5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις)
Ισχυρά οξέα - βάσεις Ισχυρά οξέα είναι το HClO4, HCl, HBr, HI, HNO3 και το H2SO4 (στο α΄ στάδιο). Έχουν πολύ μεγάλο βαθμό ιοντισμού και θεωρούμε ότι ιοντίζονται σε ποσοστό 100 %. Ισχυρές βάσεις είναι ορισμένα ιόντα όπως ΝΗ2–, CH3O–, O2– και τα ευδιάλυτα υδροξείδια των μετάλλων KOH, NaOH, Ca(ΟΗ)2, Βa(ΟΗ)2, LiΟΗ τα οποία διίστανται πλήρως και ελευθερώνουν ανιόντα ΟΗ–. Συνήθης μεθοδολογία για τον υπολογισμό του pH. Από τα δεδομένα υπολογίζουμε τη συγκέντρωση του οξέος ή της βάσης. Γράφουμε την αντίδραση ιοντισμού ή διάστασης και υπολογίζουμε τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου ή υδροξειδίου. Όταν γνωρίζουμε τη [ΟΗ–] εφαρμόζουμε τη σταθερά Kw = [Η3Ο+][ΟΗ–] και βρίσκουμε τη συγκέντρωση [Η3Ο+]. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το pH. Χρησιμοποιούμε γενικά αραιά διαλύματα. Όταν η συγκέντρωση [Η3Ο+] που προέρχεται από το οξύ είναι μικρότερη από 10–6 Μ γράφουμε και την αντίδραση ιοντισμού του νερού. Το ίδιο γίνεται όταν συγκέντρωση [ΟΗ–] που προέρχεται από τη βάση είναι μικρότερη από 10–6 Μ. Σε κάθε άλλη περίπτωση ο ιοντισμός του νερού θεωρείται αμελητέος. Σε θερμοκρασία 25 °C, τα διαλύματα των ισχυρών οξέων έχουν pH < 7 και των ισχυρών βάσεων έχουν pH > 7.
-139-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου
Ασκήσεις Από το σχολικό βιβλίο Παραδείγματα 5.3,5.4,5.5,5.6 και οι εφαρμογές τους Ασκήσεις 20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35 66.
Για το pH υδατικού διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 10−3 Μ, στους 25 °C ισχύει: α. pH = 3 β. 3 < pH < 7 γ. pH = 11 δ. 7 < pH < 11 Λύση Σωστή απάντηση είναι η γ (είναι ισχυρή βάση και παρέχει 10–3 Μ ιόντα OH–)
67.
Το pH υδατικού διαλύματος HCl, συγκέντρωσης 10−8 Μ θερμοκρασίας 25 °C, είναι ίσο με 8. (σωστό ή λάθος) Λύση Λάθος δεν είναι δυνατόν διάλυμα οξέος να έχει pH μεγαλύτερο από το 7 στους 25 °C.
68.
To pH υδατικού διαλύματος NaOH 10−8 Μ, θερμοκρασίας 25 °C, είναι: α. 6 β. 8 γ. 7,02 δ. 14 Λύση Σωστή απάντηση είναι η γ Η συγκέντρωση είναι πολύ μικρή, το pH θα είναι ελάχιστα μεγαλύτερο από το 7 στους 25 °C.
69.
Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες για ένα διάλυμα ισχυρού οξέος HA συγκέντρωσης 1 Μ; α. [Α–] > [Η3Ο+] β. pH = 0 γ. [Η3Ο+] = 1 Μ δ. [Η3Ο+] + [Α–] = 1 M Λύση Σωστές είναι οι προτάσεις β και γ Από τον ιοντισμό του οξέος ΗΑ έχουμε: ΗΑ + Η2Ο → Α– + Η3Ο+ αρχικά 1 Μ - αντιδρούν 1 Μ - - παράγονται - 1 Μ 1 Μ τελικά - 1 Μ 1 Μ pH = -log[H3O+] = -log1 = 0
-140-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) Εύρεση του pH διαλύματος ισχυρού οξέος - ισχυρής βάσης • • •
70.
Υπολογίζουμε τη συγκέντρωση του διαλύματος (όταν δεν είναι γνωστή). Γράφουμε την αντίδραση ιοντισμού ή της διάστασης και συμπληρώνουμε ένα πίνακα μεταβολών των συγκεντρώσεων. Από τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου ή των ιόντων υδροξειδίου υπολογίζουμε το pH του διαλύματος. Να βρεθεί το pH υδατικού διαλύματος Δ1 που έχει όγκο 2 L και περιέχει 0,02 mol ΗΝΟ3. Λύση
n 0,02 mol Η αρχική συγκέντρωση του ΗΝΟ3 είναι: C = = = 0,01 M 2 L V Ιοντισμός του ΗΝΟ3 (ως ισχυρό οξύ ιοντίζεται πλήρως). ΗΝΟ3 + Η2Ο → Η3Ο+ + ΝΟ3– αρχικά 0,01 Μ - ιοντίζ./σχημ. 0,01 Μ 0,01 Μ 0,01 Μ τελικά - 0,01 Μ 0,01 Μ Από τον αυτοϊοντισμό του νερού σχηματίζονται ιόντα Η3Ο+ και ιόντα ΟΗ− και η συγκέντρωση καθενός είναι μικρότερη από 10–7 Μ. Μπορούμε να θεωρήσουμε πως η συγκέντρωση των ιόντων Η3Ο+ οφείλεται αποκλειστικά στον ιοντισμό του ΗΝΟ3, άρα [Η3Ο+] = 0,01 Μ και pH = 2
71.
Σε 10 L διαλύματος HCl έχουν διαλυθεί 0,224 L αερίου HCl μετρημένα σε stp. Nα υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις ιόντων Cl–, των ιόντων Η3Ο+, και το pH του διαλύματος. Λύση Υπολογισμός της συγκέντρωσης του οξέος: n = Vαερίου/Vm = 0,224/22,4 mol = 0,01 mol C = n/V = 0,01/10 M = 0,001 M Ιοντισμός του οξέος: αρχικά ιοντίζ./σχημ. τελικά
HCl + H2O → H3O+ + Cl– 0,001 Μ - 0,001 Μ 0,001 Μ 0,001 Μ - 0,001 Μ 0,001 Μ
Άρα: [Η3Ο+] = [Cl–] = 0,001 Μ ⇒ pH = -log[Η3Ο+] = 3
-141-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου 72.
