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Home Chimica

Equilibri di acidi e basi. Esercizi

di Chimicamo
5 Giugno 2022
in Chimica, Stechiometria
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Equilibri di acidi e basi-chimicamo

Equilibri di acidi e basi-chimicamo

Gli esercizi che sono proposti in relazione agli equilibri di acidi e di basi in soluzione acquosa possono essere di varie tipologie.

Negli esercizi sugli equilibri di acidi e di basi si può richiedere la:

  • determinazione del pH di un acido debole
  • determinazione del pH di una base debole
  • concentrazione delle specie presenti in soluzione.

Sono proposti esercizi sugli equilibri di acidi e di basi dei quali è indicato lo svolgimento e la strategia da adottare.

ADVERTISEMENTS

In generale conviene, per visualizzare un equilibrio, costruire una I.C.E. chart (acronimo di Initial Change Equilibrium) in cui è indicata la condizione iniziale, la variazione delle concentrazioni ed infine la concentrazione finale.

Esercizi

Il pH di una soluzione 0.150 M di acido butanoico è 2.82. Calcolare la Ka

L'equilibrio di dissociazione dell'acido butanoico è:

CH3(CH2)2COOH ⇄ CH3(CH2)2COO– + H+

e l'espressione della costante di equilibrio è:

Ka = [CH3(CH2)2COO–][H+]/ [CH3(CH2)2COOH]

Iniziamo a costruire una I.C.E. chart:

CH3(CH2)2COOH

⇄

CH3(CH2)2COO– H+
Stato iniziale 0.150

//

//
Variazione -x + x + x

Dai dati forniti possiamo ricavare x in quanto conosciamo il pH.

Il pH è definito come: pH = – log [H+] quindi [H+] = 10-pH

[H+ ] = 10-2.82 = 0.00151 M

Poiché all'equilibrio [H+] = [CH3(CH2)2COO–] = x = 0.00151 M possiamo completare l' I.C.E. chart:

CH3(CH2)2COOH

⇄

CH3(CH2)2COO– H+
Stato iniziale 0.150

//

//
Variazione – 0.00151 + 0.00151 + 0.00151
All'equilibrio 0.148 0.00151 0.00151

 

Sostituendo questi valori nell'espressione della Ka si ottiene:

Ka = [CH3(CH2)2COO–][H+]/ [CH3(CH2)2COOH]

= (0.00151)(0.00151)/ 0.148 = 1.54 ∙ 10-5

Calcolo della concentrazione

Calcolare la concentrazione di metilammina necessaria affinché il pH della soluzione sia pari a 11.9.

Kb = 4.4 ∙ 10-4

La metilammina è una base debole il cui equilibrio di dissociazione è:

CH3NH2 + H2O ⇄ CH3NH3+ + OH–

All'equilibrio si ha che [CH3NH3+] = [OH–]

Ricordando che pH + pOH = 14 possiamo ricavare il pOH

pOH = 14 – 11.9 =2.10

allora il valore della concentrazione di OH– vale:

[OH–] = 10-2.10 =0.00794 M

Costruiamo una I.C.E. chart detta Y la concentrazione iniziale di CH3NH2

 

CH3NH2 H2O

⇄

CH3NH3+ OH–
Stato iniziale

Y

//

//
Variazione – x + x + x

 

Poiché x = [CH3NH3+] = [OH–] = 0.00794 M possiamo completare l' I.C.E. chart:

CH3NH2 H2O

⇄

CH3NH3+ OH–
Stato iniziale

Y

//

//
Variazione – 0.00794 + 0.00794 + 0.00794
All'equilibrio Y – 0.00794 0.00794 0.00794

Sostituendo tali valori nell'espressione della costante di equilibrio si ha:

Kb = 4.4 ∙ 10-4  = [CH3NH3+][OH–]/ [CH3NH2] = (0.00794)(0.00794)/ [CH3NH2]

LEGGI ANCHE   Luce polarizzata

Da cui:

