Επαναληπτικά θέματα στα ηλεκτρολυτικά διαλύματα και στην ιοντική ισορροπία

Χημεία Γ Λυκείου Επαναληπτικά θέματα στα ηλεκτρολυτικά διαλύματα και στην ιοντική ισορροπία επιμέλεια Διογένη Κοσμόπουλου

Επαναληπτικά θέματα ιοντικής ισορροπίας Ερωτήσεις Σωστό - Λάθος 1 Όλοι οι ηλεκτρολύτες είναι ιοντικές ενώσεις Ο όξινος ή ο βασικός χαρακτήρας μιας χημικής ουσίας εξαρτάται από την αντίδραση στην οποία αυτή συμμετέχει. Διάλυμα NaHSO₄ 0,1 M έχει ph > 7 στους 5⁰C. 4 Διάλυμα NaHCO₃ 1 M και Na₂CO₃ 1 M είναι ρυθμιστικό διάλυμα. 5 Κατά την προσθήκη ΚCN σε διάλυμα ΝΗ₃ o βαθμός ιοντισμού της ΝΗ₃ αυξάνεται. 6 To CH₃COOH σε κάθε αντίδραση συμπεριφέρεται ως οξύ. 7 Σύμφωνα με τη θεωρία Bronsted Lowry, σε μια αντίδραση εξουδετέρωσης παράγεται αλάτι και νερό. 8 Κατά τη σύγκριση της ισχύος δύο οξέων πρέπει να χρησιμοποιείται ο ίδιος διαλύτης. 9 H μερική εξουδετέρωση ισχυρής βάσης από ασθενές οξύ, δημιουργεί ρυθμιστικό διάλυμα. 10 Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία ενός υδατικού διαλύματος ισχυρού οξέος με συγκέντρωση C=0,1Μ το ph ελαττώνεται. 11 Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία ενός υδατικού διαλύματος ισχυρής βάσης με συγκέντρωση C=0,1Μ το ph ελαττώνεται. 1 Ο μέγιστος βαθμός ιοντισμού του νερού στους 5⁰C, γίνεται στο ουδέτερο διάλυμα και μάλιστα είναι ίσος με 10 ⁷/55,5. 1 Διάλυμα άλατος ΝΗ₄Α αραιώνεται με σταθερή θερμοκρασία και δεν παρατηρείται μεταβολή ph του διαλύματος. Άρα το οξύ ΗΑ είναι ισχυρό οξύ. 14 Από τα υδραλογόνα το HF είναι ασθενές γιατί το F είναι το ηλεκτραρνητικότερο όλων. 15 Το HCOOH είναι ισχυρότερο από το CH COOH γιατί στα υδατικά διαλύματά του έχει μεγαλύτερο βαθμό ιοντισμού. 16 Δίνεται η καμπύλη ογκομέτρησης. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος. a) Η καμπύλη αυτή είναι καμπύλη αλκαλιμετρίας. b) Γίνεται ογκομέτρηση δ/τος ισχυρής βάσης, από δ/μα ισχυρού οξέος. c) Ο ασθενής ηλεκτρολύτης, το διάλυμα του οποίου τιτλοδοτείται, έχει pκ=6. 17 Στο διπλανό σχήμα φαίνονται οι ογκομετρήσεις δύο διαλυμάτων Α και Β ίσων όγκων με το ίδιο πρότυπο διάλυμα NaOH. Οι παρακάτω προτάσεις είναι Σωστές ή Λάθος; a. Οι συγκεντρώσεις των δ/των Α και Β είναι ίσες. b. To τελικό σημείο (στο βέλος) αντιστοιχεί στην ογκομέτρηση ασθενούς οξέος. c. Κατάλληλος δείκτης για τις δύο ογκομετρήσεις είναι το κόκκινο φαινόλης με pka Δ=7,9. ΤΣ

18 Αν σε καθαρό νερό προσθέσουμε σταγόνες δείκτη ΗΔ (Κ ahδ=10 ⁶), o δείκτης ιοντίζεται κατά a=10/11. Ερωτήσεις επιλογής 19 Υδατικό διάλυμα ΚΟΗ με ph=1 στους 5⁰C αραιώνεται με νερό σε δεκαπλάσιο όγκο. Το pοh του διαλύματος που προκύπτει είναι: α.1 β. 10 γ. 11 δ. 0 Δίνεται η σειρά μείωσης ισχύος των βάσεων: NH > ΟH > NH. Δίνονται επίσης οι παρακάτω ισορροπίες : Kc H O(aq) + NH 1 (aq) ΟH (aq) + NH (aq) (1) H O(aq) + NH (aq) Kc OH (aq) + NH 4 +(aq) () Για τις σταθερές Κc των παραπάνω ισορροπιών ισχύει: α.kc₁>kc₂>1 β. Kc₁<Kc₂<1 γ. Kc₁<1<Kc₂ δ. Kc₁>1>Kc₂ 1 Δίνονται 4 διαλύματα, τα οποία περιέχουν: (Ι) ΗCl, (ΙΙ) CH CΟΟΗ, (ΙΙΙ) ΝαΟΗ, (ΙV) CH CΟΟΝa. Το διάλυμα στο οποίο υπάρχουν μη ιοντισμένα μόρια (πλην του Η₂Ο) και pη>7 είναι το: α. Α β. Β γ. Γ δ. Δ Ποιο από τα διαλύματα που θα προκύψουν, με την ανάμιξη των παρακάτω διαλυμάτων, θα έχει την καλύτερη ρυθμιστική ικανότητα του ph: α. 50mL 0,1M NaF + 0mL 0,5M HNO₃. β. 50mL 0,1M NaHS + 10mL 0,5M HCl γ. 50mL 1M ΗCOOH + 10mL 0,1M NaOH δ. 50mL 0,1M NH₄Cl + 10mL 0,5M HCl Η προσθήκη 1mol NH₄Cl δεν επηρεάζει το ph διαλύματος C=1Μ με V=1L που περιέχει : α. HCl, β. NH₃ γ. NH₄Cl δ. NaCl Δίνεται ΚbNH₃=10 ⁵ 4 Διάλυμα Δ 1 στους θ⁰c περιέχει ΝαΟΗ συγκέντρωσης 0,1Μ. Το διάλυμα αυτό εμφάνισε ph =1, oπότε για τους θ ⁰ C ισχύει: α. θ < 5 β. θ > 5 γ. θ = 5 δ. δεν μπορεί να γίνει σύγκριση 5 Διάλυμα Δ 1 που περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ με Κa=10 ⁵, έχει ph= και V 1=VL, Διάλυμα Δ που περιέχει ΚΟΗ, έχει ph =1 και V =VL. Ποσότητα στερεού ΚΟΗ ίση με αυτή που περιέχεται στο διάλυμα Δ, προστίθεται στο διάλυμα Δ 1 χωρίς ΔV, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ του οποίου το ph μπορεί να είναι: α. 8 β. 9 γ. 11 δ. 10 6 Διάλυμα Δ 1 περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ με C HA = C ενώ διάλυμα Δ περιέχει ΗCl με C HCl = C. Aν για τα δύο παραπάνω διαλύματα ισχύει: ph₁= ph₂+ τότε o βαθμός ιοντισμού του ΗΑ είναι α. 0,1 β. 0,5 γ. 0,05 δ. 0,001 7Διάλυμα Δ 1 που περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ με C HA = C έχει ph=, μετά την πλήρη εξουδετέρωση του με στερεό ΚΟΗ χωρίς ΔV προκύπτει διάλυμα Δ που εμφάνισε ph=9. Από τα δεδομένα αυτά προκύπτει ΚαΗΑ: α. 10 ⁴ β. 10 ⁵ γ. 10 ⁹ δ. 10 ⁸ 8 Κατά την πλήρη εξουδετέρωση διαλύματος ΝΗ₃ από διάλυμα HCl, στο διάλυμα που προκύπτει: α) [Η₃Ο+]=[ΟΗ ] β) [Η₃Ο+]>[ΟΗ ] γ) [Η₃Ο+]<[ΟΗ ] δ) δεν μπορούμε να γνωρίζουμε 9 Διάλυμα Δ 1 περιέχει ασθενή βάση Β₁ με pη₁ ενώ διάλυμα Δ περιέχει ισχυρή βάση B₂ με ph₂ = ph₁. Tα παραπάνω δ/τα εξουδετερώνονται πλήρως με HCl και μετρήσαμε τις μεταβολές των ph, οι όποιες βρέθηκαν αντίστοιχα ΔpΗ 1 και ΔpΗ. Για τις απόλυτες μεταβολές των ph ισχύει;

α. ΔpΗ 1 > ΔpΗ β. ΔpΗ 1 > ΔpΗ γ. ΔpΗ 1 = ΔpΗ δ. δεν είναι δυνατόν να συγκριθούν. 0 Διαθέτουμε τα παρακάτω υδατικά διαλύματα στους 5⁰C. Διάλυμα Δ 1 που περιέχει το οξύ ΗΑ με C HA = C έχει όγκο VL και α ΗΑ= 0,01. Διάλυμα Δ που περιέχει το οξύ ΗCl με C HCl = C και έχει όγκο VL. Αν κατά την προσθήκη 0,99 mol KOH στο διάλυμα Δ, το ph του γίνεται ίσο με, ενώ κατά την προσθήκη 1 mol KOH στο διάλυμα Δ το ph του γίνεται ίσο με 7, το ph του δ/τος που θα προκύψει με την προσθήκη 1 mol KOH στο διάλυμα Δ 1 γίνεται: α. 8 β. 9 γ. 5 δ. 10 1 i. Για ποια τιμή του PH ένας δείκτης HΔ θα ιοντιστεί κατά 50%, αν γνωρίζετε ότι ο δείκτης για PH 4, 5 είναι κόκκινος και για PH 6 είναι κυανούς. α. 6 β. 5,5 γ. 4,5 δ. 10,5 ii. Ποια η ΔPH, ώστε ένας δείκτης HΔ, από α = 0,5 να αποκτήσει α = 0,75. Δίνεται log 0,5. α. 1 β. 0,5 γ. 0,5 δ. Διαθέτουμε ορισμένο όγκο διαλύματος ασθενούς οξέος με pη=. Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε x mοl ισχυρού οξέος (π.χ. ΗCΙ), με αποτέλεσμα να προκύψει διάλυμα (Δ) με pη=1. i) Αν στο διάλυμα (Δ) προσθέσουμε μια ακόμη μικρή ποσότητα ΗCΙ, τότε το pη μπορεί να πάρει την τιμή: α) 0,8, β) 1, γ) 1,5 ii) Αν στο διάλυμα (Δ) προσθέσουμε μια μικρή ποσότητα ΝαΟΗ, τότε το pη μπορεί να πάρει την τιμή: α) 0,8, β) 1, γ) 1,5 iii) Στο (Δ) προσθέτουμε y mοl ΝαΟΗ και το νέο διάλυμα αποκτά pη=. Για την τιμή του y ισχύει: α) y<x, β) y = x, γ) y > x iv) Στο διάλυμα (Δ) προσθέτουμε ω mοl ΝαΟΗ και το νέο διάλυμα αποκτά pη=. Για την τιμή του ω ισχύει: α) ω < x, β) ω = x, γ) ω > x v) Αν στο διάλυμα (Δ) προσθέσουμε ΝαΟΗ, μέχρι πλήρους εξουδετέρωσης και των δύο οξέων, τότε θα προκύψει διάλυμα με: α) pη < 7, β) pη = 7, γ) pη > 7. Να θεωρείστε τη θερμοκρασία σταθερή στους 5 C, οπότε k w=10-14 και ότι με την προσθήκη στο αρχικό διάλυμα, του οξέος ή της βάσεως δεν μετεβλήθη σημαντικά ο όγκος του διαλύματος. Οι απαντήσεις να δοθούν με βάση την παραδοχή, ότι ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις. Ερωτήσεις ανάπτυξης-ασκήσεις Διαλύσαμε ίσα moles από τις παρακάτω ουσίες Η SO 4, CH COOH, CH COONΗ 4, NH, CH COΟΝa, NH 4Cl, CH ΟΝα, ΚΝΟ, HCl, ΝαΝΗ, Ν Ο 5 και K O και πήραμε ίσους όγκους υδατικών διαλυμάτων. Οι τιμές PH των δ/των (σε τυχαία σειρά) καταγράφτηκαν στον παρακάτω πίνακα. ΡΗ 1 0,97 7 1 9 8,5 5 0,95 1,5 1, 11 Δ/μα Η SO 4 CH COOH CH COONΗ 4 NH CH COΟΝα NH 4 Cl HCl ΚΝΟ CH ΟΝa ΝαΝΗ N O 5 K O Αν Κ b(nh₃)=κ a(ch₃cooh)=10 ⁵ και log=0, αντιστοιχίστε τα ph με τα διαλύματα. 4 0,0 mol ΝH (g) (Κb ΝΗ=10 ⁵ ) προστίθεται σε καθαρό νερό και δημιουργείται δ/μα Δ όγκου 100 ml. Σε δυο φοιτητές τον Χ και τον Υ, δίνουμε από 40ml του Δ στον καθένα για ογκομέτρηση με πρότυπο δ/μα HCl 0,M. Διαθέσιμοι στο εργαστήριο είναι δυο δείκτες με Κ Δ(ΗΔ)=10 ⁵ και Κ Δ (ΗΔ )=10 ⁸ Ο Χ έριξε στο δ/μα του σταγόνες του ΗΔ και ο Υ σταγόνες του ΗΔ. i. Ποιός φοιτητής επέλεξε λάθος δείκτη; ii. Ποιό το ποσοστό λάθους που έκανε ο φοιτητής που επέλεξε λάθος δείκτη; (Δεχόμαστε ότι το τελικό σημείο της ογκομέτρησης αντιστοιχεί στην πλήρη μεταβολή του χρώματος του δείκτη)) iii. Aν ο δείκτης ΗΔ είχε Κ a (ΗΔ )=10 ⁷, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από τον φοιτητή Υ, για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου. 5 Διαλύσαμε από 0,01 moles Na₂O, NaΝΗ₂, και CH OΝa σε νερό και πήραμε από 1L διαλυμάτων Δ₁, Δ₂ και Δ₃ αντίστοιχα. Να δειχθεί ότι pη 1 > pη > pη.

4 6 Δ/μα Δ 1 οξέος ΗΑ με Κ aηα =10 ⁵ αναμιγνύεται με δ/μα Δ άλατος Κ+B οπότε αποκαθίσταται η ι- σορροπία ΗΑ+B - ΗB+A - (1) που έχει Κc₁=10 ¹⁶. Ενώ όταν το δ/μα Δ 1 ΗΑ αναμιχθεί με δ/μα Δ άλατος Κ+Γ αποκαθίσταται η ισορροπία ΗΑ+Γ - ΗΓ+A - () που έχει Κc₂=10 ¹. Να βρείτε τη σειρά ισχύος των ΗΑ, ΗΒ και ΗΓ. Είναι κάποιο οξύ ισχυρό; 7 Σε V 1L δ/τος Δ 1 οξέος δ/τος Δ 1 ΗΑ προσθέτουμε V L καθαρό νερό, και ογκομετρούμε στη συνέχεια με δ/μα ΝαΟΗ 0,1Μ παρουσία δείκτη με Κδ =10-7,5. Πλήρη αλλαγή χρώματος είχαμε, όταν ο συνολικός όγκος έγινε 00ml. i. Πόσο όγκο V νερού προσθέσαμε; ii. Ποιο το ph τη στιγμή που είχαμε συνολικά 190ml; Για το ΗΑ έχουμε : Ka=10-5 και C ΗΑ =0,1M στο δ/μα Δ 1. 8 Πόσο όγκο διαλύματος ΗCN 1M με PH=5 πρέπει να προσθέσουμε σε 100mL διαλύματος ΝαΟΗ με PH=1 για να πάρουμε διάλυμα με PH=10; Η θερμοκρασία όλων των διαλυμάτων είναι σταθερή 5 ο C, και η Κ W=10-14 9 Για την εύρεση της σταθεράς Κa του οξέος HΑ έγιναν οι παρακάτω μετρήσεις. Διάλυμα Δ 1, όγκου V 1L, περιέχει το ασθενές οξύ HΑ με συγκέντρωση C 1Μ και ογκομετρείται με δ/μα ΝaΟΗ συγκέντρωσης C Μ. Όταν σε 110 ml του Δ 1 προσθέσουμε 0ml δ/τος ΝaΟΗ το pη γίνεται 4, ενώ όταν προσθέσουμε 00ml δ/τος ΝaΟΗ, το pη γίνεται 6. Ποια η τιμή της σταθεράς Κa. 40 Διάλυμα Δ 1 όγκου 1L με ΡΗ=, περιέχει το οξύ HA και αντιδρά με λ mol στερεού KOH, οπότε χωρίς μεταβολή όγκου το ΡΗ βρέθηκε 5. Αν προσθέταμε λ mol στερεού KOH, χωρίς ΔV θα βρίσκαμε pη = 9. Nα βρεθούν: i. Aν το HΑ είναι ισχυρό ή ασθενές, ii. Tο ποσοστό εξουδετέρωσης του HΑ στην πρώτη επίδραση του KOH. 41 Σε υδατικό διάλυμα Δ 1 οξέος HA, όγκου VL, με pη= προσθέτουμε 9VL Η Ο και παίρνουμε διάλυμα με pη =. Σε υδατικό διάλυμα Δ οξέος HΒ, συγκέντρωσης C M και όγκου VL με pη=,5, προσθέτουμε 99VL Η Ο και παίρνουμε διάλυμα με pη =,5. Σε αραιό υδατικό διάλυμα Δ οξέος HΓ, συγκέντρωσης C M και όγκου VL με pη = προσθέτουμε 49VL Η Ο και παίρνουμε διάλυμα pη = 4. Να βρείτε τις σταθερές, τους βαθμούς ιοντισμού στα αρχικά διαλύματα και τη σειρά ισχύος των οξέων, αν το διάλυμα Δ χρειάστηκε 100πλάσια ποσότητα ΚΟΗ για πλήρη εξουδετέρωση από αυτήν που χρειάζεται το Δ. 4 Σε υδατικό διάλυμα Δ 1 οξέος H A, όγκου V=10L περιέχονται 8g του οξέος αυτού, στο διάλυμα Δ 1 προσθέτουμε ΝαΗΑ και παίρνουμε διάλυμα Δ με pη =. Να βρεθούν: i. To pη και ο βαθμός ιοντισμού του H A στο Δ 1. ii. Η μάζα του ΝαΗΑ και ο βαθμός ιοντισμού του H A στο Δ. Δίνονται: Mr ΝaΗΑ = 50, Αr Να=, ΑrΗ=1, Κa H₂A=10 ⁴ και Κa HA = 10 ⁶ 4 Σε δ/μα Δ₁ όγκου V=100mL, που περιέχει τα οξέα HΑ (Κa HA=10 ⁵) και HCl, προσθέτουμε σταγόνες δείκτη Η Δ (pka H₂Δ =4) με χρώματα: Η Δ κόκκινο, ΗΔ άχρωμο και Δ ² μπλε. Το Δ₁ ογκομετρείται με πρότυπο δ/μα ΚΟΗ 0,1Μ. Έναρξη αλλαγής του χρώματος του δείκτη έχουμε όταν προσθέσαμε στο Δ 1 100mL του πρότυπου δ/τος. Στη συνέχεια νέα αλλαγή χρώματος παρατηρείτε όταν προσθέσουμε άλλα 00mL. Να βρεθούν: i. Oι C HΑ και η C HCl ii. Tα pη του δ/τος Δ 1,στο 1 ο και ο ισοδύναμο σημείο iii. pka HΔ Δίνεται ότι τα πεδία τιμών ph αλλαγής χρώματος του δείκτη είναι pka H₂Δ ±1 και pka HΔ ±0,85 και το δ/μα είναι άχρωμο στο πεδίο 5 ph 7,15.

