ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ Γ Λυκείου, Θετική Κατεύθυνση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Νεάπολη,././ 20. ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΜΑΘΗΤΗ:...... ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ 1. Αναμιγνύονται 250mL διαλύματος H 3 OOH 0,4M με 250mL διαλύματος NaOH 0,2Μ οπότε προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα όγκου 500mL. Δίδονται για το H 3 OOH, Κ α =1,8 10-5 οπότε pκ α =4,75 Ποιο είναι το των αρχικών διαλυμάτων και ποια η συγκέντρωση και το του ρυθμιστικού διαλύματος που προκύπτει; Η απάντηση να δοθεί με δύο τρόπους: Α) Με τη βοήθεια πεχάμετρου. Β) Με υπολογισμούς. Σχολιάστε την ενδεχόμενη διαφορά. Mole/Lit H 3 OOΗ + Η 2 Ο Ý H 3 OO - + Η 3 Ο + Ο ξ ι κ ό ο ξ ύ NaOH Αρχικά 0,4 Αντιδρούν Χ Παράγονται Χ Χ Τελικά 0,4 - Χ Χ Χ Κa H3OOΗ = X 2 0,4 - Χ K α. Επειδή <10-2, μπορούν να γίνουν οι προσεγγίσεις, οπότε, Χ 2 = 1,8 10-5.0,4 ɸ Χ = [Η 3 Ο + ] = 2,68.10-3 και τελικά = 2,57. NaOH ɹ Na + + OH - 0,2M 0,2M 0,2M Συνεπώς [ΟΗ - ]= 0,2Μ ɸ poh = 0,70 και =13,30. Τα mol του H 3 OOH στο αρχικό διάλυμα είναι η 1 = 1.V 1, δηλ. η 1 =0,4.0,25=0,1 mol, ενώ του NaOH είναι η 2 = 2.V 2, δηλ. η 2 =0,2.0,25=0,05 mol. Μετά την ανάμιξη οι συγκεντρώσεις του H 3 OOH είναι: 1 =η 1 / V ολ =0,1/0,5=0,2Μ και του NaOH 2 =η 2 / V ολ =0,05/0,5=0,1Μ Ρ υ θ μ ι σ τα ι κ ό δ ι ά λ υ μ α Mole/Lit Αρχικά 0,2 0,1 Αντιδρούν 0,1 0,1 H 3 OOH + NaΟH ɹ H 3 OONa + H 2 O Παράγονται 0,1 Τελικά 0,1 0 0,1 Δημιουργείται λοιπόν ρυθμιστικό διάλυμα με H 3 OOH 0,1Μ και H 3 OONa 0,1Μ, οπότε: = pka+log 0, 1 ɸ=4,75 + log 0, 1 ɸ=4,75 + log1 ɸ = 4,75 Διάλυμα H 3 OOH 0,4M. 2,57 Διάλυμα NaOH 0,2Μ. 13,30 Ρυθμιστικό διάλυμα H 3 OOH 0,1M/H 3 OONa 0,1M. 4,75
2. Από το ρυθμιστικό διάλυμα λαμβάνονται οι παρακάτω ποσότητες και γίνονται οι παρακάτω διεργασίες: 10mL του ρυθμιστικού διαλύματος αραιώνονται με νερό μέχρι ο όγκος τους να γίνει 100mL, (Διάλυμα Δ1). Σε 100mL του ρυθμιστικού διαλύματος προστίθενται 10mL Hl 0,1Μ, (Διάλυμα Δ2). Σε 100mL του ρυθμιστικού διαλύματος προστίθενται 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ (Διάλυμα Δ3). Ποιο είναι το των διαλυμάτων Δ1, Δ2 και Δ3; Η απάντηση να δοθεί με δύο τρόπους: Α) Με τη βοήθεια πεχάμετρου. Β) Με υπολογισμούς. Σχολιάστε