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Home Chimica

Esercizi sugli acidi e le basi

di Chimicamo
20 Novembre 2021
in Chimica, Stechiometria
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Esercizi sugli acidi e le basi- chimicamo

Esercizi sugli acidi e le basi- chimicamo

Gli esercizi sugli acidi e le basi sono di tipo diverso e ciascuno di essi deve essere risolto in maniera differente.

Sommario nascondi
1 Esercizi
2 Calcolo della composizione percentuale
3 Calcolo del pH

I concetti fondamentali per risolvere esercizi sugli acidi e le basi come quello del calcolo del pH sono relativamente pochi, tuttavia si riscontano oggettive difficoltà nella risoluzione di esercizi in quanto bisogna essere in grado di identificare il problema, analizzare i dati e utilizzare le giuste equazioni.

Esercizi

1)      Un acido debole monoprotico avente massa pari a 0.682 g viene solubilizzato e il volume della soluzione risultante è di 50.0 mL. Tale soluzione è titolata con NaOH 0.135 M e dopo aver aggiunto 10.6 mL di base il pH della soluzione risultante è pari a 5.65. Il punto equivalente viene raggiunto dopo l’aggiunta di 27.4 mL di base. Calcolare:

a)      Il numero di moli di acido presenti nel campione

b)      Il peso molecolare dell’acido

c)      Il numero di moli di acido in eccesso a pH = 5.65

d)      La concentrazione di H+ a pH pari a 5.65

e)      Il valore di Ka

Punto a)

Viene chiesto il numero di moli di acido presenti nel campione; sappiamo che al punto equivalente le moli di base sono uguali alle moli di acido pertanto le moli di base sono pari a 0.0274 L · 0.135 M = 0.00370 che sono uguali alle moli di acido

Punto b)

Il peso molecolare è dato dal rapporto tra massa e moli quindi il peso molecolare del generico acido monoprotico HA è dato da 0.682 g/ 0.00370 mol = 184.4 g/mol

Punto c)

Quando il pH vale 5.65 sono stati aggiunti 10.6 mL di base ovvero 0.0106 L ∙ 0.135 M = 0.00143 moli di base. Poiché le moli iniziali di acido sono pari a 0.00370 le moli di acido in eccesso risultano essere pari a 0.00370 – 0.00143 = 0.00227

Punto d)

Dalla definizione di pH sappiamo che [H+] = 10-pH = 10-5.65 =2.24 ∙ 10-6 M

Punto e)

Dai dati ottenuti ai precedenti punti sappiamo che a pH = 5.65 le moli di acido in eccesso sono pari a 0.00227. Dalla reazione tra l’acido e la base si è ottenuto A– secondo la reazione netta:
HA + OH– → A– + H2O

0.00143 moli di base reagiscono con 0.00143 moli di acido per dare 0.00143 moli di A–.

Il volume totale della soluzione vale 10.6 mL + 50.0 mL = 60.6 mL

Quindi possiamo calcolare le concentrazioni di HA e di A–:

[HA] = 0.00227 / 0.0606 L = 0.0375 M

[A–] = 0.00143/ 0.0606 L = 0.0236 M

Abbiamo quindi in soluzione l’acido debole HA e la sua base coniugata A– quindi possiamo applicare l’equazione di Henderson-Hasselbalch trattandosi di una soluzione tampone:

pH = pKa + log [A–]/[HA]

sostituendo i valori si ha:

5.65 = pKa + log 0.0236/ 0.0375 = pKa – 0.201

Da cui pKa = 5.85 e, per definizione di pKa si ha: Ka = 10-5.85=1.41 ∙ 10-6

Calcolo della composizione percentuale

Un campione contenente solo idrossido di potassio, carbonato di potassio e cloruro di potassio di massa 5.00 g è fatto reagire con 0.100 L di acido cloridrico 2.00 M. Dalla reazione vengono ottenuti 249 mL di CO2 alla pressione di 740 torr e alla temperatura di 22°C. L’eccesso di HCl viene titolato con 86.6 mL di NaOH 1.50 M. Calcolare le percentuali di idrossido di potassio, carbonato di potassio e cloruro di potassio contenute nel campione.

  Cibi a contenuto acido

L’anidride carbonica ottenuta deriva dalla reazione:
K2CO3 + 2 HCl → H2O + CO2 + 2 KCl

Calcoliamo quindi le moli di CO2 dall’equazione di stato dei gas dopo aver fatto le opportune conversioni:

p = 740/760 = 0.974 atm

T = 22 + 273 = 295 K

V = 0.249 L

n = pV/RT = 0.974 ∙ 0.249 / 0.08206 ∙ 295 = 0.0100

Poiché il rapporto stechiometrico tra K2CO3 e CO2 è di 1:1 le moli di carbonato di sodio sono 0.0100

La massa di carbonato di potassio presente nel campione è pari a 0.0100 mol ∙ 138.2 g/mol = 1.38 g

Pertanto la percentuale di carbonato di potassio presente nel campione è pari a 1.38 ∙ 100/ 5.00 = 27.6 %

Le moli di HCl sono pari a 0.100 L ∙ 2.00 mol/L = 0.200

Quelle di HCl che hanno reagito con 0.0100 moli di carbonato di potassio sono 0.0100 x 2 = 0.0200

Le moli di HCl in eccesso sono pari a 0.200 – 0.0200 = 0.180

Le moli di NaOH adoperate per titolare l’eccesso di HCl sono pari a 1.50 mol/L x 0.0866 L =0.130 quindi le moli di HCl che hanno reagito con KOH sono 0.180 – 0.130 = 0.0500 che sono pari alle moli di KOH

Massa di KOH = 0.0500 mol ∙ 56.107 g/mol = 2.81 g

Le percentuale di KOH presente nel campione è quindi data da 2.81 ∙ 100 / 5.00 = 56.2 %

La percentuale di cloruro di potassio è data da 100 – ( 56.2 + 27.6) = 16.2 %

Calcolo del pH

Calcolare il pH di una soluzione di HClO 0.0500 M sapendo che Ka = 3.1 ∙ 10-8. Calcolare inoltre il pH di una soluzione ottenuta mescolando volumi uguali di HClO 0.050 M e NaClO 0.020 M

L’acido ipocloroso si dissocia secondo l’equilibrio:
HClO + H2O ⇌ ClO– + H3O+

All’equilibrio: [HClO] = 0.0500 – x e [H3O+]= [ClO–] = x

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

Ka = 3.1 ∙ 10-8 = [ClO–][ H3O+]/ [HClO] = (x)(x)/ 0.0500 –x

Da cui x = [H3O+] = 3.9 ∙ 10-5 M ovvero pH = – log 3.9 ∙ 10-5 = 4.4

Mescolando volumi uguali di acido ipocloroso e ipoclorito di sodio che per semplicità assumiamo pari a 1 L otteniamo una soluzione tampoine in quanto è presente un acido debole e la sua base coniugata. Calcoliamo le moli di HClO e di ClO–:

moli di HClO = 0.050 ∙ 1 L = 0.050

moli di ClO– = 0.020 ∙ 1 L = 0.020

volume totale = 1 L + 1 L = 2 L

[HClO] = 0.050 / 2 L= 0.025 M

[ClO–] = 0.020 / 2 L = 0.010 M

Il pKa vale – log Ka = – log 3.1 ∙ 10-8 = 7.5

Applichiamo l’equazione di Henderson-Hasselbalch:

pH = 7.5 + log 0.010/ 0.025 = 7.1

Tags: acidi deboliequazione di Henderson-Hasselbalchpeso molecolare dell’acidopH

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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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