Ένα διάλυμα Ca(OH)2 έχει περιεκτικότητα 0,37 % w/v σε Ca(OH)2. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος στους 25 °C. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Ca = 40, O = 16, H = 1 Λύση 0,37 % w/v σημαίνει ότι σε 100 mL διαλύματος περιέχονται 0,37 g Ca(OH)2 0,37g m n Mr 74g /mol Aρχική συγκέντρωση του Ca(OH)2: C = = = = 0,05 M 0,1L V V Τo Ca(OH)2 διίσταται πλήρως σύμφωνα με την αντίδραση: 2O Ca(OH)2 ⎯H⎯ → Ca2+ + 2 OH– αρχικά 0,05Μ - διίστανται/σχημ. 0,05Μ 0,05Μ 2·0,05Μ τελικά - 0,05Μ 0,1Μ Παραλείπουμε ως αμελητέο τον ιοντισμό του νερού.
Εφόσον [ΟΗ–] = 0,1 Μ έχουμε pOH = -log[OH–] = 1 Στους 25 °C ισχύει pH + pOH = 14 άρα pH = 13. Εύρεση της ποσότητας της διαλυμένης ουσίας από το pH του διαλύματος • • •
73.
Από το pH του διαλύματος βρίσκουμε τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου (και στη συνέχεια των ιόντων υδροξειδίου για τις βάσεις). Γράφουμε την αντίδραση ιοντισμού ή της διάστασης και συμπληρώνουμε πίνακα μεταβολών των συγκεντρώσεων. Από τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου (ή των ιόντων υδροξειδίου για τις βάσεις) βρίσκουμε την αρχική συγκέντρωση του διαλύματος. Το pH διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου NaOH είναι ίσο 13. Να υπολογίσετε τη μάζα του υδροξειδίου του νατρίου που είναι διαλυμένη σε 4 L διαλύματος. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Na:40, O:16, H:1 και το γινόμενο ιόντων του νερού Kw = 10–14 Λύση 2O Διάσταση υδροξειδίου: ΝaOH ⎯H⎯ → Νa+ + OH– Από C παράγονται C C /Μ
pH = 13 ⇒ [H3O+] = 10–13 M Εφόσον [H3O+]·[ΟΗ–] = Kw ⇒ C = 10–1 Μ Υπολογίζουμε τη μάζα του NaOH: Mr = 23+16+1 = 40 C = n/V ⇒ n = C·V = 0,4 mol ⇒ m = n·Mr = 0,4·40 = 16 g.
-142-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 74.
Σε κάθε διάλυμα που αναφέρεται στην πρώτη στήλη (Ι) να αντιστοιχίσετε το pH του που αναγράφεται στη δεύτερη στήλη (ΙΙ). Τα διαλύματα βρίσκονται στους 25 °C. Ι
ΙΙ
HCl 0,1 M
13
HBr 10−4 M
4
NaOH 0,1 M
12
KOH 10−2 M
1
75.
Να υπολογίσετε το pΗ στα παρακάτω υδατικά διαλύματα (25 °C): α. διαλύματος υδροχλωρίου (HCl) 10−4 M β. διαλύματος υδροξειδίου του βαρίου (Ba(OH)2) 5·10−3 M γ. διαλύματος υδροβρωμίου (HBr) περιεκτικότητας 0,081 % w/v δ. διαλύματος υδροξειδίου του καλίου (KOH) περιεκτικότητας 5 % w/w και πυκνότητας 1,12 g/mL Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Η=1, Βr=80, K=39, O=16. [Απ: 4, 12, 2, 14]
76.
Μια ποσότητα αερίου HCl μετρημένη σε stp διαλύεται στο νερό και σχηματίζονται 20 L διαλύματος με pH = 2. Να υπολογίσετε: α. τον όγκο του αερίου που διαλύθηκε στο νερό. β. τις συγκεντρώσεις όλων των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα. γ. τον αριθμό των ιόντων οξωνίου του διαλύματος. Δίνονται: σταθερά Avogadro: NΑ = 6·1023 και θ = 25 °C. [Απ: 4,48 L, 10–2, 10–2, 10–12, 1,2·1023]
-143-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Εύρεση του pH διαλύματος που σχηματίζεται από αραίωση •
• •
77.
Το αραιωμένο διάλυμα περιέχει την ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας με το αρχικό διάλυμα. Επομένως βρίσκουμε τα αρχικά mol (τόσα είναι και τα mol στο αραιωμένο διάλυμα) και στη συνέχεια τη συγκέντρωση του αραιωμένου διαλύματος. Από τη σχέση nαρχ = nτελ προκύπτει η ισοδύναμη σχέση Cαρχ·Vαρχ = Cτελ·Vτελ την οποία μπορούμε να εφαρμόζουμε. Όταν αραιώνουμε ένα διάλυμα το pH του μεταβάλλεται και το αραιωμένο διάλυμα τείνει να γίνει ουδέτερο (στους 25 °C τείνει να αποκτήσει pH = 7). Υδατικό διάλυμα HCl έχει pH = 2 στους 25 °C. Αραιώνουμε το διάλυμα διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή. Το αραιωμένο διάλυμα μπορεί να έχει pH: α. 1,5 β. 11 γ. 4 δ. 7 Λύση Σωστή απάντηση γ (με την αραίωση το διάλυμα γίνεται λιγότερο όξινο και τείνει να γίνει ουδέτερο, με συνεχή αραίωση τείνει να γίνει 7)
78.
Σε διάλυμα ΚΟΗ (25 °C) με pH = 11 προστίθεται νερό. Το pH του αραιωμένου διαλύματος που προκύπτει είναι δυνατόν να ισούται με α. 6 β. 2 γ. 9 δ. 12 Λύση Σωστή απάντηση γ (με την αραίωση το διάλυμα γίνεται λιγότερο βασικό και τείνει να γίνει ουδέτερο, με συνεχή αραίωση τείνει να γίνει 7)
79.
Σε διάλυμα ΚΟΗ (25 °C) προστίθεται νερό. Στο αραιωμένο διάλυμα που προκύπτει η ποσότητα των ιόντων υδροξειδίου είναι ίση μεγαλύτερη ή μικρότερη από την ποσότητα των ιόντων υδροξειδίου του αρχικού διαλύματος; Λύση Στο αρχικό διάλυμα όλη η ποσότητα (mol) του ΚΟΗ έχει μετατραπεί σε ιόντα. Επομένως στο αραιωμένο διάλυμα θα υπάρχει η ίδια ποσότητα ιόντων υδροξειδίου. ΚΟΗ → Κ+ + ΟΗ– n mol n mol
-144-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 80.
Αραιώνουμε 300 mL υδατικού διαλύματος (Δ1) HΒr συγκέντρωσης 0,1 Μ με 2,7 L νερό. Να υπολογίσετε το pH του αραιωμένου διαλύματος (Δ2) που σχηματίζεται. Λύση
Ο όγκος του αραιωμένου διαλύματος είναι V2 = V1 + V(H2O) = 0,3 + 2,7 = 3 L και η συγκέντρωσή του (C2) δίνεται από τη σχέση:
C V 0,1⋅0,3 C1V1 = C2V2 ⇔ C2 = 1 1 = = 0,01 M V2 3 Το ΗBr ως ισχυρό οξύ ιοντίζεται πλήρως σύμφωνα με την αντίδραση: HBr + H2O → H3O+ + Br– αρχικά 0,01Μ - ιοντίζ./σχημ. 0,01Μ 0,01Μ 0,01Μ τελικά - 0,01Μ 0,01Μ Η συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου είναι [Η3Ο+] = 0,01 Μ, άρα pH = 2 81.
Αραιώνουμε 200 mL διαλύματος ΝaΟΗ 2 % w/v με προσθήκη νερού μέχρι τελικό όγκο 2 L. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ιόντων OH– και των ιόντων Η3Ο+ στο αραιωμένο διάλυμα. Σχετικές ατομικές μάζες: Νa:23, O:16, H:1 Θερμοκρασία 25 °C, όπου Κw = 10–14. Λύση
NaOH: Mr = 23+16+1 = 40 Σε 100 mL του αρχικού διαλύματος περιέχονται 2 g NaOH, επομένως σε 200 mL του αρχικού διαλύματος περιέχονται 4 g NaOH n = m/Mr = 4/40 = 0,1 mol Το τελικό διάλυμα περιέχει την ίδια ποσότητα δηλαδή 0,1 mol NaOH Υπολογισμός της συγκέντρωσης στο αραιωμένο διάλυμα: Cτελ = n/Vτελ = 0,1/2 = 0,05 M Διάσταση NaOH:
NaOH → Na+ + OH– Aπό 0,05 Μ παράγονται 0,05 Μ
[OH–] = 0,05 M [H3O+] = Kw/[OH–] = 10–14/0,05 = 2·10–13 M
-145-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου 82.
7,3 g HCl διαλύονται σε νερό και σχηματίζονται 2 L διαλύματος Δ1. α. Ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ1; β. Αραιώνουμε 1 L του διαλύματος Δ1 με 4 L νερό. Να υπολογίσετε πόσο μεταβάλλεται το pH. γ. Πόσα L νερό πρέπει να προσθέσουμε στο υπόλοιπο 1 L του διαλύματος Δ1 ώστε να μεταβληθεί το pH κατά 2 μονάδες; Δίνονται: log2=0,3, σχετικές ατομικές μάζες: H=1, Cl=35,5 Λύση α.
n = m/Mr = 0,2 mol, C = n/V = 0,1 M Ιοντισμός: HCl + H2O → H3O+ + Cl– αρχικά 0,1 Μ - ιοντίζ./σχημ. 0,1 Μ 0,1 Μ 0,1 Μ τελικά - 0,1 Μ 0,1 Μ
Άρα: [Η3Ο+] = 0,1 Μ ⇒ pH = -log[Η3Ο+] = 1
β.
Υπολογίζουμε τη συγκέντρωση C2 του αραιωμένου διαλύματος: C1V1 = C2V2 ⇒ C2 =C1V1/V2 = 0,1 M·1 L/5 L = 0,02 M Προσοχή αραιώνουμε 1 L όχι όλο το αρχικό διάλυμα. Ιοντισμός: HCl + H2O → H3O+ + Cl– αρχικά 0,02 Μ - ιοντίζ./σχημ. 0,02 Μ 0,02 Μ 0,02 Μ τελικά - 0,02 Μ 0,02 Μ
[Η3Ο+] = 0,02 Μ ⇒ pH = -log[Η3Ο+] = -log(2·10–2) = 2-log2 = 1,7 Άρα η μεταβολή του pH είναι ίση με 0,7
γ.
Αραιώνοντας το διάλυμα το pH αυξάνεται (τείνει να γίνει ουδέτερο). Το αραιωμένο διάλυμα θα έχει pH = 3 και συγκέντρωση C3. Ιοντισμός: HCl + H2O → H3O+ + Cl– αρχικά C3 Μ - ιοντίζ./σχημ. C3 Μ C3 Μ C3 Μ τελικά - C3 Μ C3 Μ
pH = -log[Η3Ο+] = 3 ⇒ [Η3Ο+] = 10–3 Μ ⇒ C3 = 10–3 M
C1V1 = C3V3 ⇒ V3 = C1V1/C3 = 0,1 M·1 L/0,001 M = 100 L
Προστέθηκαν 100 L - 1 L = 99 L νερό
-146-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 83.
Υδατικό διάλυμα NaOH θερμοκρασίας 25 °C έχει pH = 12. Αραιώνουμε το διάλυμα προσθέτοντας συνεχώς νερό. Τότε το pH του διαλύματος: α. αυξάνεται συνεχώς β. αυξάνεται μέχρι την τιμή 14 γ. μειώνεται, αλλά παραμένει πάντα μεγαλύτερο του 7 δ. μειώνεται μέχρι την τιμή μηδέν.
84.
Σε 2 L υδατικού διαλύματος (Δ1) νιτρικού οξέος (HNO3), που έχει pH = 1, προσθέτουμε 198 L H2O και σχηματίζονται 200 L διαλύματος (Δ2) HNO3. Να υπολογίσετε το pH του αραιωμένου διαλύματος Δ2. [Απ: 3]
85.
Υδατικό διάλυμα Δ1 της ισχυρής βάσης KOH έχει pΗ = 12. Μέχρι ποιον όγκο πρέπει να αραιώσουμε 5 L του διαλύματος Δ1 ώστε να σχηματιστεί διάλυμα Δ2 στο οποίο pΟΗ = 3; Η θερμοκρασία των διαλυμάτων είναι 25 °C. [Απ: 50 L]
86.
Με πόσα mL νερό πρέπει να αραιώσουμε 200 mL διαλύματος ΝaΟΗ περιεκτικότητας 0,04 % w/v ώστε να μεταβληθεί το pH κατά μία μονάδα; Τα διαλύματα βρίσκονται στους 25 °C όπου Kw = 10–14. Δίνονται: Αr: Νa = 23, O = 16, H = 1 [Απ: 1.800 mL]
-147-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Εύρεση της αναλογίας όγκων διαλύματος - νερού κατά την αραίωση •
Θεωρούμε ότι το αρχικό διάλυμα έχει όγκο V1 και το νερό V(H2O) οπότε διάλυμα όγκου V2 = V1 + V(H2O). Με εφαρμογή της σχέσης C1V1 = C2V2 υπολογίζουμε τη ζητούμενη αναλογία.
•
87.
Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε υδατικό διάλυμα ΗΝΟ3 με pH = 1 και νερό, ώστε να σχηματίσουμε διάλυμα με pH = 2; Λύση Το αρχικό διάλυμα έχει pH = 1 επομένως έχει [Η3Ο+] = 0,1 Μ.
Ιοντισμός: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3– αρχικά C1 Μ - ιοντίζ./σχημ. C1 Μ C1 Μ C1 Μ τελικά - C1 Μ C1 Μ Από τη συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου έχουμε C1 = 0,1 M Το αραιωμένο διάλυμα έχει pH = 2, επομένως έχει [Η3Ο+] = 0,01 Μ. Όμοια από τον ιοντισμό του υπολογίζουμε συγκέντρωση C2 = 0,01 M. Ισχύει: C1V1 = C2V2 ⇔ 0,1⋅V1 = 0,01⋅(V1 + VH O ) ⇔ 2
88.
V1 VH O 2
=
1 . 9
Διάλυμα Ca(OH)2 συγκέντρωσης 0,05 Μ όγκου V1 αραιώνεται με νερό όγκου V. Αν το pH του αραιωμένου διαλύματος διαφέρει κατά 2 μονάδες από το αρχικό pH, να υπολογισθεί ο λόγος V1:V (όλα τα διαλύματα βρίσκονται στους 25 °C). Λύση Διάσταση:
Ca(OH)2 →
Ca2+ + 2 OH–
Από 0,05 Μ παράγονται 0,05 Μ και 0,1 Μ
Επομένως: pOHαρχ = -log[OH–] = -log10–1 = 1 και σε 25 °C έχουμε pH = 13. Κατά την αραίωση διαλύματος βάσης το pH μειώνεται, άρα το νέο pH θα είναι 11, οπότε σε 25° C το νέο pOH = 3 και [OH–] = 10–3 M.
Διάσταση:
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH– Από C2 παράγονται C2 Μ και 2C2 Μ
Επομένως 2C2 = 10–3 οπότε C2 = 5·10–4 M. V 1 Ισχύει: C1V1 = C2V2 ⇔ 0,05⋅V1 = 0,0005⋅(V1 + V) ⇔ 1 = V 99
-148-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 89.
Διαλύουμε μια ποσότητα αερίου HCl σε νερό και σχηματίζουμε 500 mL διαλύματος Δ1. Αραιώνουμε 20 mL από το διάλυμα Δ1 με νερό και σχηματίζουμε 100 mL διαλύματος Δ2 που έχει pH = 1. Να υπολογίσετε πόσα λίτρα (L) αερίου υδροχλωρίου (σε STP συνθήκες) διαλύσαμε. [Απ: 5,6 L]
90.
Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμείξουμε υδατικό διάλυμα HCl που έχει pH = 2 και νερό ώστε να σχηματίσουμε διάλυμα με pH = 4; [Απ: 1:99] Συμπύκνωση διαλύματος με προσθήκη καθαρής ουσίας
•
Προσθέτοντας σε διάλυμα οξέος επιπλέον ποσότητα του οξέος, χωρίς μεταβολή του όγκου, αυξάνεται η συγκέντρωση του οξέος και το pH μειώνεται. Αντίστοιχα προσθέτοντας σε διάλυμα βάσης επιπλέον ποσότητα της βάσης, χωρίς μεταβολή του όγκου, αυξάνεται η συγκέντρωση της βάσης και το pH αυξάνεται.
•
91.
Σε διάλυμα HCl με pH = 2 προσθέτουμε καθαρό HCl χωρίς μεταβολή του όγκου. To pΗ του σχηματιζόμενου διαλύματος μπορεί να είναι: α. 2 β. 1 γ. 3 δ. 8 Λύση Σωστή απάντηση είναι η β. Το διάλυμα αποκτά μεγαλύτερη συγκέντρωση και αυξάνεται η συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου οπότε το pH μειώνεται.
92.
Πόσα γραμμάρια υδροξειδίου του νατρίου (ΝaΟΗ) πρέπει να διαλύσουμε σε 200 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,01 Μ (χωρίς μεταβολή του όγκου), ώστε να μεταβληθεί το pH κατά μία μονάδα; Δίνονται: Κw = 10–14, σχετικές ατομικές μάζες Νa:23, Ο:16, Η:1. Λύση Η σχετική μοριακή μάζα του NaOH είναι: Mr = 23+16+1 = 40 Υπολογίζουμε το αρχικό pH
Διάσταση υδροξειδίου: NaOH → Na+ + OH– από 0,01 Μ παράγονται 0,01 Μ 0,01 Μ pOHαρχ = -log[OΗ–] = -log10–2 = 2 Kw = 10–14, επομένως: pHαρχ = 14 - pOH = 14 - 2 = 12. Με την προσθήκη καθαρής βάσης το pH του διαλύματος αυξάνεται και το νέο pH θα γίνει 13, άρα pOH = 1 ⇒ [OH–] = 0,1 M.
-149-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Από τη διάσταση του ΝaΟΗ προκύπτει η συγκέντρωση του ΝaΟΗ θα είναι 0,1 Μ.
Διάσταση υδροξειδίου: NaOH → Na+ + OH– από 0,1 Μ παράγονται 0,1 Μ 0,1 Μ Το αρχικό διάλυμα περιέχει:
nαρχ = Cαρχ·Vαρχ = 0,01·0,2 = 0,002 mol
Το τελικό διάλυμα περιέχει:
nτελ = Cτελ·Vτελ = 0,1·0,2 = 0,02 mol
Θεωρούμε ότι προστέθηκαν n mol Ισχύει: nαρχ + n = nτελ ⇒ n = 0,018 mol, οπότε m = 0,018·40 ⇒ m = 0,72 g. 93.
Προσθέτουμε καθαρό ΗΝΟ3 σε υδατικό διάλυμα HNO3 το οποίο έχει pH = 3. Το διάλυμα που σχηματίζεται έχει τον ίδιο όγκο και pH: α. 4 β. 7 γ. 10 δ. 2,5
94.
Σε υδατικό διάλυμα Δ1 ΚΟΗ (25 °C) με pH = 12 προσθέτουμε καθαρό ΚΟΗ και παίρνουμε διάλυμα Δ2 (25 °C ) ίσου όγκου με το Δ1, που έχει pH: α. 11 β. 13 γ. 7 δ. 3
95.
*Υδατικό διάλυμα ΗBr (Δ1) έχει pH = 2. Σε 2 L του διαλύματος Δ1 προσθέτουμε μια ποσότητα καθαρού HBr και σχηματίζονται 2 L διαλύματος Δ2 του οποίου το pH διαφέρει κατά μία μονάδα από το pH του διαλύματος Δ1. Να υπολογίσετε τη μάζα του HBr που προσθέσαμε. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: H = 1, Br = 80 [Aπ: 14,58 g]
-150-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) Μέταλλα που αντιδρούν με το νερό •
Τα μέταλλα Li, Na, K, Ca, Ba όταν διαλύονται στο νερό αντιδρούν με το νερό και σχηματίζουν υδροξείδιο μετάλλου και αέριο υδρογόνο σύμφωνα με τις αντιδράσεις που ακολουθούν: Na + H2O → NaOH + ½ H2↑ Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2↑ To Li και το Κ αντιδρούν όπως το Νa, ενώ το Βa όπως το Ca. Το pH υπολογίζεται από τη διάσταση της βάσης που σχηματίζεται.
•
Προσοχή στις αντιδράσεις των μετάλλων με το νερό οι υπολογισμοί να γίνονται με mol όχι με συγκεντρώσεις
96.
Σε 500 mL νερό προσθέτουμε 1,15 g Na και σχηματίζεται διάλυμα θερμοκρασίας 25 °C χωρίς μεταβολή του όγκου. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος και τον όγκο του αερίου Η2 που ελευθερώνεται σε πρότυπες συνθήκες (stp). Δίνεται η σχετική ατομική μάζα του νατρίου: Ar = 23
Λύση n(Na) = m/Mr = 1,15/23 = 0,05 mol Γίνεται η αντίδραση: Na + H2O → NaOH + 1/2 H2↑ 0,05 mol 0,05 mol 0,025 mol NaOH: C = n/V = 0,05 mol/0,5 L = 0,1 M
Διάσταση υδροξειδίου: NaOH → Na+ + OH– από 0,1 Μ παράγονται 0,1 Μ 0,1 Μ pOH = -log[OΗ–] = -log10–1 = 1 Σε 25 °C ισχύει Kw = 10–14, επομένως: pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13. Το αέριο Η2 έχει όγκο V = n·Vm = 0,025·22,4 = 0,56 L
97.
Πόσα g Ca πρέπει να διαλύσουμε σε H2O ώστε να σχηματίσουμε 6 L διαλύματος Δ1 θερμοκρασίας 25 °C του οποίου το pH είναι 12; Διαλύουμε 2,3 g Na σε νερό και σχηματίζουμε 10 L διαλύματος Δ2. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ2 και τον όγκο του αερίου Η2 που σχηματίζεται. Δίνονται: Ar(Ca) = 40, Ar(Na) = 23. [Απ: 1,2 g, 12, 1,12 L]
-151-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Ανάμειξη διαλυμάτων της ίδιας ουσίας •
Όταν αναμειγνύουμε διαλύματα της ίδιας ουσίας το τελικό διάλυμα περιέχει τη συνολική ποσότητα της διαλυμένης ουσίας. Οι συγκεντρώσεις συνδέονται με τη σχέση: C1V1 + C2V2 = Cτελ·Vτελ
• 98.
Αναμειγνύουμε 200 mL υδατικού διαλύματος (Δ1) υπερχλωρικού οξέος HCℓO4 0,16 Μ με 300 mL υδατικού διαλύματος (Δ2) HCℓO4 0,06 Μ. Να υπολογίσετε pH του διαλύματος Δ3 που σχηματίζεται. Λύση Το διάλυμα Δ3 έχει όγκο: V3 = V1 + V2 = 300 mL + 200 mL = 500 mL Από τη σχέση: C1V1 + C2V2 = C3V3 υπολογίζουμε τη συγκέντρωσή του Δ3:
C V +C V C 3 = 1 1 2 2 ⇔ C 3 = 0,1 M V3 Το HCℓO4 (ισχυρό οξύ) ιοντίζεται πλήρως σύμφωνα με την αντίδραση: HClO4 + H2O → H3O+ + ClO4– αρχικά 0,1Μ - ιοντίζ./σχημ. 0,1Μ 0,1Μ 0,1Μ τελικά - 0,1Μ 0,1Μ [Η3Ο+] = 0,1 Μ ⇒ pH = -log[H3O+] = -log[0,1] = 1 99.
Διαθέτουμε τα διαλύματα Δ1 και Δ2 που περιέχουν ΗΝΟ3 και το pH τους είναι αντίστοιχα 0 και 3. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να τα αναμείξουμε ώστε να σχηματίσουμε διάλυμα Δ3 ΗΝΟ3 με pH = 2; Λύση Διάλυμα 1: pH1 = 0 ⇒ [Η3Ο+] = 1 Μ
Ιοντισμός οξέος: ΗNO3 + Η2Ο → Η3Ο+ + NO3– από C1 παράγονται C1 = 1 Μ Επομένως τα mol του ΗΝΟ3 στο διάλυμα Δ1 είναι n1 = C1·V1 = 1·V1
Διάλυμα 2: pH2 = 3 ⇒ [Η3Ο+] = 10–3 Μ Ιοντισμός οξέος: ΗNO3 + Η2Ο → Η3Ο+ + NO3– από C2 παράγονται C2 = 10–3 Μ Επομένως τα mol του ΗΝΟ3 στο διάλυμα Δ2 είναι n2 = C2·V2 = 10–3·V2
Διάλυμα 3: pH3 = 2 ⇒ [Η3Ο+] = 10–2 Μ Ιοντισμός οξέος: ΗNO3 + Η2Ο → Η3Ο+ + NO3– από C3 παράγονται C3 = 10–2 Μ Επομένως τα mol του ΗΝΟ3 στο διάλυμα Δ3 είναι n3 = C3·V3 = 10–2·(V1+V2). Κατά την ανάμειξη δύο διαλυμάτων της ίδιας ουσίας ισχύει: n3 = n1 + n2 ⇒ 10–2(V1+V2) = 1·V1 + 10–3·V2 ⇒ V1/V2 = 1/110 -152-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 100.