[CH3NH2] = (0.00794)(0.00794)/ 4.4 ∙ 10-4  = 0.143 M = concentrazione di equilibrio

0.143 = Y – 0.00794

Da cui Y = [CH3NH2] = 0.15 M

 Calcolo del Ka

Una soluzione 0.100 M dell'acido HA è dissociata allo 0.150%. Calcolare la Ka e il pH della soluzione

Calcoliamo lo 0.150% di 0.100

Quantità di HA dissociata = 0.100 x 0.150/100=0.00015

Costruiamo una I.C.E. chart:

HA

⇄

A– H+
Stato iniziale 0.100 // //
Variazione – x +x + x

 

Poiché x = 0.00015 si ha:

HA

⇄

A– H+
Stato iniziale 0.100 // //
Variazione – 0.00015 + 0.00015 + 0.00015
All'equilibrio 0.0999 0.00015 0.00015

 

Essendo la concentrazione dello ione H+ pari a 0.00015 M il pH sarà dato da:

pH = – log 0.00015 =3.82

e il valore della costante di equilibrio Ka vale:

Ka  = [H+][A–]/[HA] = (0.00015)(0.00015)/ 0.0999 =2.25 ∙ 10-7

Calcolo del pH di una soluzione di H2S

Calcolare il pH e la concentrazione delle specie presenti in una soluzione di H2S a concentrazione 0.10 M.

Ka1= 1.1 ∙ 10-7 e Ka2 = 1 ∙ 10-14

Consideriamo l'equilibrio relativo alla prima dissociazione:

H2S⇄ HS– + H+

l'espressione della costante di equilibrio è:

Ka1 = 1.1 ∙ 10-7 = [HS–][H+]/[H2S]

Costruiamo una I.C.E. chart:

 

H2S

⇄

HS– H+
Stato iniziale 0.10 // //
Variazione – x + x + x
All'equilibrio 0.10-x x x

Sostituendo tali valori nell'espressione della costante di equilibrio:

Ka1 = 1.1 ∙ 10-7 = (x)(x)/ 0.10-x

Da cui x = [HS–]=[H+] = 1.0 ∙ 10-4 M

[H2S ]= 0.10 -1.0 ∙ 10-4  = 0.10 M

Se fosse stato richiesto solo il pH della soluzione potremmo non considerare il secondo equilibrio di dissociazione in quanto il valore di Ka2 è notevolmente inferiore rispetto al valore di Ka1 e quindi la concentrazione di H+ non varia per la seconda dissociazione.

Alla luce di ciò possiamo dire che pH = – log 1.0 ∙ 10-4 = 4.0

Concentrazione delle altre specie

Per calcolare la concentrazione delle altre specie dobbiamo considerare il secondo equilibrio:

HS– ⇄ S2- + H+

l'espressione della costante di equilibrio è:

Ka1 = 1 ∙ 10-14 = [S2-][H+]/[HS–]

Costruiamo una I.C.E. chart:

HS–

⇄

S2- H+
Stato iniziale 1.0 x 10-4 // 1.0 ∙ 10-4
Variazione – y + y + y
All'equilibrio 1.0 x 10-4-y y 1.0 ∙ 10-4+y

Sostituendo questi valori nell'espressione della costante di equilibrio si ha:

Ka1 = 1 ∙ 10-14 = (y)( 1.0 ∙ 10-4+y)/ (1.0 ∙ 10-4-y)

Trascurando la y additiva al numeratore e la y sottrattiva al denominatore si ha:

Ka1 = 1 ∙ 10-14 = (y)( 1.0 ∙ 10-4)/ (1.0 ∙ 10-4)

Da cui y = [S2-] = 1 ∙ 10-14 M

[HS– ]= 1.0 ∙ 10-4-y = 1.0 ∙ 10-4– 1 ∙ 10-14 = 1.0 ∙ 10-4M

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Tags: acidi debolibasi debilicostante di equilibriopH

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Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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