5 44 Σε L δ/τος CH₃COOH 0,1M προσθέτω 4,6g Νa χωρίς ΔV. i. Να βρεθεί το ph του διαλύματος μετά την προσθήκη του Na. ii. Αν προσθέσω κ g Νa τότε ελευθερώνονται 4,48L H (STP). Να βρεθεί το κ και το ph του τελικού δ/τος. Δίνεται Κa CH₃COOH=10 ⁵, Ar Na=. 45 Δ/μα Δ₁ με V=1L είναι 1Μ σε ΗΑ και 1Μ σε ΗΒ. Στο δ/μα αυτό προσθέτω 1mol στερεού ΚΟΗ χωρίς ΔV και προκύπτει δ/μα Δ. Να βρεθεί το ph του δ/τος Δ. Δίνονται Κa ΗA=10 ⁵ και Κa ΗΒ =9 10 ⁵. 46 Σε κενό δοχείο L εισάγουμε ΝΗ₃ (g) και HCl (g) οπότε αποκαθίσταται με απόδοση 50% η ισορροπία: ΝΗ (g)+hcl (g) ΝΗ 4Cl (s) (Ι). Το περιεχόμενο της ισορροπίας διαλύθηκε σε νερό μέχρι όγκου V=10L. Το διάλυμα που προέκυψε έχει ph=9, ενώ σ αυτό τα ανιόντα Cl έχουν συγκέντρωση 0,1Μ. Να βρεθεί η Κc της ισορροπίας (Ι) της οποίας το περιεχόμενο διαλύθηκε στο νερό. Δίνεται Κb ΝΗ₃=10 ⁵. 47 Δ/μα Δ 1 H SO 4 1M όγκου 1L. Να βρεθούν οι συγκεντρώσεις όλων των ιόντων στο δ/μα Δ 1. Στο παραπάνω δ/μα διαβιβάζονται,4l (STP) αέριας ΝΗ χωρίς ΔV και προκύπτει Δ. Να βρεθεί η [OH ] στο δ/μα Δ. Δίνεται Κb ΝΗ = 10 ⁵ και Κa HSO₄ =10 ². 48 Τρία διαλύματα ασθενών οξέων ΗΑ, ΗΒ και ΗΓ έχουν όλα όγκο 100ml και συγκέντρωση 0,1Μ. Τα οξέα έχουν αντίστοιχα σταθερές ιοντισμού Κ α1= 10-5, Κ α=5 10-5 και Κ α= 10-5. Αναμιγνύουμε τα διαλύματα και αραιώνουμε μέχρι 1L οπότε προκύπτει διάλυμα Α. Στην συνέχεια στο διάλυμα Α προσθέτουμε 0,0mol ΚOH και προκύπτει τελικό διάλυμα Β. Να βρεθούν τα ΡΗ των διαλυμάτων Α και Β. Η θερμοκρασία όλων των διαλυμάτων είναι σταθερή 5 ο C, η προσθήκη ΚΟΗ δεν αλλάζει το όγκο του διαλύματος και η Κ W=10-14. 49 Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα Δ1: HCOONa 0,1M με ΡH=8,5 και Δ:(HCOO)₂Ca 0,05 M σε θερμοκρασία 5⁰C α) Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού Ka του οξέος HCOOH β) Πόσα ml Η₂Ο πρέπει να προσθέσουμε σε 100 ml του Δ, ώστε στο διάλυμα που θα προκύψει να περιέχονται 10 ⁶mol ιόντων OH ; γ) Ποιο το ΡΗ του διαλύματος που θα προκύψει από την ανάμιξη 100 ml του Δ1 με 00 ml του Δ; γ) Αναμιγνύουμε 00 ml του Δ1 με 100 ml του Δ και επιπλέον προσθέτουμε 0,0 mοl HCl οπότε τελικά παίρνουμε 00ml διάλυμα. Ποιο το ΡΗ του τελικού διαλύματος που θα προκύψει; Δίνεται σε θερμοκρασία 5⁰C ότι Kw=10 ¹⁴ 50 Διαθέτουμε τα παρακάτω υδατικά διαλύματα: διάλυμα Δ 1: ΚΟΗ με ph=1,0 διάλυμα Δ : ΗF με ph=,5 διάλυμα Δ : ΚF με συγκέντρωση 1,0Μ α. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση σο mol/l του διαλύματος Δ 1 σε KOH. β. Ογκομετρούμε 5,0L διαλύματος Δ 1 με το διάλυμα Δ 1 παρουσία κατάλληλου δείκτη. Για την πλήρη εξουδετέρωση απαιτούνται 5,0mL διαλύματος Δ 1. β1. Να γράψετε στο τετράδιο σας ποιος από τους παρακάτω δείκτες είναι κατάλληλος για την ογκομέτρηση αυτή και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Δείκτης Περιοχή ph αλλαγής χρώματος δείκτη ερυθρό του Κογκό,0 5,0 φαινολοφθαλεϊνη 8, 10,1 β. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση σε mol/l του διαλύματος Δ σε HF και την τιμή της σταθεράς ιοντισμού Κ α του HF. γ. Πόσος όγκος διαλύματος Δ πρέπει να προστεθεί σε 1L διαλύματος Δ ώστε να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα με ph=5 ; Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται στους 5 ο C, όπου Κ w=10-14. 51 Διαθέτουμε διάλυμα Δ 1, ασθενούς μονοπρωτικό οξέος ΗΑ 1Μ. Σε 100mL του διαλύματος Δ 1 βρέθηκαν 10-4 mol H O +. Υπολογίσετε το ph του διαλύματος και τον βαθμό ιοντισμού του οξέος ΗΑ.

6 Διαλύονται σε νερό 4,6g HCOOH και σχηματίζεται διάλυμα Δ συγκέντρωσης C και όγκου V. 500mL του διαλύματος Δ ογκομετρούνται με πρότυπο διάλυμα NaOH 1M. Στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης έχουν καταναλωθεί 5 ml διαλύματος NaOH. α. Να υπολογιστεί η συγκέντρωση C και ο όγκος V. β. Διαθέτουμε τους ηλεκτρολυτικούς δείκτες: βρωμοκρεζόλη pk δ=4,5 και φαινολοφθαλεϊνη με pk δ=9. i Επιλέξτε τον κατάλληλο δείκτη για την εύρεση του ισοδύναμου σημείου. ii Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. γ. Ποιο από τα δύο ασθενή οξέα, το ΗΑ ή το HCOOH, είναι ασθενέστερο και γιατί; δ. Να υπολογίσετε το ph του διαλύματος Δ, που προκύπτει αν σε 100mL του διαλύματος Δ 1 προσθέσουμε 5mL διαλύματος ισχυρής βάσης Ca(OH) συγκέντρωσης 1Μ. Δίνεται ότι η σταθερά ιοντισμού του HCOOH:Ka=10-4. Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ=5 C, όπου Κ w = 10-14. Οι σχετικές ατομικές μάζες Ar(C)=1, Ar(H)=1, Ar(O)=16. Ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις. 5 Διαθέτουμε τα υδατικά διαλύματα Δ1: HCOONa 0,1M με ΡH=8,5 και Δ:(HCOO)₂Ca 0,05 M α) Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού Ka του οξέος HCOOH β) Πόσα ml Η₂Ο πρέπει να προσθέσουμε σε 100 ml του Δ, ώστε στο διάλυμα που θα προκύψει να περιέχονται 10 ⁶mol ιόντων OH ; γ) Ποιο το ΡΗ του διαλύματος που θα προκύψει από την ανάμιξη 100 ml του Δ1 με 00 ml του Δ; δ) Αναμιγνύουμε 00 ml του Δ1 με 100 ml του Δ και επιπλέον προσθέτουμε 0,0 mοl HCl οπότε τελικά παίρνουμε 00ml διάλυμα. Ποιο το ΡΗ του τελικού διαλύματος που θα προκύψει; Δίνεται ότι όλα τα δ/μα είναι σε θερμοκρασία 5⁰C στην οποία Kw=10 ¹⁴. 5 Σε 1L δ/ματος CH COOH (Κa CH COOH=10 ⁵) προσθέτουμε 0,05mol Na₂Ο και 0,5mol CH ONa και προκύπτει δ/μα με pη=5. Να βρεθεί η συγκέντρωση του διαλύματος CH COOH. 54 Αναμείχθηκαν n mol στερεού M(OH) με νερό στους 5⁰C, και το ph του δ/τος που πρόεκυψε βρέθηκε 1. Με προσθήκη νερού το, ph συνεχίζει να είναι 1, μέχρι που ο τελικός του όγκος γίνει 10L και μετά τα 10L το ph μειώνεται. i. Nα εξηγήσετε τη σταθερότητα του ph μέχρι τα 10L. ii. Nα βρεθεί η διαλυτότητα Δ του M(OH) σε mol/l δ/τος. iii. Να βρείτε τα mol του M(OH) που προστέθηκαν αρχικά στο νερό. 55 Δ/μα Δ₁ οξέος HΑ έχει pη₁ και όγκο V₁ ενώ άλλο δ/μα Δ HΒ έχει πάλι pη₂= pη₁, και όγκο V₂. Να αποδείξετε ότι η ανάμιξη των δύο διαλυμάτων Δ₁ και Δ₂ δίνει διάλυμα Δ₃ με το pη₃= pη₁=pη₂. 56 Υδατικό διάλυμα Δ 1 με V₁=1L περιέχει ασθενές οξύ ΗΑ με C 1=1M και ΝαΑ με C =0,1M. Στο παραπάνω διάλυμα Δ 1 αρχίζουμε να προσθέτουμε σιγά-σιγά άλλο διάλυμα Δ που περιέχει επίσης ΗΑ με συγκέντρωση C =1M και ΝαΑ με συγκέντρωση C 4=1M. Για διάφορες τιμές του όγκου του διαλύματος Δ που ρίχνουμε στο Δ 1 προκύπτει η παρακάτω γραφική παράσταση του PH με τον όγκου του διαλύματος Δ που ρίχνουμε στο Δ 1. Να βρεθούν: α) To PH του Δ1 β) Η τιμή του όγκου V του διαλύματος Δ που ρίχνουμε στο Δ1 ώστε το ΡΗ του διαλύματος που θα προκύψει να είναι 4,5 γ) Την οριακή τιμή του PH όταν έχουμε ρίξει άπειρο θεωρητικά όγκο από το Δ. Για το ασθενές οξύ ΗΑ Κα=10-5 και 10,16 57 Τα pη των διαλυμάτων τριών οξέων ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ είναι αντίστοιχα ph₁=4, ph₂=, ph₃= Για την εξουδετέρωση 10mL καθενός από τα τρία διαλύματα απαιτούνται αντίστοιχα V₁=5mL, V₂=5mL, V₃=0mL διαλύματος ΝaΟΗ. α) Εξηγήστε ποιο από τα τρία οξέα είναι ισχυρότερο β) 10mL καθενός από τα τρία διαλύματα των οξέων αραιώνονται με νερό μέχρι όγκο 1000mL οπότε τα αντίστοιχα pη των αραιωμένων διαλυμάτων βρέθηκαν ph₁ =5, ph₂ =5, ph₃ =4.

7 Να δείξετε ότι το ένα από τα τρία οξέα είναι ισχυρό. γ) Να υπολογίσετε το βαθμό ιοντισμού των δύο άλλων οξέων στα αρχικά διαλύματα. (Π.Μ.Δ.Χ. 1996) 58 Έστω διάλυμα Υ με όγκο 00ml ενός οξέος ΗΑ με pη=x. Το διάλυμα αυτό χρειάζεται 100ml διαλύματος ΝαΟΗ Μ για πλήρη εξουδετέρωση. Αν στο διάλυμα Υ ρίξουμε 0,00mοl άλατος του νατρίου ΝαΑ (χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος), το pη αλλάζει και παίρνει τιμή ίση με 4. i) Μπορείτε να εξηγείστε χωρίς να καταφύγετε σε υπολογισμούς, αν το οξύ ΗΑ είναι ισχυρό ή ασθενές; ii) Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος Υ; iii) Ποια η τιμή του x; iv) Προσθέτουμε στο διάλυμα Υ, λ mοl στερεού ΝαΟΗ, όπου λ>0,, χωρίς μεταβολή του όγκου, με α- ποτέλεσμα στο νέο διάλυμα Υ που παίρνουμε, η συγκέντρωση των μη ιοντισμένων μορίων του οξέος να έχει την τιμή [ΗΑ]=10-7 Μ. α) Να βρεθεί το pη του διαλύματος Υ. β) Να υπολογιστεί η τιμή του λ, των mοl του ΝαΟΗ που προσθέσαμε. Δίνεται k w=10-14. 59 Nα δείξετε ότι η ελάχιστη τιμή [Η₃Ο+]+[ΟΗ ] σε υδατικό διάλυμα (5⁰C) είναι 10 ⁷. 60 Διαλύσαμε 6g CH COOH σε νερό και παρασκευάσαμε διάλυμα Δ 1 όγκου 100mL. Στο διάλυμα αυτό προσθέσαμε μερικές σταγόνες ενός πρωτεολυτικού δείκτη ο οποίος αποκτά χρώμα κόκκινο σε ph 6 και κίτρινο σε ph 4. α) Εξετάστε ποιο ήταν το χρώμα που απέκτησε το διάλυμα Δ 1. β) Προκειμένου να μεταβληθεί το χρώμα του διαλύματος Δ 1 πρέπει να προσθέσουμε σ αυτό αέριο HCl ή στερεό NaOH; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. γ) Υπολογίστε τον ελάχιστο αριθμό mol του HCl ή του NaOH που πρέπει να προσθέσουμε στο διάλυμα Δ 1 για να αποκτήσει σταθερό κόκκινο χρώμα. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων: C: 1, H: 1, O: 16 και για το CH COOH Κ α = 1,610-5. Καλή μελέτη Απαντήσεις - Λύσεις Σημείωση:

8 Στις Απαντήσεις Λύσεις των παραπάνω θεμάτων, υπάρχουν μερικά θέματα που δεν έχουν απαντηθεί. Ευελπιστούμε στο μέλλον Στα τυχόν υπάρχοντα λάθη-αβλεψίες, είναι πάντα καλοδεχούμενες οι διορθωτικές υποδείξεις από μαθητές και συναδέλφους. Ορισμένα θέματα αντλήθηκαν από τη σελίδα Υλικό Φυσικής-Χημείας του εξαιρετικού συνάδελφου Διον. Μάργαρη. Τον ευχαριστώ γι αυτό όπως και όλους τους άλλους συναδέλφους που συνεργάζονται στην παραπάνω σελίδα. Δ.Κ. email: diogeniskos@gmail.com Απαντήσεις - Λύσεις 1(Λ) Υπάρχουν μοριακές, μη ιοντικές ενώσεις (π.χ. τα οξέα HCl, HF, HCN, η αμμωνία, οι αμίνες κ.α.) οι οποίες ιοντίζονται σε υδατικό διάλυμα και συνεπώς είναι ηλεκτρολύτες. (Σ) π.χ. H O+HCl H O + +Cl - (1), H O+NH NH 4+ +OH - () Στην αντίδραση (1) το Η Ο συμπεριφέρεται ως βάση, ενώ στη () ως οξύ. Η πρόταση είναι ΛΑΘΟΣ γιατί υδρολύεται το ανιόν του άλατος και προκύπτει όξινο διάλυμα: HSO4 + H₂O SO4 ² + Η₃Ο+. (Το ιόν HSO4 δεν συμπεριφέρεται ως βάση σε υδατικό διάλυμα, επειδή το συζυγές οξύ Η₂SO₄ είναι ισχυρό) 4 Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΗ. Το διάλυμα περιέχει (από τη διάσταση διαφορετικών ηλεκτρολυτών) το ασθενές οξύ HCO₃ και τη συζυγή του βάση CO₃ ² με ίσες, σχετικά υψηλές τιμές, συγκεντρώσεων. 5 Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΗ. Κατά την προσθήκη KCN και την υδρόλυση των CN (CN +H₂O HCN + OH ) τα παραγόμενα OH λόγω ΕΚΙ μειώνουν τον ιοντισμό της ΝΗ₃: ΝΗ₃ +H₂O ΝΗ₄+ + OH 6 Λ. Παρουσία ισχυρού οξέος (π.χ. π. Η₂SΟ₄)μπορεί να πάρει Η+. π.χ. CH₃COOH+Η₂SΟ₄ CH₃COOH₂++HSO₄. 7 Λ., Παράγεται συζυγές οξύ και συζυγή βάση. 8 Σ. Γιατί ένα ασθενές οξύ αυξάνει την τάση να δίνει H+ σε διαλύτη που έχει έντονο βασικό χαρακτήρα. π.χ. Το ΗF (Ka=10 ⁴) είναι ισχυρότερο οξύ από το CH₃COOH (Ka=10 ⁵) όμως το CH₃COOH σε διάλυμα ΝΗ₃ ιοντίζεται περισσότερο από ότι το ΗF σε υδατικό διάλυμα ίδιας συγκέντρωσης. 9 Λ. Πρέπει να γίνει μερική εξουδετέρωση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση για να έχουμε τελικά ρυθμιστικό διάλυμα με ασθενές οξύ και την συζυγή βάση. 10 Λ. Αρχικά το ph=1. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται βέβαια η σταθερά Κw άρα ph+poh<14, αλλά το ph καθορίζεται από τον ιοντισμό του ισχυρού οξέος που δεν επηρεάζεται από την αύξηση της θερμοκρασίας. 11 Σ. Αρχικά το poh=1 ph=1. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται η σταθερά Κw άρα ph+poh<14 (1). Το pοη όμως καθορίζεται από την ισχυρή βάση που παραμένει σταθερό pοη=1. Άρα από (1) pη<1. 1 Λ. Το νερό πράγματι, έχει μέγιστο βαθμό ιοντισμού όταν το διάλυμα είναι ουδέτερο γιατί με την προσθήκη οξέος ή βάσης η ισορροπία Η₂Ο Η₃Ο + ΟΗ λόγω ΕΚΙ μετατοπίζεται προς τα αριστερά με αποτέλεσμα να μειώνεται ο βαθμός ιοντισμού του Η₂Ο. Όμως ο βαθμός ιοντισμού του νερού είναι a=cιοντίστηκε /Cαρχική α= 10 ⁷/55,5. 1 Λ. Με την αραίωση κάθε διαλύματος το ph 7. Για να μην μεταβάλλεται το ph θα πρέπει να είναι ίσο με 7. Άρα το A είναι ασθενής βάση και μάλιστα Κa(NH₄+)=Kb(A ) αφού το ph-7. 14 Λ. Μεταξύ των υδραλογόνων το HF το ασθενέστερο, γιατί λόγω της μικρότερης ατομικής ακτίνας του F, σε σχέση με τα υπόλοιπα αλογόνα, το ατομικό τροχιακό του F επικαλύπτεται σε μεγαλύτερο ποσοστό με το ατομικό τροχιακό του Η με αποτέλεσμα ο δεσμός Η-F να είναι ισχυρός και το HF και να ιοντίζεται δύσκολα στο νερό. 15(Λ) Η ισχύς ενός οξέος καθορίζεται από την σταθερά ιοντισμού του σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και όχι από τον βαθμό ιοντισμού που εξαρτάται και από την συγκέντρωση. 16 a) Λ: Αφού το ph συνεχώς μειώνεται έχουμε εξουδετέρωση διαλύματος Βάσης (στο ποτήρι ζέσεως) από διάλυμα οξέος (στην προχοΐδα), άρα έχουμε οξυμετρία και όχι αλκαλιμετρία. b) Λ: Αν η βάση ήταν ισχυρή, τότε στο ισοδύναμο σημείο θα είχαμε pη=7, ενώ εδώ το pη=5, οπότε η βάση είναι ασθενής. c) Σ: Αν για πλήρη εξουδετέρωση απαιτούνται 40mL οξέος, τότε τη στιγμή που έχουμε προσθέσει 0mL του οξέος έχουμε εξουδετερώσει την μισή ποσότητα της βάσης και στο ποτήρι περιέχονται ίσες ποσότητες της ασθενούς βάσης και το άλατός της. Το διάλυμα είναι δηλαδή ρυθμιστικό για το οποίο ισχύει: pη=pκ α+log(c βας/c οξ) 8= pκ α+log1 pκ α=8 pκ b=6

9 17 a. Σ. Αφού και για τα δύο διαλύματα: C οξέος=c βάσης V βάσης/v οξέος, b. Λ. Στο Τ.Σ. το ph της ογκομέτρησης του ασθενούς οξέος είναι ph>7 αφού το διάλυμα περιέχει τότε μόνο την συζηγή βάση Α. c. Για την ογκομέτρηση του ισχυρού οξέος το ph(ισ)=7 ανήκει στην περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη 7,9-1 έως 7,9+1, άρα ο δείκτης είναι κατάλληλος για την ογκομέτρηση. Για την ογκομέτρηση του ασθενούς οξέος το ph(ισ)>7 και μπορεί να μην ανήκει στην περιοχή αλλαγής χρώματος του δείκτη αλλά ο δείκτης θεωρείται κατάλληλος αφού το pκa(δ)=7,9 είναι μστο κατακόρυφιο τμήμ,α της καμπύλης ογκομέτρησης. 18 Σ. Το Διάλυμα μετά την προσθήκη του δείκτη (μικρή ποσότητα του δείκτη δεν αλλάζει το ph) έχει ph=7 και από την σταθερά ιοντισμού του δείκτη έχουμε: 7 [H O ][ ] 6 10 ac a 10 Ka 10 10 a. [ ] C ac 1 a 11 19 δ. Αρχικά ph=1 poh=1 [OH ]=10 ¹ =10 ¹ CΝaΟΗ =10 ¹. Μετά την αραίωση σε 10πλάσιο όγκο C ΝaΟΗ=10 ² [OH ]=10 ² poh= 0 Κ c>1 σημαίνει ότι ο αριθμητής είναι μεγαλύτερος από τον παρονομαστή και άρα η ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά. Σε μια δεδομένη οξεοβασική αντίδραση, η θέση της ισορροπίας είναι μετατοπισμένη προς την πλευρά του ασθενέστερου οξέος ή ασθενέστερης βάσης. Σύμφωνα με την ισχύ των βάσεων που δίνεται η (1) είναι μετατοπισμένη δεξιά δηλ. Kc₁>1, ενώ η () προς τ αριστερά δηλ. Kc₂<1. Άρα σωστή η δ. 1 δ. Το το ιόν CH CΟΟ από την διάσταση του άλατος CH CΟΟΝa είναι συζυγής βάση του ασθενούς οξέος CH CΟΟΗ και ιοντίζεται σύμφωνα με την ισορροπία: CH CΟΟ +Η₂Ο CH CΟΟΗ+ΟΗ. Έτσι το διάλυμα είναι βασικό (ph>7) και επιπλέον περιέχει μη ιοντισμένα μόρια CH CΟΟΗ. β. Στις περιπτώσεις (α) γίνεται πλήρη αντίδραση ενώ στην (δ) αναμιγνύονται δύο οξέα οπότε δεν προκύπτει ρυθμιστικό. Στις περιπτώσεις (β) και (γ) προκύπτει μετά την αντίδραση διάλυμα με συζυγές ζεύγος οξύ-βάση και ειδικότερα Η₂S & HS στην (β) και HCOOH & HCOONa, αλλά στην (β) περίπτωση έχουν ίσες συγκεντρώσεις και γι αυτό καλύτερη ρυθμιστική ικανότητα. α. Αρχικά [H₃O+]=1Μ λόγω του ιοντισμού του HCl που είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης. Το προστιθέμενο ΝΗ₄Cl διίσταται και δίνει ΝΗ₄+ που είναι ασθενές οξύ ( Ka=Kw/Kb=10 ⁹). H παραγόμενη [H₃O+] από τον ιοντισμό των ΝΗ₄+, λόγω της ΕΚΙ, είναι αμελητέα και δεν αλλάζει αισθητά το ph. Πράγματι: CΝΗ₄+ =1M. Αν από τον ιοντισμό του ΝΗ₄+ η παραγόμενη [Η₃Ο+]=x, τότε από την σταθερά Κa x (x+1)=10 ⁹ x=10 ⁹. 4 β. Το διάλυμα έχει [ΟΗ ]=10 ¹ από τον ιοντισμό του NaOH που δεν επηρεάζεται από την θερμοκρασία αφού είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης. Επειδή ph=1 [Η₃Ο+]=10 ¹² Kw (θ)=[η₃ο+] [ΟΗ ] Kw (θ)=10 ¹³>10 ¹⁴ Kw (θ)>kw (5⁰C) θ⁰c>5⁰c. + - + [H O ][A ] -5 [H O ] + -5 5 b. To Δ1 έχει ph= [Η₃Ο+]=10 ³ (1). Από Ka = 10 = [H O ] = 10 C C C HA HA HA και λόγω της (1) C HA=0,1 n HA =C ΗΑ V ΗΑ n HA =0,1 Vmol. To Δ έχει ph=1 poh=1 [ΟΗ ]=0,1 C NaΟΗ=0,1 n NaΟΗ =C NaΟΗ V NaΟΗ n NaΟΗ=0,1 Vmol. Μετά την ανάμιξη γίνεται αμοιβαία εξουδετέρωση των ΗΑ και ΝaOH οπότε προκύπτει NaA με C=0,1 V/V=0,1M. Από τον ιοντισμό του Α και την σταθερά ιοντισμού έχουμε - - [OH ][HA] -9 [OH ] - -5 + -9 Kb = 10 = [OH ] = 10 [H O ]= 10 ph 9 [A ] 0,1 + [H O ] + + + C 6 β. Επειδή το HCl είναι ισχυρό οξύ [H O ] C. Από την σχέση ph₁= ph₂+ [H O ] = [H O ] =. 1 1 + [H O ] 1 C / Αλλά a = a 0,5 C C 7 β. Αν Κa η σταθερά του ΗΑ τότε Κa=[H₃O+]²/C HA Κa=10 ⁶/C HA (1). Μετά την εξουδετέρωση με το στερεό ΚΟΗ η συγκέντρωση C Α =C HA οπότε Κb=[OH ]²/C A Κw/Κa =10 ¹⁰/C ΗΑ (). Διαιρώντας τις (1) και () Κa²/Κw= 10⁴ Κa=10 ⁵. Άρα σωστή η 8 β. Το διάλυμα μετά την εξουδετέρωση έχει μόνο NH₄+ Cl. Το Cl είναι συζυγές ισχυρού οξέος και δεν αντιδρά με το Η₂Ο ενώ το NH₄+ αντιδρά με το Η₂Ο δίνοντας Η+. Άρα το δ/μα είναι όξινο [Η₃Ο+]>[ΟΗ ] 9 β 0 Μετά την προσθήκη 0,99 mol KOH στο διάλυμα Δ₂ το ph του δ/τος είναι ίσο με άρα σε περίσσεια ήταν το HCl. Επομένως παρέμειναν C V-0,99 mol HCl που περιέχονται σε VL άρα (C V-0,99)/V=10 ². 1 i.β, ii. α

10 i) Αν στο διάλυμα (Δ) προσθέσουμε ένα ισχυρό οξύ (ΗCΙ), το διάλυμα θα γίνει περισσότερο όξινο, αφού θα έχουμε περισσότερα οξώνια, με αποτέλεσμα το pη να μικρύνει, άρα σωστή είναι η επιλογή (α). ii) Αντίθετα σε ένα διάλυμα οξέων, προσθέτοντας μια βάση, θα έχουμε μερική εξουδετέρωση: Η Ο+ + ΟΗ Η Ο. Οπότε θα μειωθεί η [Η Ο + ] και το pη θα αυξηθεί. Σωστή η επιλογή (γ). iii) Το ΝaΟΗ που προσθέτουμε εξουδετερώνει το μίγμα των οξέων. Στην πραγματικότητα μέσα στο διάλυμα έ- χουμε: ΗCΙ + Η Ο Η Ο + + CΙ - ΗΑ + Η Ο Η Ο + + CΙ - Αρχικά C 1 Αρχικά C Μεταβολές C 1 C 1 C 1 Μεταβολές x x x Τελικά - C 1 C 1 Τελικά C-x x x Που σημαίνει ότι τελικά [Η Ο + ]=C 1+x C 1, δηλαδή στην πράξη τα οξώνια του διαλύματος προέρχονται σε συντριπτικό ποσοστό από το ισχυρό οξύ, αλλά τότε η εξουδετέρωση ουσιαστικά θα είναι αντίδραση μεταξύ του ισχυρού οξέος και της βάσεως που προσθέτουμε. Αλλά τότε, με την προσθήκη της βάσης θα μειωθούν τα Η Ο + του διαλύματος και το pη θα αυξηθεί. Σωστή λοιπόν θα είναι η επιλογή (α) αφού pη=, μικρότερο από την τιμή που θα είχαμε στην περίπτωση που στο διάλυμα υ- πήρχε μόνο το ασθενές οξύ (pη=). Να το πούμε με άλλα λόγια, προσθέσαμε κάποια ποσότητα ΝαΟΗ, μικρότερη όμως από την ποσότητα του ισχυρού οξέος που είχαμε αρχικά προσθέσει, με αποτέλεσμα στο διάλυμα να συνεχίσει να υπάρχει κάποια ποσότητα ισχυρού οξέος, το οποίο καθορίζει και την τιμή του pη του διαλύματος. iv) Με βάση την προηγούμενη ανάλυση, όταν το διάλυμα αποκτήσει ξανά pη=, σημαίνει ότι έχει προκληθεί πλήρης εξουδετέρωση του ισχυρού οξέος, οπότε στο διάλυμα υπάρχει μόνο το ασθενές οξύ ΗΑ και το αλάτι ΝαCΙ, το οποίο όμως, έχει προκύψει από την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση, συνεπώς τα ιόντα του δεν αντιδρούν με το νερό και δεν επηρεάζουν το pη του διαλύματος. Συνεπώς η σωστή επιλογή είναι η β) τα mοl του ισχυρού οξέος είναι όσα και τα mοl της ισχυρής βάσης. v)τη στιγμή που έχουμε πλήρη εξουδετέρωση και των δύο οξέων, στο διάλυμα υπάρχουν μόνο τα δυο άλατα (και προφανώς νερό!!!): ΗCΙ + ΝαΟΗ ΝαCΙ + Η Ο, ΗΑ+ΝαΟΗ ΝαΑ + Η Ο. Τα άλατα διίστανται: ΝαCΙ Να + (αq) + CΙ - (αq), ΝαΑ Να + (αq) + Α - (αq) Τα ιόντα Να + (αq) και CΙ - (αq) δεν αντιδρούν με το νερό, ενώ: Α - (αq)+η Ο ΗΑ + ΟΗ - (aq) Συνεπώς το διάλυμα είναι βασικό και το pη>7. Σωστή η (γ) επιλογή. 1 HCl, CH COOH, ΝH, 4 CH COOΝΗ 4, 5 ΝΗ 4Cl, 6 CH COΟΝα, 7 ΚΝΟ, 8 ΝαΝΗ, 9 Η SO 4, 10 11, 11 0,7, 1 1, 4 i. To διάλυμα NH₃ έχει C=0,mol/0,1L=0,M. Το ογκομετρούμενο διάλυμα έχει όγκο V NH₃=0,04L και περιέχει V ΝΗ₃=0, 0,04=0,008mol NH₃. Για την εξουδετέρωση απαιτούνται n HCl=n NH₃=0,008mol HCl και παράγονται n ΝΗ₄+Cl = n HCl =0,008mol. Επομένως στο τελικό σημείο : ο όγκος του προστιθέμενου διαλύματος ΗCl είναι V HCl= n HCl /C HCl =0,008/0,=0,04L το διάλυμα έχει όγκο V τελ=0,08l η συγκέντρωση του άλατος είναι: C=0,008mol/0,08L=0,1Μ Από τον ιοντισμό του ΝΗ₄+ (Κ a=k w/κ b=10 ¹⁴/10 ⁵=10 ⁹) έχουμε: [Η₃Ο+]= K /C 10 /10 10 a 9 1 4 άρα PH τελ=4. Από τα παραπάνω είναι προφανές ότι ο σωστός δείκτης είναι ο ΗΔ που έχει αλλαγή χρώματος στην περιοχή ΡΗ 4-6 (περιέχει το ΡΗ τελ). Επομένως o Υ επέλεξε λάθος δείκτη. ii. O δείκτης ΗΔ έχει αλλαγή χρώματος στην περιοχή ΡΗ 7-9. Επομένως ο Υ, όταν το ογκομετρούμενο διάλυμα αποκτήσει ΡΗ τελ =7, θα παρατηρήσει πλήρη αλλαγή του χρώματος και θα θεωρήσει το σημείο αυτό ως τελικό σημείο. Αν έχουμε προσθέσει x mol HCl μέχρι το σημείο αυτό, τότε έχουμε: mol ΝΗ₃ + ΗCl Το διάλυμα στο σημείο αυτό είναι ρυθμιστικό επομένως: NH₄+ + Cl αρχ μετ τελ 0,004 x x x x x 0,004-x x x C n o o 7 x 9 [H O] K K 10 10 101x 0, 4 a a C n 0,004 x x=0,4/101=0,00960mol. Η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί σε όγκο V HCl=n HCl /C HCl = 0,00960/0, 0,0198L 19,8mL. 0, Επομένως το σφάλμα είναι 19,8mL-0mL=-0,mL και το % σφάλμα 100 1%. 0 iii. Θα μπορούσε αν το ΡΚ a (ΗΔ )=7 βρίσκεται στο κάθετο τμήμα της καμπύλης ογκομέτρησης. 5 Κατά την διάλυση γίνονται οι αντιδράσεις και τελικά έχουμε: b b

11 mol/ mol/ Na₂O+Η₂Ο Na++OH, 0,01 0,0 NaΝΗ₂ + Η₂Ο Νa+ + ΝΗ₃ +OH 0,01 -x x mol/ CH OΝa +Η₂Ο CH OΗ+Νa++ ΟΗ 0,01 0,01 Άρα ph₁> ph₂> ph₃ [OH ]₁=0,0 poh₁=-log ph₁=1+log x<0,01 [OH ]₂< 0,01 poh₂> ph₂<1 [OH ]₃=0,01 poh₃= ph₃=1 6 Το Κ aηα =10 ⁵=10 ⁵ άρα το ΗΑ είναι ασθενές οξύ. Η ισορροπία (1) έχει σταθερά Κc₁=10 ¹⁶ οπότε θεωρούμε ότι η ισορροπία (1) είναι πρακτικά μονόδρομη προς τ αριστερά επομένως το ΗΒ είναι ισχυρό οξύ. Επειδή η σταθερά Κc₂=10 ¹, η ισορροπία () είναι μετατοπισμένη προς τ αριστερά άρα το ΗΑ ασθενέστερο του ΗΓ. 7 απ: i. 160ml και ii. ph=5 8 9 10-5 40 i. ασθενές οξύ και ii. 50% 41 ΗΑ ισχυρό οξύ, ΗΒ α = 10 -,5 και Κα=10-5, ΗΓ α = 10-1 και Κα=10-4, ΗΑ> ΗΒ > ΗΒ 4 i. pη=,5 και α = 10-1,5 ii. 5g και α = 9.10-4 i. Από τα δεδομένα έχουμε ότι, τα παρακάτω χρώματα του δείκτη στις διάφορες τιμές ph είναι: Για pη<pka₁-1 pη το διάλυμα έχει το χρώμα του Η Δ δηλ. είναι κόκκινο ενώ για pη pka₁+1 pη 5 το διάλυμα έχει το χρώμα του ΗΔ δηλ. είναι άχρωμο. Το πεδίο αυτό σταματά να είναι άχρωμο όταν φτάσει την τιμή pka₂-0,85 που όμως δίνεται ότι είναι ίσο με 7,15. Άρα pka₂-0,85=7,15 pka₂=8. Έτσι η περιοχή που επικρατεί το μπλε χρώμα του Δ ² είναι για ph pka₂+0,85 pη 8,85. Σχηματικά οι περιοχές ph αλλαγής χρώματος είναι: Στις περιοχές ph -5 και 7,15-8,85 επικρατεί ενδιάμεσο χρώμα. ii. Η εξουδετέρωση του HCl γίνεται όταν προστεθούν 100ml ΚΟΗ 0,1Μ άρα: n HCl = n KOH C HCl V HCl = C KOH V KOH C HCl 0,1 = 0,1 0,1 C HCl = 0,1M. Η εξουδετέρωση του HA γίνεται όταν προστεθούν ακόμα 00ml ΚΟΗ 0,1Μ άρα: n HΑ = n KOH C HΑ V HΑ = C KOH V KOH C HΑ 0,1 = 0,1 0, C HΑ = 0,M. iii. Στο 1 ο ισοδ. σημείο γίνεται η πλήρης εξουδετέρωση του HCl, οπότε το ph καθορίζεται μόνο από το ΗΑ που λόγω μεταβολής όγκου (προσθήκη 00mL δ/τος ΚΟΗ) έχει συγκέντρωση: C HΑ V =C HΑ V C HΑ 0,=0, 0,1 C HΑ =0,1Μ. Επομένως από τον ιοντισμό του ΗΑ έχουμε: [Η₃Ο+]= 5 ph=. C 10 0,1 10 a Στο ο ισοδ. σημείο γίνεται και η πλήρης εξουδετέρωση και του HΑ, οπότε το ph καθορίζεται μόνο από το ΚΑ που λόγω μεταβολής όγκου (προσθήκη 100+00mL δ/τος ΚΟΗ) έχει συγκέντρωση: C ΚΑ V =C HΑ V C ΚΑ 0,4=0, 0,1 C ΚΑ =0,05Μ. Επομένως από τον ιοντισμό του Α έχουμε: [ΟΗ ]= 44 i. 9, ii. 9,g και ph = 1. 9 5 C 10 0,05 0,7 10 pοh=5-log0,7=5,15 ph=8,85. b 45 To Δ₁ έχει 1mol HA και 1mol HB και κατά την ανάμιξή του με το 1mol ΚΟΗ, το ΚΟΗ είναι σε έλλειμμα. Έτσι κατά αντίδραση των οξέων με το ΚΟΗ έχουμε: mol/ ΚΟΗ + ΗΑ ΚΑ + Η₂Ο ΚΟΗ + ΗΒ ΚΒ + Η₂Ο Όπου x+y=1 (1) τελ. x 1-x x y 1-y y Το διάλυμα που προκύπτει έχει δύο ρυθμιστικά διαλύματα ΗΑ/ΚΑ και ΗΒ/ΚΒ άρα έχουμε :