Αναμειγνύουμε 200 mL υδατικού διαλύματος (Δ1) ΚΟΗ συγκέντρωσης 0,2 Μ, 300 mL υδατικού διαλύματος (Δ2) ΚΟΗ 0,6 Μ, και 4,48 g καθαρού ΚΟΗ. Αραιώνουμε το τελικό διάλυμα μέχρι όγκο V. Αν το τελικό διάλυμα έχει σε 25 °C pH = 12, να υπολογίσετε τον όγκο V. Λύση Το Δ1 περιέχει: n1 = C1·V1 = 0,2·0,2 = 0,04 mol το Δ2 περιέχει: n2 = C2·V2 = 0,3·0,6 = 0,18 mol
m 4,48 και η καθαρή ουσία είναι n = = = 0,08 mol Mr 56 Το τελικό διάλυμα περιέχει: nολ = 0,04 + 0,18 +0,08 = 0,3 mol H συγκέντρωσή του είναι C, όπου: C = 0,3 M (1) V Διάσταση του ΚΟΗ: ΚΟΗ → Κ+ + ΟΗ− αρχικά C Μ διίστανται/σχηματ. C Μ C Μ C Μ τελικά - C Μ C Μ Εφόσον το pH = 12 και η θερμοκρασία είναι 25 °C το pOH = 2, επομένως [ΟΗ−] = 0,01 Μ ή C = 0,01 M. Aπό τη σχέση (1) έχουμε V = 30 L 101.
Αναμειγνύουμε 300 mL υδατικού διαλύματος ΚΟΗ 0,8 Μ με 200 mL υδατικού διαλύματος ΚΟΗ 0,3 Μ και αραιώνουμε το διάλυμα που σχηματίζεται μέχρι τελικό όγκο 3 L σε 25 °C. Υπολογίστε το pH του τελικού διαλύματος. [Απ: 13]
102.
Αναμειγνύουμε 100 mL υδατικού διαλύματος Δ1 HCl 0,08 Μ με 300 mL υδατικού διαλύματος Δ2 HCl 0,04 Μ και σχηματίζεται διάλυμα Δ3. Αραιώνουμε 50 mL από το διάλυμα Δ3 μέχρι τελικό όγκο 250 mL. Να υπολογίσετε το pH του τελικού διαλύματος Δ4 που σχηματίζεται. [Απ: 2]
103.
Δύο υδατικά διαλύματα HClO4 έχουν αντίστοιχα pΗ = 1 και pH = 3. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να τα αναμείξουμε, ώστε να σχηματίσουμε διάλυμα με pΗ = 2; [Απ: 1:10]
104.
Αναμειγνύουμε 200 mL υδατικού διαλύματος (Δ1) υπερχλωρικού οξέος (HClO4) συγκέντρωσης 0,2 Μ με 300 mL υδατικού διαλύματος (Δ2) υπερχλωρικού οξέος που έχει pH = 1. Στο διάλυμα που σχηματίζεται προσθέτουμε 0,03 mol καθαρό υπερχλωρικό οξύ και νερό μέχρι τελικό όγκο 1 L. Να υπολογίσετε το pH του τελικού διαλύματος. [Απ: 1] -153-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Ανάμειξη διαλυμάτων δύο ισχυρών οξέων ή δύο ισχυρών βάσεων •
Το τελικό διάλυμα περιέχει τη συνολική ποσότητα της διαλυμένης ουσίας. Υπολογίζουμε τη συγκέντρωση κάθε ουσίας στο τελικό διάλυμα. Κάνουμε ιοντισμούς ή διαστάσεις, υπολογίζουμε τη συνολική συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου ή των ιόντων υδροξειδίου του διαλύματος και στη συνέχεια από αυτή βρίσκουμε το pH.
• •
105.
Αναμειγνύουμε 200 mL υδατικού διαλύματος (Δ1) ΚΟΗ συγκέντρωσης C1 = 0,2 Μ με 400 mL υδατικού διαλύματος (Δ2) ΝaΟΗ συγκέντρωσης C2 = 0,4 Μ, και αραιώνουμε το τελικό διάλυμα μέχρι όγκο 2 L. Να υπολογίσετε το pH του τελικού διαλύματος (Δ3) στους 25 °C. Λύση Το Δ1 περιέχει: n1 = C1·V1 = 0,2·0,2 = 0,04 mol ΚΟΗ το Δ2 περιέχει: n2 = C2·V2 = 0,4·0,4 = 0,16 mol NaOH Στο τελικό διάλυμα οι συγκεντρώσεις είναι:
0,04 0,16 C1 = = 0,02 MKOH και C2 = = 0,08 MNaOH 2 2 Κάνουμε τις διαστάσεις των δύο βάσεων και υπολογίζουμε την ολική συγκέντρωση των ιόντων υδροξειδίου ΚΟΗ → Κ+ + ΟΗ− ΝaΟΗ → Νa+ + ΟΗ− Από 0,02Μ σχημ. 0,02Μ Από 0,08Μ σχημ. 0,08Μ Η συνολική συγκέντρωση των ιόντων υδροξειδίου είναι [ΟΗ−] = 0,1 Μ επομένως το pOH = 1 και το pH στους 25 °C είναι 13. 106.
Σε 400 g διαλύματος Δ1 ΚΟΗ 2,8 % w/w προσθέτουμε 5,6 g καθαρό KOH(s) και νερό μέχρι όγκο 2 L (διάλυμα Δ2). Σε 200 mL του Δ2 προσθέτουμε 300 mL διαλύματος Δ3 ΚΟΗ 0,4 Μ και σχηματίζονται 500 mL διαλύματος Δ4. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ– στο διάλυμα Δ4. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Κ:39, O:16, H:1. Λύση
ΚΟΗ: Mr = 39+16+1 = 56, υπολογίζουμε τα mol του ΚΟΗ στα διαλύματα: Δ1: n1 = m1/Mr = 2,8/56 = 0,05 mol KOH σε 100 g δ/τος n1; mol KOH σε 400 g δ/τος ⇒ n1 = 0,2 mol Προσθέσαμε: n = m/Mr = 5,6/56 mol = 0,1 mol KOH Δ2: Σε 2 L του διαλύματος Δ2 περιέχονται συνολικά 0,3 mol KOH Σε 0,2 L >> Δ2 περιέχονται x = 0,03 mol KOH Δ3: n3 = C3.V3 = 0,4·0,3 mol = 0,12 mol KOH Δ4: περιέχει n4 = n2 + n3 = 0,15 mol KOH άρα C = n4/V4 = 0,15/0,5 M = 0,3 M -154-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις) 107.
Διάσταση KOH:
KOH → K+ + OH– από 0,3 Μ παράγονται 0,3 Μ
Σε 1 L διαλύματος Δ1 HCl 0,1 M προσθέτουμε καθαρό υδροβρώμιο (ΗBr) και 3 L διαλύματος Δ2 υδροιωδίου (ΗΙ) 0,64 % w/v. Σχηματίζεται διάλυμα Δ όγκου 4 L με pH = 1. Να υπολογίσετε τη μάζα του ΗBr που προσθέσαμε. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Η:1, Βr:80, Ι:127. Λύση
Δ1: n(HCl) = C·V = 0,1·1 = 0,1 mol n(HBr) = n mol Δ2: Σε 100 mL = 0,1 L διαλύματος HI περιέχονται 0,64 g Σε 3 L διαλύματος HI περιέχονται x = 19,2 g ή n = m/Mr = 0,15 mol HI Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις των τριών οξέων στο τελικό διάλυμα:
108.
Δ:
C(HCl) = n(HCl)/V = 0,1/4 = 0,025 M C(HBr) = n/4 M C(HI) = n(HI)/V = 0,15/4 = 0,0375 M
Ιοντισμός HCl: ΗCl + Η2Ο → Η3Ο+ + Cl– από 0,025 Μ παράγονται 0,025 Μ Ιοντισμός HBr: ΗBr + Η2Ο → Η3Ο+ + Br– από n/4 Μ παράγονται n/4 Μ Ιοντισμός HI: ΗI + Η2Ο → Η3Ο+ + I– από 0,0375 Μ παράγονται 0,0375 Μ Το διάλυμα Δ έχει pH = 1 οπότε [Η3Ο+] = 0,1 Μ ή 0,025+0,0375+n/4 = 0,1 ⇒ n = 0,15 mol ΗBr ⇒ m = n·Mr(HBr) = 0,15·81 = 12,15 g Διαλύουμε 31,5 g μείγματος Na-Ca σε νερό οπότε πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις: Na + H2O → NaOH + 1/2 H2↑ Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2↑ Σχηματίζεται διάλυμα όγκου 15 L και ταυτόχρονα ελευθερώνονται 16,8 L αερίου H2 μετρημένα σε stp. Να υπολογίσετε τη σύσταση του αρχικού μείγματος Na - Ca σε mol και το pH του διαλύματος. Δίνονται: Κw = 10−14, Ar: Na =23, Ca=40. Λύση Θεωρούμε ότι το μείγμα αποτελείται από x mol Na και y mol Ca, επομένως: m(Na) + m(Ca) = 31,5 g ⇒ 23x + 40y = 31,5 (1) Από τις αντιδράσεις: Na + H2O → NaOH + 1/2 H2 x mol x mol x/2 mol Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2 y mol y mol y mol -155-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Συνολιά: n = 16,8/22,4 = 0,75 mol H2 οπότε x/2+y = 16,8 (2) Λύνoυμε το σύστημα και βρίσκουμε x = 0,5, y = 0,5 C(NaOH) = C(Ca(OH)2) = n/V = 0,5/15 = 1/30 Μ Διαστάσεις: ΝaΟΗ → Νa+ + ΟΗ− 1/30 Μ 1/30 Μ 1/30 Μ Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH– 1/30 Μ 1/30 Μ 2/30 Μ [ΟΗ–] = 1/30 + 2/30 = 0,1 Μ, pOH = 1 και pH = 13 (25°C) 109.
Διάλυμα Δ1 περιέχει ΗΝΟ3 με pH = 1. Διάλυμα Δ2 περιέχει HCl 3,65 % w/v. α. Υπολογίστε τη συγκέντρωση του διαλύματος Δ1 και το pH του διαλύματος Δ2. β. Αραιώνουμε 300 mL από το διάλυμα Δ1 με 200 mL νερό και σχηματίζουμε διάλυμα Δ3. Αραιώνουμε 200 mL απο το διάλυμα Δ2 με 300 mL νερό και σχηματίζουμε διάλυμα Δ4. Αναμειγνύουμε τα διαλύματα Δ3 και Δ4 και σχηματίζουμε διάλυμα Δ5. Παίρνουμε 100 mL από το διάλυμα Δ5 του προσθέτουμε 0,007 mol ΗΝΟ3 και νερό μέχρι τελικό όγκο 3 L. Να βρείτε το pH του τελικού διαλύματος Δ6 που σχηματίζεται. Τα διαλύματα βρίσκονται στους 25 °C και Mr(HCl) = 36,5. Λύση α. Στο διάλυμα Δ1 pH = 1 ⇒ [H3O+] = 0,1 M
β.
ΗNO3 + Η2Ο → Η3Ο+ + NO3– C1 M C1 = 0,1 Μ Σε 100 mL διαλύματος Δ2 περιέχονται 3,65 g HCl ή n = 3,65/36,5 = 0,1 mol, οπότε C2 = n/V = 0,1 mol/0,1 L = 1 M. ΗCl + Η2Ο → Η3Ο+ + Cl– 1 M 1 M pH = -log[H3O+] = -log1 = 0. Στα 300 mL Δ1 περιέχονται n = CV = 0,1·0,3 = 0,03 mol ΗΝΟ3, άρα και στα 500 mL Δ3 περιέχονται 0,03 mol HNO3.
Στα 200 mL Δ2 περιέχονται n = CV = 1·0,2 = 0,2 mol HCl, άρα και στα 500 mL Δ4 περιέχονται 0,2 mol HCl.
Το διάλυμα Δ5 έχει όγκο 1 L, περιέχει 0,03 mol ΗΝΟ3 και 0,2 mol HCl.
Άρα τα 100 mL του Δ5 περιέχουν 0,003 mol ΗΝΟ3 και 0,02 mol HCl.
Προσθέσουμε 0,007 mol HNO3 επομένως τα 100 mL τελικά περιέχουν 0,01 mol ΗΝΟ3 και 0,02 mol HCl.
