Επαναληπτικά δέντρα.. Ανόργανης στο ph. Στο παρακάτω διάγραμμα τα γράμματα Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ, Λ αναφέρονται σε υδατικά διαλύματα. Το διάλυμα Α έχει όγκο 00mL και ph = HCl 00mL Ca(OH) 2 900mLH2O 0,448L NH 0,56g KOH 0,74g έstp L H O Λ A B Γ Z, 206ml HBr έ, STP NaOH,8g CHCOOH Mg Δ E H Θ 900mlH O 2g 0,6g 2 Κ CH COOH, 6g 2 Να βρείτε το ph των διαλυμάτων Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ, Λ. Δίνεται: K K 0 bnh ach COOH 5 Oι σχετικές μοριακές μάζες: Ca(OH)2: 74, KOH: 56, NaOH: 40, CHCOOH: 60 και Ar(Mg):24 Με τη προσθήκη αερίων και στερεών δε μεταβάλλεται ο όγκος των διαλυμάτων. Κw = 0-4, log = 0,5 Επιτρέπονται οι προσεγγίσεις.
2. Στο παρακάτω διάγραμμα τα γράμματα Α, Β, Γ, Δ αναφέρονται σε υδατικά διαλύματα. Το διάλυμα Α περιέχει CHCOOH έχει ph = και όγκο L. ph = 9 CHCOOH ph=5 ph= molca(oh) x mol NaOH y mol NaOH 2 Δ A B Γ ph= 6 E z mol HCl ph=2,7 H k mol HCOOH Να βρείτε τις τιμές x, y, z, ω, k Δίνεται: K 0,K 0 ach COOH 5 4 ahcooh Οι προσθήκες ηλεκτρολυτών στα διαλύματα πραγματοποιούνται χωρίς μεταβολή του όγκου. Κw = 0-4, log = 0,5, log2 = 0, Επιτρέπονται οι προσεγγίσεις Απαντήσεις:. Διάλυμα B: ph = 2 Διάλυμα Δ: ph = 0 Διάλυμα Γ: ph = 9 Διάλυμα Ε: ph = Διάλυμα Κ: ph = 9 Διάλυμα Η: ph = 5 Διάλυμα Θ: ph = 5,5 Διάλυμα Ζ: ph = 0,5 Διάλυμα Λ: ph = 2. x = 0,05 y = 0,5 ω = 0,05 z = 0,075 k = 0,0
ΛΥΣΕΙΣ. Α Β Διάλυμα Α: Έστω CΑ η συγκέντρωση του ΗCl στο διάλυμα Α. (M) HCl + H2O HO + + Cl - C Α C Α C Α ph = [HO + ]=0,M C Α =0,M Διάλυμα Β: Μετά την αραίωση η συγκέντρωση του HCl θα είναι: 0,0, C C 0,0M (M) HCl + H2O HO + + Cl - C Β C Β C Β [HO + ] = CB = 0,0M ph = 2 Β Γ Η ΝΗ αντιδρά με το ΗCl.
NH HCl 0,448 0,02mol 22,4 0,0mol (mol) HCl + NH NH4Cl Αρχ. 0,0 0,02 Τελ. - 0,0 0,0 Συγκεντρώσεις στο διάλυμα Γ: [ΝΗ]=[ΝΗ4Cl]. To διάλυμα Γ είναι ρυθμιστικό οπότε: [ ] ph pka log pka 9 (NH 4) (NH 4) [ ] 4 αφού [ΝΗ]=[ΝΗ4Cl] Συνεπώς το διάλυμα Γ θα έχει ph = 9 Α Δ Στο διάλυμα Δ περιέχονται οι ηλεκτρολύτες ΗCl, HBr. Συγκεντρώσεις στο διάλυμα Δ: [HCl] 0,M 2,06 [HBr] 0,9 V 22,4 0, (M) HCl + H2O HO + + Cl - 0, 0, 0,
(M) HBr + H2O HO + + Br - 0,9 0,9 0,9 [HO + ] = 0, + 0,9 = M ph = 0 Δ Ε Το ΝαΟΗ αντιδρά με το ΗCl και το HBr. NaOH HCl HBr m 8 0,2 mol Mr 40 0,0 mol 0,09 mol (mol) HCl + NaOH NaCl + H2O Αρχ. 0,0 0,2 Τελ. - 0,9 0,0 (mol) HBr + NaOH NaBr + H2O Αρχ. 0,09 0,9 Τελ. - 0, 0,09 Συνεπώς στο διάλυμα Ε το οποίο θα έχει όγκο L περιέχεται NaOH το οποίο έχει συγκέντρωση: 0, [ NaOH] 0,M
Διάσταση του NaOH: (M) NaOH Na + + OH - 0, 0, [OH - ] = 0, M poh = ph = Οι ηλεκτρολύτες NaCl, NaBr που περιέχονται στο διάλυμα δεν επηρεάζουν το ph του διαλύματος επειδή τα ιόντα τους δεν αντιδρούν με το νερό. E K CH COOH NaOH m 6 0, mol Mr 60 0,mol (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + H2O Αρχ. 0, 0, Τελ. - - 0, Στο διάλυμα Κ περιέχεται το CHCOONa και τα ουδέτερα άλατα NaCl, NaBr που δεν επηρεάζουν το ph. [CHCOONa] = 0,Μ (M) CHCOONa CHCOO - + Na + 0, 0, 0,
(M) CHCOO - + H2O CHCOOH + OH - 0,-x x x 2 2 2 x x 9 x 5 K 0 x 0 poh 5 ph =9 bchcoo 0, x 0, 0, E H CH COOH NaOH m 2 0,2 mol Mr 60 0,mol (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + H2O Αρχ. 0,2 0, Τελ. 0, - 0, Στο διάλυμα H περιέχεται CHCOOH, CHCOONa και τα ουδέτερα άλατα NaCl, NaBr που δεν επηρεάζουν το ph. [CHCOONa] = 0,Μ και [CHCOOΗ] = 0,Μ Το διάλυμα είναι ρυθμιστικό:
[CH COO ] phpka log pka 5 CHCOOH CHCOOH [CH COOH] Οπότε το διάλυμα Η έχει ph = 5 A Λ Το Ca(OH)2 αντιδρά με το HCl. Ca(OH) 2 HCl m 0,74 0,0 mol Mr 74 0,0mol (mol) Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O Αρχ. 0,0 0,0 Α-Π 0,005 0,0 0,005 Τελ. 0,005-0,005 Στο διάλυμα Λ περιέχονται οι ηλεκτρολύτες CaCl2 και Ca(OH)2. Τo CaCl2 δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος αφού τα ιόντα του δεν αντιδρούν με το νερό. 0,005 [Ca(OH) ] 0,05M 2 0, (Μ) Ca(OH)2 Ca 2+ + 2OH - 0,05 0, [OH - ] =0,M poh = ph =
Γ Ζ Το ΚΟΗ αντιδρά με το NH4Cl. KOH NH Cl NH 4 m 0,56 0,0 mol Mr 56 0,0mol 0,0mol (mol) NH4Cl + KOH NH + KCl + H2O Αρχ. 0,0 0,0 0,0 Τελ. - - 0,02 0,0 Στο διάλυμα Ζ περιέχονται οι ηλεκτρολύτες ΝΗ και KCl. Το KCl δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος αφού τα ιόντα του δεν αντιδρούν με το νερό. 0,02 [NH ] 0,0M 2 (Μ) ΝΗ + Η2Ο ΝΗ4 + + ΟΗ - 0,0-x x x 2 2 2 x x 5 x,5 K 0 x 0 poh,5 ph = 0,5 b NH 0,0 x 0,0 0,0
Η Θ Το Mg αντιδρά με το CHCOOH. Mg m 0,6 0,025 mol Mr 24 0,mol CH COOH CH COONa 0,mol (mol) 2 CHCOOH + Mg (CHCOO)2Mg + H2 Αρχ. 0, 0,025 Α-Π. 0,05 0,025 0,025 0,025 Τελ. 0,05-0,025 0,025 Στο διάλυμα Θ περιέχονται οι ηλεκτρολύτες CHCOOH, (CHCOO)2Mg CHCOONa με συγκεντρώσεις: και [CHCOOH] =0,05M, [(CHCOO)2Mg] = 0,025M και [CHCOONa] = 0,M (M) (CHCOO)2Mg 2 CHCOO - + Mg 2+ 0,025 0,05 0,025 (M) CHCOONa CHCOO - + Na + 0, 0, 0,
To διάλυμα Θ χαρακτηρίζεται ρυθμιστικό: [CHCOOH] =0,05M και [CHCOO - ] =0,5M [CH COO ] 0,5 phpka log pka log 50,5 5,5 CHCOOH CHCOOH [CH COOH] 0,05 Συνεπώς το διάλυμα Θ έχει ph = 5,5 Τα ιόντα ΝaCl, NaBr που περιέχονται στο Θ δεν επηρεάζουν το ph. 2. Εύρεση συγκέντρωση στο διάλυμα Α (M) CHCOOH + H2O CHCOO - + HO + C - λ λ λ [ΗΟ] + = λ = 0-2 6 5 0 Ka 0 C0,M CHCOOH C C H προσέγγιση επιτρέπεται από εκφώνηση. Το NaΟΗ αντιδρά με το CHCOOH. Α Β CHCOOH + NaOH CHCOONa + H2O CH COOH NaOH 0,mol x mol Αν x = 0, τότε το διάλυμα Β θα περιέχει CHCOONa το οποίο έχει ph >7 αφού το CHCOO - που προκύπτει από τη διάσταση του CHCOONa αντιδρά με το νερό δίνοντας OH - Αν x > 0,, τότε το διάλυμα Β θα περιέχει NaOH/CHCOONa το οποίο έχει