1 C 5 (1 x)/ V 5 1 x [H O ] Ka [H O ] 10 [H O ] 10 () και HA C x / V x C B 5 (1 y)/ V 5 1 y [H O ] Ka [H O ] 910 [H O ] 9 10 (). y/ V y HB C B 5 1 x 5 x 1 x x Από (1),(),() 10 910 9 9x²=(1-x)² x=1-x x 1 οπότε από () x 1 x x 1 x 4 / 4 5 5 [H O ] 10 [H O ] 10 ph 5 log ph 4,5. 1 / 4 46 Κατά την αποκατάσταση της ισορροπίας (Ι) με απόδοση 50% έχουμε: Έστω ότι αρχικά είχαμε x mol NH₃ και y mol HCl. Kc (σε mol) ΝΗ₃ (g) + HCl (g) NH₄Cl (s) (Ι) Το περιεχόμενο της ισορροπίας διαλύεται μετά στο νερό και δίνει ph=9. Άρα η ΝΗ₃ πρέπει να είναι σε περίσσεια. Επομένως από την απόδοση 50% ω=50% y ω=0,5 y. Έτσι στην X.I έχουμε: x-0,5 ymol NH₃, 0,5 ymol HCl και 0,5 ymol NH₄Cl αρχ. x y Χ.Ι x-ω y-ω ω Κατά την διάλυση στο νερό του μίγματος ισορροπίας έχουμε την αντίδραση: (σε mol) ΝΗ₃ (aq) + HCl (aq) NH₄+ + Cl (aq) (Ι) αρχ. x-0,5y 0,5y 0,5y 0,5y μεταβ. -0,5y -0,5y +0,5y +0,5y τελ. x-y - y x+y Από τα δεδομένα έχουμε ότι [Cl ]=0,1Μ y/10=0,1 y=1mol. Το διάλυμα μετά την αντίδραση ρυθμιστικό με ph=9 poh=5 άρα: C 5 5(x y)/ V [OH ] K 10 10 x 1 1 x = mol. b C y / V Σύμφωνα με τα παραπάνω στην ισορροπία (Ι) έχουμε x-0,5 y=-0,5=1,5molnh₃, 0,5mol HCl, επομένως από την 1 1 400 16 σταθερά της ισορροπίας παίρνουμε: Kc Kc Kc Kc. [NH ][HCl] (1,5/ ) (0,5/ ) 75 47 C HΟ + =1Μ, C ΟH - =0Μ, C SΟ4 - = 0,01Μ και C HSΟ4 - = 1Μ,pH =. 48 Αν πάρω τον νόμο της αραίωσης και για τα τρία οξέα θα βρω Cτελ=0,01Μ. Από τους τρεις ιοντισμούς των ασθενών οξέων θα έχουμε τελικά: Ka 1 Ka ΗΑ + Η₃Ο Η₃Ο+ + Α 1 ΗB + Η₃Ο Η₃Ο+ + B ΗΓ + Η₃Ο Ka 1 Η₃Ο+ + ΓB 0,01-x x x 0,01-y y y 0,01-ω ω ω Από τις Κa₁, Κa₂, Κa₃, παίρνοντας υπ όψη την τριπλή επίδραση κοινού ιόντος και τις γνωστές προσεγγίσεις Ka₁ [HA]=[ Η₃Ο+] [ Α ] 10 ⁵=x(x+y+ω)/0,01 10 ⁷=x(x+y+ω) (1) Ka₂ [HB]=[ Η₃Ο+] [ B ] 5 10 ⁵=y(x+y+ω)/0,01 5 10 ⁷=y(x+y+ω) () Ka₃ [HΓ]=[ Η₃Ο+] [ Γ ] 10 ⁵=ω(x+y+ω)/0,01 10 ⁷=y(x+y+ω) () Αν προσθέσω τώρα κατά μέλη τις (1)+()+() θα πάρω (x+y+ω)²=10 ⁶ (x+y+ω)=10 ³ άρα ph= Εύκολα διαπιστώνουμε ότι για το ΚΟΗ που προστίθεται τα n ΚΟΗ=0,0mol είναι ίσα με τα n₁+ n₂+ n₃=0,0mol των τριών οξέων ΗΑ, ΗΒ, ΗΓ. Άρα γίνεται πλήρης εξουδετέρωση και προκύπτουν από 0,01mol αλάτων ΚΑ, ΚΒ, ΚΓ με ίσες συγκεντρώσεις C τελ=0,01μ. Μετά από τις διαστάσεις των αλάτων και τους ιοντισμούς των ασθενών βάσεων Α, Β, Γ, εργαζόμενοι παρόμοια όπως προηγούμενα και καταλήγουμε σε ph=8,5. 49. 50. 51. 5 α) Κa, HCOOH=10 ⁴, β) 8,9 L H₂O, γ) ΡΗ=8,5, δ) ΡΗ=,5

1 5 Αν περιέχονται n mol στο διάλυμα CH COOH τότε γίνονται οι αντιδράσεις: CH₃COOH + Na₂O CH₃COONa + H₂O x=0,05mol 0,05mol x=0,05mol CH₃COOH + CH₃ONa CH₃COONa + CH₃OH y=0,05mol 0,05mol y=0,05mol To διάλυμα που προκύπτει έχει ph=5. Επομένως το CH₃COOH είναι σε περίσσεια αφού σε κάθε διαφορετική περίπτωση το ph είναι βασικό. Έτσι το τελικό διάλυμα (όγκου 1L) που προκύπτει έχει Cτελ CH₃COOH=Cτελ οξ=c-0,05-0,05 =(C-0,1)M και Cτελ CH₃COO = C 5 5C 0,1 Cτελ βασ =0,1 M. Συνεπώς :[H O ] Ka 10 10 C 0,M C 0,1 54 i & ii. Το διάλυμα που προέκυψε μετά την προσθήκη του στο νερό, είναι κορεσμένο και μάλιστα ισορροπεί με αδιάλυτη ποσότητα στερεού (ίζημα). Κατά την προσθήκη νερού (μέχρι τα 10L) σταδιακά διαλύεται το υπάρχον ίζημα διατηρώντας έτσι τη συγκέντρωση του διαλύματος σταθερή και ίση με την διαλυτότητα Δ(mol/L) του Μ(ΟΗ)₂. Έτσι το ph παραμένει σταθερό. Μετά τα 10L η συγκέντρωση του διαλύματος μειώνεται με συνέπεια και το ph του δ/τος να τείνει μειώνεται με οριακή τιμή ph=7. Όσο το δ/μα είναι κορεσμένο υπάρχει η ισορροπία: Μ(ΟΗ)₂ Μ+² + ΟΗ διαλύθηκαν/παρήχθηκαν Δ(mol/L) Δ(mol/L) Δ(mol/L) Αλλά ph=1 poh= [OH ]=10 ² Δ=10 ² Δ=0,005mol/L δ/τος. iii. Στα 10L έχει διαλυθεί όλη η ποσότητα των n mol του Μ(ΟΗ)₂ που προστέθηκε αρχικά, αλλά το δ/μα είναι οριακά κορεσμένο άρα: C=Δ=n/V n=δ V n=0,005 10=0,05mol. 55 1 Αν τα οξέα είναι και τα δύο ισχυρά οπότε στα διαλύματα έχουν ολοκληρωθεί οι ιοντισμοί : HA + H₂O H₃O+ +Α (Ι), HΒ + H₂O H₃O+ +Β (ΙΙ) Kw και έχουν αποκατασταθεί οι ισορροπίες ιοντισμού του νερού : H₂O H₃O+ +ΟΗ (III) Kw [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] (1) με 1 1 Τα διαλύματα Δ₁ και Δ₂ έχουν ph₁=ph₂ [Η₃O+]₁=[Η₃O+]₂ () και [OΗ ]₁=[OΗ ]₂ () Στο Δ₃, αμέσως μετά την ανάμιξη των Δ₁ και Δ₂ και πριν τις τυχόν μετατοπίσεις-αποκαταστάσεις της ισορροπίας (III) οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων λόγω μεταβολής όγκου είναι: (1) [H O ] V [H O ] V 1 1 [ HO ] [ ] V V 1 H O [H O ] [H O ] (4) και όμοια [OΗ ]₃=[OΗ ]₁=[OΗ ]₂ (5) 1 Από τις εξισώσεις (1) (5) έχουμε: [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] Kw, 1 1 Παρατηρούμε λοιπόν ότι αμέσως μετά την ανάμιξη των διαλυμάτων ότι οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων HO και OH στο Δ₃ όχι μόνο ταυτίζονται με εκείνες των Δ₁ και Δ₂ αλλά και ικανοποιούν τη σταθερά ιοντισμού Κw, άρα τα σωματίδια είναι σε ισορροπία διατηρώντας τις συγκεντρώσεις τους σταθερές. Επομένως ph₃ = ph₂ = ph₁ Αν τα οξέα είναι και τα δύο ασθενή οπότε στα διαλύματα έχουν αποκατασταθεί αντίστοιχα οι ισορροπίες:, Ka HB [H O ] [B ] HΒ + H₂O H₃O+ +Β (ΙΙ) με Ka () και HB [HB] Kw H₂O H₃O+ +ΟΗ (ΙΙΙ) με Kw [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] () 1 1 Τα διαλύματα Δ₁ και Δ₂ έχουν ph₁=ph₂ [Η₃O+]₁=[Η₃O+]₂ (4) και [OΗ ]₁=[OΗ ]₂ (5) Στο Δ₃, αμέσως μετά την ανάμιξη των Δ₁ και Δ₂ και πριν τις τυχόν μετατοπίσεις-αποκαταστάσεις των ισορροπιών (1), () και (), οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων λόγω μεταβολής όγκου είναι: [H O ] V [H O ] V 1 1 [ HO ] V V 1 (4) [ H O ] [H O ] [H O ] 1 και όμοια [OΗ ]₃=[OΗ ]₁=[OΗ ]₂ (6)