Τελικές συγκεντρώσεις:
C(HNO3) = n/V = 0,01/3 Μ
C(HCl) = n/V = 0,02/3 M
-156-
5η ενότητα - Ιοντική ισορροπία (Ισχυρά οξέα - Βάσεις)
ΗNO3 + Η2Ο → Η3Ο+ + NO3– 0,01/3 M 0,01/3 M
ΗCl + Η2Ο → Η3Ο+ + Cl– 0,02/3 M 0,02/3 M
[Η3Ο+] = 0,01/3 + 0,02/3 = 0,01 Μ οπότε pH = 2.
110.
Διάλυμα Δ1 περιέχει Ca(OH)2 με συγκέντρωση 5·10–3 Μ. α. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ1 και τη συγκέντρωση όλων των σωματιδίων του διαλύματος. β. Αραιώνουμε 200 mL από το διάλυμα Δ1 και σχηματίζουμε διάλυμα Δ2 που έχει pH = 11. Υπολογίστε τον όγκο του νερού που χρησιμοποιήσαμε. γ. Αναμειγνύουμε x L του διαλύματος Δ1 με y L διαλύματος Δ3 που περιέχει Ca(OH)2 με συγκέντρωση 1 Μ. Σχηματίζουμε διάλυμα Δ4 που έχει pH = 13. Να υπολογίσετε την αναλογία των όγκων x : y με την οποία αναμειγνύουμε τα διαλύματα Δ1 και Δ3. δ. Πόσα g καθαρό Ca(OH)2 πρέπει αν προσθέσουμε σε 200 mL του διαλύματος Δ1 ώστε να μεταβληθεί το pH του κατά μία μονάδα; Δίνεται ότι κατά την προσθήκη του καθαρού Ca(OH)2 ο όγκος δε μεταβάλλεται. Όλα τα διαλύματα βρίσκονται στους 25 °C και Mr(Ca(OH)2) = 74. Λύση α. Διάσταση:
Ca(OH)2 → Ca
2+ + 2 OH–
C1 C1 2C1 = 2·5·10–3 M = 10–2 Μ
pOH = -log[OH–] = 2 οπότε σε 25 °C έχουμε pH(Δ1) = 12 [Ca2+] = 5·10–3 Μ, [OH–] = 10–2 Μ, [H3O+] = 10–12 Μ, [H2O] = 55,5 M
β.
pH = 11 επομένως pOH = 3 και [OH–] = 0,001 M Διάσταση: Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH– C2 C2 2C2 = 10–3 M ⇒ C2 = 5·10–4 Μ.
Από τη σχέση C1V1 = C2(V1+VH2O) βρίσκουμε VH2O = 1,8 L
γ.
x L Δ1 περιέχουν n = 5x·10–3 mol Ca(OH)2 y L Δ3 περιέχουν n = y mol Ca(OH)2
Το τελικό διάλυμα έχει pH = 13 άρα pOH = 1 οπότε [ΟΗ–] = 0,1 Μ
Διάσταση:
δ.
n 5x⋅10−3 + y x 190 Ισχύει C 4 = ολ ⇒ 5⋅10−2 = ⇒ = Vολ x+y y 9 Όταν προσθέτουμε καθαρό Ca(OH)2 (βάση) χωρίς μεταβολή του όγκου το pH αυξάνεται, επομένως γίνεται 13 ⇒ pOH = 1 (25 °C) ⇒ [OH–] = 0,1 M.
Ca(OH)2 → Ca
2+ + 2 OH–
C4 C4 2C4 = 0,1 M ή C4 = 5·10–2 Μ.
-157-
Χημεία θετικού προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου Ca(OH)2 → Ca
2+ + 2 OH–
Διάσταση:
n(τελ) = CV = 5·10–2·0,2 = 0,01 mol Ca(OH)2
n(αρχ) = CV = 5·10–3·0,2 = 0,001 mol Ca(OH)2
Προσθέσαμε 0,009 mol καθαρού Ca(OH)2 ή
m = n·Mr = 0,009·74 = 0,666 g Ca(OH)2
C C 2C = 0,1 M ή C = 5·10–2 Μ.
111.
Σε 2 L υδατικού διαλύματος Δ1 νιτρικού οξέος (HNO3) που έχει pH = 0 προσθέτουμε 2 L υδατικού διαλύματος Δ2 υπερχλωρικού οξέος (HClO4) που έχει [H3O+] = 0,2 M. Στο διάλυμα Δ3 που σχηματίζεται προσθέτουμε 1,6 mol HClO4 και νερό μέχρι όγκο 40 L. Να υπολογίσετε το pH του τελικού διαλύματος Δ4 που σχηματίζεται. [Απ: 1]
112.
Ένα αέριο μείγμα αποτελείται από HCl και HBr. Διαλύουμε 4,48 L του αερίου μείγματος, τα οποία έχουν μετρηθεί σε stp, και σχηματίζουμε υδατικό διάλυμα όγκου 2 L. Να υπολογίσετε το pH του. [Απ: 1] Θέματα εξετάσεων
113.
Ένα υδατικό διάλυμα HCℓ με pH = 3 αραιώνεται με νερό. Το διάλυμα μπορεί να έχει Α. pH=2 Β. pH=3 Γ. pH=4 Δ. pH=12
114.
Σε διάλυμα ΚΟΗ με pH = 12 προστίθεται νερό. Το pH του αραιωμένου διαλύματος που προκύπτει είναι δυνατόν να ισούται με Α. 6 Β. 2 Γ. 10 Δ. 13
115.
Υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ όγκου V1 με pH = 12 αραιώνεται με νερό ίδιας θερμοκρασίας μέχρι όγκου V2 = 10V1. Το διάλυμα που προκύπτει έχει pH: Α. 10 Β. 11 Γ. 13 Δ. 14
116.
*Χαρακτηρίστε τις προτάσεις που ακολουθούν ως σωστές ή λάθος. 1. Υδατικό διάλυμα Ca(OH)2 10–3 Μ έχει ίδιο pH με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ ίδιας συγκέντρωσης και θερμοκρασίας. 2. Το pH υδατικού διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 10–8 Μ είναι 6.
117.
Σε διάλυμα HCl 10–3 M προσθέτουμε αέριο HCl χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Το pH του διαλύματος που προκύπτει μπορεί να είναι ίσο με Α. 4 Β. 7 Γ. 6 Δ. 2
-158-