Calculați pH-ul unei soluții care conține:
1. 1,6 g de NaOH în 400 mL de soluție;
2. 0,073 g de HCl în 200 mL de soluție;
3. 3,4 mg de NH3 în 400 mL de soluție, kb=2×10^(-10) mol×L^(-1).
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Propunerea de rezolvare este să aplicăm relațiile matematice pentru calcularea concentrației ionilor de H₃O⁺ și a ionilor HO⁻, respectiv a pH-ului și a pOH-ului soluțiilor de:
-acizi tari (HCl) și slabi
-baze tari (NaOH) și slabe (NH₃)
Exercițiul 1. pH-ul soluției de NaOH, ce conține 1,6 g de NaOH dizolvat în 400 mL soluție, se calculează cu relațiile:
pH soluției de NaOH = 14-pOH
pOH = -lg C M HO⁻ = -lg C M NaOH .
NaOH = bază tare, care disociază total în soluția apoasă.
NaOH aq= Na⁺aq + HO⁻
1mol.............1mol.......1mol ⇒ n moli NaOH =n moli HO⁻
C M NaOH = concentrația molară a soluției în NaOH, nu o știm și trebuie calculată.
Etape de calcul:
1) C M NaOH =?
C M = md NaOH /M. Vs (mol/l, sau M)
unde:
md NaOH = masa dizolvată de NaOH = 1,6 g
M = masa moleculară NaOH = A Na + A H + A O =23+1+16=40 g/mol
Vs = volumul soluției (L) = 400 mL :1000=0,4 L
Rezultă:
C M NaOH = 1,6 g/40 g/mol. 0,4 L=0,1 mol/L (M)
2) Calculăm pOH:
pOH = - lg C M NaOH = -lg0,1 =1
3) Calculăm pH:
pH = 14-pOH = 14-1 =13
R: pH soluție NaOH =13.
Exercițiul 2. pH-ul unei soluții de HCl, ce conține 0,073 g de HCl dizolvat în 200 mL soluție:
pH = -lg C M H₃O⁺ din soluție= -lg C M HCl,
fiindcă HCl este un acid tare, care disociază total în ioni, în soluție apoasă:
HCl aq = H⁺aq + Cl⁻aq; H⁺ +H₂O = H₃O⁺
1mol.........1mol.......1mol⇒n moli Hcl = n moli H₃O
C M HCl = concentrația molară a soluției în HCl=? trebuie calculată
Etape de calcul pH:
1. C M HCl =?, pentru 0,073 g HCl în 200 mL soluție
C M = md HCl/M HCl . Vs
unde:
md HCl= masa dizolvată de HCl=0,073 g
M HCl = masa moleculară=A H + A Cl =1 + 35,5 = 36,5 g/mol
Vs = volum soluție =400mL=400 mL:1000=0,4 L
Rezultă că:
C M HCl = 0,073 g / 36,5 g/mol.0,4 L=0,005 M (mol/L)
2. pH =?
pH = -lg C M HCl = -lg 0,005 =-lg 5. 10⁻³= -( lg 5 + lg 10⁻³) =2,30
R: pH soluție HCl = 2,30
Exercițiul 3. pH -ul unei soluții de NH₃, ce conține 3,4 g de NH₃ în 400 mL, constanta de bazicitate a reacției de ionizare NH₃, Kb=2.10⁻⁵ M (1,75.10⁻⁵).
Soluția apoasă de NH₃ este o bază slabă. Când se dizolvă NH₃ gaz în apă, el reacționează cu apa, dar reacția nu este totală și are loc cu stabilirea unui echilibru chimic, la un moment dat:
NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + HO⁻
baza1 acid0 acid1 baza0
Kb = C M NH₄⁺ . C M HO⁻ / C M NH₃⁺
unde: C M reprezintă concentrațiile molare ale speciilor chimice, existente în soluția apoasă, la momentul stabilirii echilibrului chimic (acum cele două viteze de reacție pentru formare și descompunere NH₄OH, sunt egale).
pH-ul la bazele slabe se calculează cu relațiile matematice:
pH= 14-pOH
pOH = -lg C M HO⁻ la echilibrul chimic
unde:
C M HO⁻ = √C M NH₃. Kb / la bazele slabe, unde apare și Kb
sau:
pOH = pKb/2 - 1/2 (lg C M NH₃)
C M NH₃= concentrația molară a soluției în NH₃= ?, trebuie s-o calculăm.
Etape de calcul pentru pH-ul soluției de NH₃, cu 3,4 mg NH₃ în 400 mL
1) CM NH₃ =?
C M NH₃ = md NH₃ , g / M NH₃ (g/mol). Vs (L)
md=masa dizolvată NH₃=3,4 mg =3,4 mg : 1000=3,4.10⁻³ g
M NH₃ = masa moleculară la NH₃ = A N + 3.A H = 14+1.3=17 g/mol
Vs = volum soluție = 400 mL =400mL:1000=400.10⁻³ L
Rezultă că:
C M NH₃ = 3,4 .10⁻³ g/ 17 g/mol. 400.10⁻³ L=0,0005 M=5.10⁻⁴ M
2) pOH =?
pOH = pKb/2 - 1/2 lg C M NH₃
unde:
pKb = -lg Kb = -lg 2.10⁻⁵=-(0,30-5)=4,698= aprox. 4,70
lg C M NH₃ = lg 5.10⁻⁴=-3,30
Deci:
pOH = 4,70/ 2 - (-3,30/2) =2,35+ 1,65 =4
3. pH =?
pH =14-pOH =14-4 =10
R: pH soluție NH₃=10
Verificați, calculele vă rog!
V-am scris multe informații, pentru înțelegerea modului de lucru.
Explicație: