Determinazione del pH. Esercizi svolti

Si può calcolare il pH di soluzioni di acidi forti o basi forti e di acido deboli o basi deboli conoscendo rispettivamente il valore delle costante di Ka e di Kb. Si può inoltre determinare il pH di miscele di acidi o di basi o di una miscela ottenuta mescolando soluzioni di acidi e basi

Esercizi

1)      Calcolare il pH di una soluzione 0.0020 M di una soluzione di HI. Calcolare inoltre il pH di una soluzione ottenuta mescolando 40.0 mL della precedente soluzione a cui viene aggiunta acqua fino a raggiungere il volume di 1000 mL

HI è un acido forte che può essere considerato dissociato al 100% :
HI → H+ + I

Pertanto la concentrazione dello ione H+ è pari a 0.0002 M da cui:

pH = – log 0.0020 =  2.7

Per rispondere al secondo quesito dobbiamo ottenere la concentrazione della soluzione finale:

le moli di HI contenute in 40.0 mL ( = 0.040 L)  della soluzione iniziale sono pari a:

moli di HI = 0.0020 mol/L ∙ 0.040 L = 8.0 ∙ 10-5

La concentrazione di HI nella soluzione finale è 8.0 ∙ 10-5 mol/ 1.0 L = 8.0 ∙ 10-5 M

Da cui il pH della soluzione è pari a:

pH = – log 8.0 ∙ 10-5 =4.1

 

2)      Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 20.0 mL di NaOH 0.070 M con 13.0 mL di una soluzione di HCl 0.090 M

La soluzione è ottenuta unendo una base forte e un acido forte. Calcoliamo le moli di entrambi dai dati presenti nel problema:

moli = Molarità ∙ Volume

moli di NaOH = 0.070 M ∙ 0.0200 L = 0.0014

moli di HCl = 0.090 M ∙ 0.013 L =0.00117

l’idrossido di sodio e l’acido cloridrico reagiscono secondo la reazione di neutralizzazione:
NaOH + HCl → NaCl + H2O

le moli di NaOH in eccesso sono pari a  0.0014 – 0.00117  = 0.00023

Il volume totale della soluzione è pari a 20.0 + 13.0 = 33.0 mL; la concentrazione dello ione [OH] vale:

[OH]= 0.00023/ 0.0330 L=0.0070 M

Il pOH della soluzione è quindi pari a 2.2 da cui

pH = 14 – pOH = 14-2.2 = 11.8 ovvero a 12 con due cifre significativa

 

3)      Calcolare il pH di una soluzione 0.100 M di HNO2 sapendo che pKa = 3.37

Quando in un esercizio ci viene data la Ka o il pKa l’acido è debole. Innanzi tutto calcoliamo il valore di Ka sapendo che pKa = – log Ka. Da cui

Ka = 10-pKa = 10-3.37 =0.00043

L’acido nitroso si dissocia secondo la seguente reazione di equilibrio:
HNO2 ⇌ H+ + NO2

Conviene costruire una I.C.E. chart:

  HNO2 H+ NO2
Stato iniziale 0.100      
Variazione -x   +x +x
Equilibrio 0.100-x   x x

 

Ricordando che Ka = [H+][NO2]/ [HNO2] sostituendo i dati ricavati si ha:

Ka = 0.00043 = (x)(x)/ 0.100-x

Risolvendo rispetto a x si ha:

x = [H+] = 0.0066 M

da cui pH = – log 0.0066 =2.2

 

4)Calcolare il pKa di un acido debole monoprotico sapendo che una soluzione 0.100 M dell’acido ha pH = 4.00

Quando il pH è pari a 4.00 la concentrazione dello ione H+ vale [H+] = 10– 4.00 = 0.000100 M

Detto HA l’acido debole che dà luogo all’equilibrio:

HA ⇌ H+ + A

Costruiamo una I.C.E. chart in modo opportuno:

  HA H+ A
Stato iniziale 0.100      
Variazione -x   +x +x
Equilibrio 0.100-x   0.000100 0.000100

 

E’ evidente che x = 0.000100 quindi la concentrazione di HA all’equilibrio vale 0.100 – 0.000100

Ricordando che Ka = [H+][A]/ [HA] sostituendo i dati ricavati si ha:

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Author: Chimicamo

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