14 [A ] V 1 1 [A ] V V 1 (7), [H A] V 1 1 [H A] (8), V V 1 [B ] V [B ] (9), V V [HB] V [HB] (10). V V Από τις εξισώσεις (4) (10) έχουμε: [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] [H O ] [OH ] Kw 1 1 [A ] V 1 1 [H O ] 1 [H O ] [A ] V V [H O ] [A ] [H O ] [A ] [H O ] [B ] 1 1 1 Ka και όμοια... Ka HA [HA] [H A] V [H A] [HA] [HB] 1 1 1 V 1 V Παρατηρούμε λοιπόν ότι αμέσως μετά την ανάμιξη των διαλυμάτων οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων ικανοποιούν τις σταθερές ιοντισμού Κw, ΚaHA και ΚaHΒ άρα τα σωματίδια είναι σε ισορροπία. Επομένως οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων δεν μεταβάλλονται άρα από (4) ph₃ = ph₂ = ph₁ Αν τα οξέα είναι το ένα ασθενές και το άλλο ισχυρό, εργαζόμενοι ανάλογα καταλήγουμε πάλι ότι το ph στο Δ₃ παραμένει σταθερό, ίδιο με εκείνων των Δ₁ και Δ₃. 1, HB 56 α) Από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch για το Δ1παίρνουμε: ph₁=pka+log(c βασ./c οξ.)=5+log(0,1/1)=4 β) Μετά την προσθήκη όγκου V₂ του Δ₂ στο Δ₁ έχουμε: για το ΗΑ: C₁V₁+C₃V₂=C₁ (V₁+ V₂) 1 1+1 V₂= C₁ (1+ V₂) 1+V₂= C₁ (1+V₂) C₁ =1M (1) για το ΝaΑ: C₂V₁+C₄V₂=C₂ (V₁+V₂) 0,1 1+1 V₂=C₂ (1+V₂) 0,1+V₂=C₂ (1+V₂) () Για το νέο δ/μα είναι επίσης ρυθμιστικό, έχει ph=4,5 οπότε από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch : ph₂=pka+log(c οξ/c βασ.) 4,5=5+log(C βασ./c οξ.) C οξ/c βασ.= 10 () Από (1), () και () V₂ 0,16L. γ) Μετά από πολύ μεγάλο όγκο του Δ₂ το ph θα τείνει στο ph του Δ₂. Άρα ph ορ=pka+log(c βασ./c οξ.) ph ορ =5+log(1/1) ph ορ =5. 57 α) Για την εξουδετέρωση ενός οποιαδήποτε τα τρία οξέα απαιτούνται ισάριθμα mol NaOH. Κατά συνέπεια το οξύ ΗΓ που απαιτεί τον μεγαλύτερο όγκο διαλύματος ΝαΟΗ έχει τα περισσότερα mοl, άρα μεγαλύτερη συγκέντρωση και θα έπρεπε να είχε μικρότερο pη από τα άλλα δύο διαλύματα. Οπότε το ΗΓ είναι το ασθενέστερο οξύ. Αφού τα διαλύματα των ΗΑ και ΗΒ απαιτούν ίσους όγκους διαλυμάτων NaOH, περιέχουν ίσο αριθμό mol οξέων και έχουν την ίδια συγκέντρωση. Το ΗΒ μεταξύ των δύο έχει μικρότερο pη, άρα αυτό είναι ισχυρότερο. β) Για ένα ισχυρό οξύ, όταν εκατονταπλασιάσουμε τον όγκο, αραιώνοντάς το με νερό, τότε και η [Η₃Ο+] υποεκατονταπλασιάζεται, δηλαδή: [Η Ο + ] = 0,01[Η Ο + ] 1 -log[η Ο + ] =-log(0,01[η Ο + ] 1) ph =ph 1+ Το οξύ που με την αραίωση αυξήθηκε το pη του κατά δύο μονάδες είναι το ΗΒ, οπότε αυτό είναι το ισχυρό. γ) Αφού το ΗΒ είναι ισχυρό με pη= θα έχει συγκέντρωση C=10 - Μ ίδια με το διάλυμα του οξέος ΗΑ. Άρα για το ΗΑ: [Η Ο + ]=10-4 = α 10 - α 1=0,1. Αφού το ΗΓ απαιτεί τετραπλάσιο όγκο διαλύματος ΝαΟΗ θα περιέχει και τετραπλάσιο αριθμό mοl άρα και συγκέντρωση C =4 10 - Μ. Οπότε:[Η Ο + ]=10 - = α 4 10 - α =0,5. 58 Έστω ότι το οξύ ΗΑ είναι ισχυρό. Τότε με την προσθήκη του άλατος, στο δοχείο θα είχαμε: ΗΑ+Η₂Ο Η₃Ο+ + Α και ΝαΑ (s) Νa+ + Α Αλλά τότε η προσθήκη του άλατος δεν θα επέφερε καμιά αλλαγή στη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου, αφού δεν έχουμε κάποια ισορροπία η οποία να μετατοπίζεται, οπότε το pη θα παρέμενε σταθερό. Εδώ όμως το pη άλλαξε, άρα το οξύ ΗΑ είναι ασθενές. i) Η αντίδραση εξουδετέρωσης, με την προσθήκη του διαλύματος ΝαΟΗ είναι: ΗΑ + ΝαΟΗ ΝαΑ + Η Ο Αλλά για το ΝaΟΗ έχουμε ότι: n β=c βv β= 0,1mοl=0,mοl, οπότε για το διάλυμα Υ: C n / V 0,/0, 1M ii) Με την προσθήκη του άλατος ΝaΑ, το διάλυμα έχει συγκέντρωση: C n / V 0,00/ 0, 0,01M 1 1 θα έχουμε. και δουλεύοντας με συγκεντρώσεις έχουμε: HO ΗΑ + Η₂Ο Η₃Ο+ + Α ΝaΑ Na+ + Α αρχ. C αρχ. C₁ τελ. C-y y y τελ. - C₁ C₁ Αλλά το ph=4 y=10 ⁴ και από την σταθερά Κa λαμβάνοντας υπ όψη την Ε.Κ.Ι στο Α έχουμε:

15 Ka 4 4 4 [H O ][A ] y(y C ) 1 10 (10 0,01) 10 0,01 6 4 10 [HA] C y 110 1 Στο αρχικό διάλυμα του οξέος έχουμε: ΗΑ + Η₂Ο Η₃Ο+ + Α αρχ. C τελ. C-ω ω ω Παίρνοντας ξανά στη σταθερά ιοντισμού του οξέος έχουμε: Ka [H O ][A ] 6 10 10 ph [HA] C C 1 iii) Στο διάλυμα Υ n HA=0, ενώ ο αριθμός των n NaOH =λ>0,. Επομένως κατά την εξουδετέρωση: (mol) ΗΑ + NaOH NaA + H₂O αρχ. 0, λ τελ. - λ-0, 0, 0, Από τους ιοντισμούς έχουμε: Οι συγκεντρώσεις στο τελικό δ/μα μετά την εξουδετέρωση είναι: C NaA= C A =C₂=n NaA/V=0,/0,=1M, και C NaOH=C₃=n NaOH/V=(λ-0,)/0, Kb HO Α + Η₂Ο ΟH + ΗΑ ΝaOH Na+ + ΟΗ αρχ. C₂ αρχ. C₃ τελ. - C₃ C₃ τελ. C₂-x x x Αλλά δίνεται ότι [ΗΑ]=x=10 ⁷, οπότε από την σταθερά Κb της βάσης Α - έχουμε: 14 7 Kw [HA][OH ] 10 10 [OH ] 1 K [OH ] 10 ph 1 b 6 6 Ka [A ] 10 110 β) Υπολογίσαμε ότι [ΟΗ ]=10 ¹ x+c₃=10 ¹ 10 ⁷+(λ-0,)/0,=10 ¹ (λ-0,)/0,=10 ¹ λ=0,mol. 59 Θέτουμε [HO ] x και [OH ] y. Έχουμε [HO ] [OH ] KW xy KW y (1) x Θεωρούμε την συνάρτηση f(x) [HO ] [OH ] x y και από (1) f(x) x x KW Η πρώτη παράγωγος της f(x) είναι f (x) 1. x K Η τιμή που μηδενίζει την 1 η W παράγωγο είναι: 01 x K x W x KW (η αρνητική απορρίπτεται) Από την μονοτονία της f(x) η f(x) έχει ελάχιστο στο x K και για θ=5⁰c στο x 10 7 y 10 7. 7 7 7 Άρα το ελάχιστο άθροισμα [HO ] [OH ] (θ=5⁰c) είναι: [HO ] [OH ] =x+y= 10 10 10. W K W K W 60 α) κίτρινο β) NaOH γ) 0,094mol NaOH.