, όπου R = C v H ν+, ν > 0). Ο βαθμός ιοντισμού του οξέος στο διάλυμα είναι α = -,5 και το διάλυμα έχει ρη =,5.. α. Να υπολογίσετε τη σταθερά ιοντισμούς του οξέος RCOOH. β. Να βρείτε το συντακτικό τύπο του οξέος RCOOH.. Στο διάλυμα (Δ ) προστίθενται,5l υδατικού διαλύματος (Δ ) NaOH 0,4 Μ. Το διάλυμα που προκύπτει, αραιώνεται σε τελικό όγκο 6L (διάλυμα Δ 3 ). Να υπολογίσετε το ρη του διαλύματος (Δ 3 ). 3. Στο διάλυμα (Δ 3 ) προστίθενται 0,6 mol HCI, χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος και προκύπτει διάλυμα (Δ 4 ). Να υπολογίσετε το ρη του διαλύματος (Δ 4 ). Απ.. α. K a = -5, β. CH 3 COOH,. ρη = 9,3. ρη = 3. Διερεύνηση -65. Πόσα γραμμάρια HCI πρέπει να προσθέσουμε σε L διαλύματος NaOH με ρη = 3, για να μεταβληθεί το ρη κατά μια μονάδα; (Θεωρούμε ότι το τελικό διάλυμα έχει όγκο L). Απ. 6,57 g Ασκήσεις με ρύθμιση ρη -66. α. Να υπολογιστεί ο βαθμός ιοντισμού του CH 3 COOH σε διάλυμα του συγκέντρωσης Μ. Ποια είναι η τιμή του ρη του διαλύματος; β. Σε ποια τιμή πρέπει να ρυθμιστεί το ρη του διαλύματος, έτσι ώστε να ιοντίζεται το CH 3 COOH σε ποσοστό 0,0%; Για το CH 3 COOH δίνεται ότι Ka = -5. Απ. α. α = 3,6-3, ρη =,5, β. ρη = Σε ένα διάλυμα που περιέχει ισχυρό οξύ προσθέτουμε ποσότητα ασθενούς μονοπρωτικής βάσης Β (K b = -3 ). Πόσα mol της Β πρέπει να προστεθούν σε 0,5 L του διαλύματος για να έχουμε τελικά -3 mol της Β στο διάλυμα; Το ρη του διαλύματος προσδιορίστηκε και βρέθηκε ίσο με. Απ., -3 mol 84