ph >7 Οπότε το NaOH αντιδρά πλήρως και x < 0, (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + H2O Αρχ. 0, x Τελ. 0,-x - x Το διάλυμα Β είναι ρυθμιστικό. phpka log CHCOOH [CH COOH] [CH COO ] 0, x x 5 5 log [CH COOH] [CH COO ] x=0,05 [CH COOH] [CH COO ] A Δ CH COOH Ca(OH) 2 0,mol mol Αν οι ηλεκτρολύτες βρίσκονται σε στοιχειομετρική αναλογία το διάλυμα Δ θα περιέχει το άλας (CHCOO)2Ca που έχει βασικό χαρακτήρα αφού το ιόν CHCOO - αντιδρά με το νερό παράγοντας OH -. Έστω ότι CH COOH 2 (στοιχειομετρική αναλογία) Ca(OH) 2 0, = 2ω ω =0,05 (mol) 2CHCOOH + Ca(OH)2 (CHCOO)2Ca + 2H2O Αρχ. 0, 0,05 Τελ. - - 0,05 [(CHCOO)2Ca] = 0,05 M (M) (CHCOO)2Ca 2 CHCOO - + Ca 2+ 0,05 0, 0,05
(M) CHCOO - + H2O CHCOOH + OH - 0,- ω ω ω 2 2 2 x x 9 x 5 K 0 x 0 poh 5 ph = 9 b CHCOO 0, x 0, 0, δεκτό Οπότε ω = 0,05 B Γ Το διάλυμα Β περιέχει CHCOOH 0,05M και CHCOONa 0,05M To NaOH αντιδρά με το CHCOOH. Το διάλυμα Γ έχει ph =. Αν οι ηλεκτρολύτες είναι σε στοιχειομετρική αναλογία θα προκύψει διάλυμα που θα περιέχει μόνο το άλας CHCOONa με [CHCOO - ] = 0,05M. Η περίπτωση αυτή απορρίπτεται αφού το διάλυμα Δ που περιέχει CHCOO - σε μεγαλύτερη συγκέντρωση (0,M) έχει ph = 9. Οπότε για να προκύψει διάλυμα με ph = περισσεύει NaOH. (mol) CHCOOH + NaOH CHCOONa + H2O Αρχ. 0,05 y Τελ. - y - 0,05 y y 0,05 NaOH y 0,05 C y [CH COONa] y (M) NaOH Na + + OH - C C (M) CHCOONa CHCOO - + Na + y y y (M) CHCOO - + H2O CHCOOH + OH - y-y y y
ph = ph = [OH-] = 0, M C + y = 0, C = 0, y - 0,05 = 0, y = 0,5 Δ Ε Το διάλυμα Δ περιέχει το άλας (CHCOO)2Ca με συγκέντρωση 0,05 M Το ΗCl αντιδρά με το (CHCOO)2Ca (CH COO) Ca HCl 2 z mol 0,05mol Αν οι ηλεκτρολύτες είναι σε στοιχειομετρική αναλογία δηλ z = 0, τότε προκύπτει διάλυμα που περιέχει το CHCOOH με συγκέντρωση 0,Μ το οποίο από εκφώνηση δίνει ph =. Το CaCl2 δεν επηρεάζει το ph του διαλύματος αφού τα ιόντα του δεν αντιδρούν με το νερό. Οπότε για να προκύψει διάλυμα με ph = 6 πρέπει να καταναλωθεί πλήρως το ΗCl διότι αν περίσσευε το διάλυμα θα είχε ph <. (mol) (CHCOO)2Ca + 2HCl 2CHCOOH + CaCl2 Αρχ. 0,05 z Τελ. 0,05 z/2 - z Το διάλυμα Ε είναι ρυθμιστικό. [CHCOOH] = z M [CHCOO - ] = 2 (0,05-z/2) M -5-5 5,5 0 0 ph 5,5 H O 0 H O H O ύ log 0,5 0,5 0-5 [CH COO ] 0 [CH COO ] Ka [CH COOH] [CH COO ] [CHCOOH] [CH COOH] z z 2 (0,05 ) z0, z z= 0,075 2 Οι ηλεκτρολύτες δεν αντιδρούν. Συγκεντρώσεις στο διάλυμα Η. Α H
[CHCOOH] = 0,M [HCOOH] = k M (M) CHCOOH + H2O CHCOO - + HO + 0, - x x x (M) HCOOH + H2O HCOO - + HO + k - x2 x2 x2 x (x x ) x (x x ) Ka 0 x (x x ) 0 () 2 5 2 6 CHCOOH 2 0, x 0, x (x x ) x (x x ) Ka 0 x (x x ) 0 k(2) 2 2 4 2 2 4 HCOOH 2 2 k x k Με πρόσθεση κατά μέλη των () και (2) (x x ) 0 0 k [H O ] 0 0 k 2 6 4 2 6 4 2 6 6 4 4 0 0 0 kk=0,0