Oblicz stałą dysocjacji kwasu HX, którego pH wynosi 2, a stopień dysocjacji 4%.

1. Oblicz stałą dysocjacji kwasowej słabego kwasu Hx o całkowitym stężeniu 0,2 mola/dm3 i stopniu dysocjacji 0,01.
Równanie
XH→H+ + X ̅
cH+ = cX ̅ ( z równania)
Stała dysocjacji K= (cH+)2/cHX( niezdysocjowane)
Nie mamy ani cH+ ani cHX
Liczymy z α cH+ =cX ̅
α = cH+/c0
cH+ = α*c0 = 0,2mol/dm3*0,01= 0,002mol/dm3
I jest tak:
c0 dyscjacja → w roztworze mamy cHXniezd. + cH+ + cX
Czyli c0 =c zdys. + cniezd.
cHXniezd. = c0 -cH+ = 0,2-0,002 = 0,198mol/dm3
K = 0,002*0,002/0,198=0,002
Tu można by przyjąd uproszczenie. Jeżeli α>5% (0,05)
T o K = (cH+)2/c0 i wychodzi na to samo, ale trzeba zawsze zaznaczyd, że to uproszczenie się stosuje.
2. Oblicz stężenie jonów OH- w roztworze słabego kwasu Hx o stężeniu 0,1 mol/dm3, którego stała dysocjacji K= (4 razy 10 do potęgi minus 5)
Prawo rozcieoczeo Ostwalda
K = c0α2/(1-α)
Jeżeli c0/K≥400 lub α<5% stosujemy je w postaci uproszczonej K =c0 α2
0,1/4*10ˉμ>400, czyli stosujemy postać uproszczoną
I obliczamy α
α2 = K/c0 = 4*10ˉμ/0,1 = 4*10ˉ ́
α = 0,02
Mamy kwas więc liczymy stężenie H+
cH+ = c0*α = 0,1mol/m3 *0,02 = 0,002mol/dm3 Potrzebujemy obliczyć cOHˉ
cH+ *cOHˉ = 10ˉ1 ́ (z iloczynu jonowego wody) cOHˉ = 10ˉ1 ́ / cH+
cOHˉ = 10ˉ1 ́ / 0,002 = 5*10ˉ1¶mol/dm3
3. Jakie jest całkowite stężenie kwasu Hx jeżeli Ka= 10 do potęgi -3 a stężenie jonów H+ wynosi 0,01 mol/dm3
K= (cH+)2/cHX( niezdysocjowane)
cHX( niezdysocjowane)=(cH+)2 /K
cHX( niezdysocjowane)= (0,01)2/10ˉ3 = 0,1mol/dm3 c0 = 0,1+0,01 = 0,11mol/dm3
4. Oblicz stałą dysocjacji elektrolitycznej zasady BOH, której roztwór ma pH=9, a jego całkowite stężenie wynosi 0,02 mol/dm3.
pH = 9
pH + pOH = 14
pOH = 5
cOHˉ = 10ˉμ mol/dm3
cOHˉ = cB+
Nie ma tu danych pozwalających zastosowad uproszczenie, ale też nie ma takich, żeby można obliczyd bez uproszczania
K =( cOHˉ)2/c0 =(10ˉμ)2/0,02 = 5*10ˉ11
5. Pewien wskaźnik kwasowy HA ma barwę czerwoną, ale produkt jego dysocjacji A- (anion) jest niebieski.
Stosując regułę przekory wyjaśnij jaką barwę będzie miał ten wskaźnik w roztworze o odczynie kwaśnym.
HA→Aˉ + H+
Jeżeli dodajmy H+, to zgodnie z regułą przekory stan równowagi przesunie się w kierunku niezdysocjowanego HA(w lewo) , czyli będzie miał barwę czerwoną
7. Kwas o wzorze H3BO3 może dysocjowad trójstopniowo. Zapisz wzory jonów, których w roztworze tego kwasu jest najwięcej i tych których jest najmniej.
H3BO3 → H+ + H2BO3ˉ
H2BO3ˉ → H+ + HBO32ˉ
HBO32ˉ → BO33ˉ
Kolejne stałe dysocjacji mają niższe wartośd Najwięcej H+, najmniej BO33ˉ
8. Roztwór kwasu o wzorze HR zawiera 0,2 mola jonów R- i 2 mole niezdycjonowanych cząsteczek HR. Oblicz stopieo dysocjacji tego kwasu.
HR→ H+ + Rˉ
nH+ = nRˉ
α = cH+/c0
ale też
α= nH+/n0
n0 = nH+ + nzdys = 0,2mola + 2mole = 2,2mola α= 0,2mola/2,2mola = 0,09
9. Do 150 cm3 wodnego roztworu NaOH o stężeniu 0,54 mol/dm3 dodano 50 cm3 kwasu solnego o stężeniu 2,02 mol/dm3. Oblicz pH otrzymanego roztworu.
Obliczamy liczbę moli H+ i OHˉ z obu roztworów
nOHˉ = c*V = 0,15dm3 * 0,54mol/dm3 = 0.081mola
nH+ = 0,05dm3* 2,02mol/dm3 = 0,101mola
po zmieszaniu kwasu i zasady H+ zobojętnią OHˉ
zostanie 0,101 – 0,081 = 0,02mola H+
Po zmieszaniu roztworów objętośd będzie : 0,15 + 0,054 = 0,204dm3 cH+ = 0,02mola/0,204dm3 = 0,1 (pozaokrągleniu) = 10ˉ1
pH = 1
10. Jak zmieni się (wzrośnie czy zmaleje) i o ile jednostek pH 0,01 molowego roztworu jednowodorotlenowej zasady o stałej dysocjacji Ka= 10 do potęgi minus 8, jeżeli stężenie roztworu zmaleje 100razy.
K = 10ˉ8
c0/K≥400 można korzystad z wzoru uproszczonego
obliczamy pH 0,01-molowego roztworu
K =α2*c0
α2= K/c0 = 10−8/10−2 = 10ˉ¶
α= 0,001
cOHˉ = 0,01mol/dm3*0,001 = 10ˉμ
pOH = 5
pH =14-5= 9
Jeżeli roztwór rozcieoczymy 100-krotnie to jego stężenie będzie 0,01/100= 0,0001mol/dm3 Nie możemy skorzystad z α z poprzednich obliczeo, bo zależy od stężenia. Liczymy od nowa
K =α2*c0
α2= K/c0 = 10−8/10− ́ = 10ˉ ́
α= 0,01
cOHˉ = 0,0001mol/dm3*0,01 = 10ˉ¶
pOH = 6
pH =14-6= 8
pH było 9, po rozcieoczeniu jest 8, czyli zmalało o jedną jednostkę
11. Wodny roztwór kwasu typu HR zawiera 0,4 mola jonów H+ i 2 mole niezdysocjowanych cząsteczek HR. Oblicz stopieo dysocjacji tego kwasu.
n0 = nH+ + nniezd.
n0=2mole+0,4mola = 2,4mola
α = nH+/n0 = 0,4mola/2,4mola = 0,17