την ενδεχόμενη διαφορά. Δίδονται για το H 3 OOH, Κ α =1,8 10-5 οπότε pκ α =4,75 Αραίωση (10mL Ρυθ. Διαλ + Η 2 Ο = 100mL ) Η συγκέντρωση του H 3 OOH μετά την αραίωση είναι: και του H 3 OONa 1.V 1 = 1.V ολ ɸ 0,1.0,01= 1.0,1 ɸ 1 = 0,01Μ, 2.V 2 = 2.V ολ ɸ 0,1.0,01= 2.0,1 ɸ 2 = 0,01Μ, οπότε: = pka + log βασ οξ 0, 01 ɸ=4,75 + log 0, 01 = 4,75. ɸ=4,75 + log1 ɸ Τα mol του H 3 OOH στα 100mL ρυθμιστικού διαλύματος είναι η 1 = 1.V 1, δηλ. η 1 =0,1.0,1=0,01 mol. Τα mol του H 3 OONa είναι η 2 = 2.V 2, δηλ. η 2 =0,1.0,1=0,01 mol. Τα mol του Hl είναι η 3 = 3.V 3, δηλ. η 3 =0,1.0,01=0,001 mol. 100mL ρυθμιστικό διάλυμα + 10mL Hl 0,1Μ Μετά την προσθήκη των 10 ml Hl, οι συγκεντρώσεις του H 3 OOH είναι: 4 =η 1 /V ολ =0,01/0,11=0,0909Μ, του NaOH είναι 5 =η 2 /V ολ =0,01/0,11=0,0909Μ, του Hl είναι 6 =η 3 / V ολ =0,001/0,11=0,00909Μ. Το Hl αντιδρά με το H 3 OONa σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση: Mole/Lit H 3 OONa + Hl ɹ H 3 OOH + Nal H 3 OO - + H 3 Ο + ɹ H 3 OOH + Η 2 Ο Αρχικά 0,0909 0,00909 0,0909 Αντιδρούν 0,00909 0,00909 Παράγονται 0,00909 0,00909 Τελικά 0,08181 0 0,1 0,00909 Το Nal δεν επηρεάζει το, ενώ το διάλυμα χαρακτηρίζεται ακόμη ρυθμιστικό οπότε έχουμε: = pka + log βασ οξ 0,08181 ɸ = 4,75 + log ɸ 0,1 = 4,75 + log0,8181 ɸ = 4,75-0,087 ɸ = 4,663
Τα mol του H 3 OOH στα 100mL ρυθμιστικού διαλύματος είναι η 1 = 1.V 1, δηλ. η 1 =0,1.0,1=0,01 mol. Τα mol του H 3 OONa είναι η 2 = 2.V 2, δηλ. η 2 =0,1.0,1=0,01 mol. Τα mol του NaOH είναι η 3 = 3.V 3, δηλ. η 3 =0,1.0,01=0,001 mol. 100mL ρυθμιστικό διάλυμα + 10mL NaOH 0,1Μ Μετά την προσθήκη των 10 ml NaOH, οι συγκεντρώσεις του H 3 OOH είναι: 4 =η 1 /V ολ =0,01/0,11=0,0909Μ, του NaOH είναι 5 =η 2 /V ολ =0,01/0,11=0,0909Μ, του NaOH είναι 7 =η 3 / V ολ =0,001/0,11=0,00909Μ. Το NaΟH αντιδρά με το H 3 OOH σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση: Mole/Lit H 3 OOH + NaΟH ɹ H 3 OONa + H 2 O H 3 OOH + ΟH - ɹ H 3 OO - + H 2 O Αρχικά 0,0909 0,00909 0,0909 Αντιδρούν 0,00909 0,00909 Παράγονται 0,00909 Τελικά 0,08181 0 0,1 Το διάλυμα χαρακτηρίζεται ακόμη ρυθμιστικό οπότε έχουμε: = pka + log 0, 1 ɸ = 4,75 + log 0, 08181 ɸ = 4,75 + 0,087 ɸ = 4,75 + log1,22 ɸ = 4,837, δηλαδή το αυξήθηκε ελάχιστα. Αραίωση (10mL ρυθ. Διαλ + Η 2 Ο = 100mL ). 4,75 100mL ρυθμιστικό διάλυμα + 10mL Hl 0,1Μ. 4,663 100mL ρυθμιστικό διάλυμα + 10mL NaOH 0,1Μ. 4,837
3. Να συγκρίνετε το των διαλυμάτων Δ2 και Δ3 με το των παρακάτω διαλυμάτων: 10mL Hl 0,1Μ + 100mL H 2 O. (Διάλυμα Δ4) 10mL NaOH 0,1Μ + 100mL H 2 O. (Διάλυμα Δ5) Η απάντηση να δοθεί με δύο τρόπους: Α) Με τη βοήθεια πεχάμετρου. Β) Με υπολογισμούς. Σχολιάστε την ενδεχόμενη διαφορά. 10mL Hl 0,1Μ + 100mL H 2 O 10mL NaOH 0,1Μ + 100mL H2O Η συγκέντρωση του Hl στο αραιωμένο διάλυμα Δ4 είναι: 1.V 1 = 1.V ολ ɸ 0,1.0,01= 1.0,11 ɸ 1 = 0,00909Μ. Έχουμε λοιπόν: Hl + H 2 O ɹ H 3 O + + l - 0,00909M 0,00909M 0,00909M Συνεπώς [H 3 O + ]= 0,00909M και = 2,04. Δηλαδή η ίδια ποσότητα Hl μετέβαλλε το του νερού κατά 4,96 μονάδες, (από 7 σε 2,04) ενώ η μεταβολή του του ρυθμιστικού είναι μόνο κατά 0,087 μονάδες, δηλ. από 4,75 σε 4,663. Η συγκέντρωση του NaOH στο διάλυμα Δ5 είναι: 1.V 1 = 1.V ολ ɸ 0,1.0,01= 1.0,11 ɸ 1 = 0,00909Μ. Έχουμε λοιπόν: NaOH ɹ Νa + + OH - 0,00909M 0,00909M 0,00909M Συνεπώς [OH - ]= 0,00909M και poh = 2,04, τελικά = 11,96 Δηλαδή η ίδια ποσότητα NaOH μετέβαλλε το του νερού κατά 4,96 μονάδες, (από 7 σε 11,96) ενώ η μεταβολή του του ρυθμιστικού είναι μόνο κατά 0,087 μονάδες, δηλ. από 4,75 σε 4,837. 10mL Hl 0,1Μ + 100mL H 2 O.. 2,04 10mL NaOH 0,1Μ + 100mL H 2 O.. 11,96
4. Παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος H 3 OOH/H 3 OONα ορισμένου. Να κάνετε υπολογισμούς και κατόπιν να παρασκευάσετε στο εργαστήριο 110mL ρυθμιστικού διαλύματος H 3 OOH/H 3 OONα με =5,75 χρησιμοποιώντας διαλύματα H 3 OOH 0,2Μ και H 3 OONα 0,2Μ. Να σχολιάστε την ενδεχόμενη διαφορά στην τιμή του των υπολογισμών και της τιμής του πεχάμετρου. Δίδονται για το H 3 OOH Κ α =1,8 10-5 και pκ α = 4,75. Έστω ότι θα χρησιμοποιήσουμε V 1 ml H 3 OOH 0,2Μ και V 2 ml H 3 OONα 0,2Μ. Από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch έχουμε: = pka + log ɸ 5,75 = 4,75 + log ɸ log =1 ɸ =10, οπότε: ηβασ. Vολ ηοξ. Vολ = 10 ɸ ηβασ. =10. (1) ηοξ. Γνωρίζουμε όμως ότι η Οξ =0,2.V 1 και η βασ =0,2.V 2, οπότε η (1) γίνεται: V 2 = 10. (2) V1 Πρέπει όμως V 1 + V 2 =110mL (3). Με επίλυση του συστήματος των εξισώσεων (2) και (3), προκύπτει ότι θα χρησιμοποιήσουμε 10mL H 3 OOH 0,2Μ και 100mL H 3 OONα 0,2Μ. Διάλυμα Ρυθμιστικό διάλυμα H 3 OOH/H 3 OONα. 5,75