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pH di acidi e basi forti-chimicamo

pH di acidi e basi forti

  |   Chimica, Stechiometria

La determinazione del pH di soluzioni costituite da acidi forti e/o basi forti è effettuata conoscendo le seguenti relazioni: pH = -log [H+] e pOH = – log [OH]  oltre al prodotto ionico dell’acqua Kw = [H+]  [OH]

1)1.31 g di HClO4 sono sciolti in 250 cm3 di   acqua. Calcolare la concentrazione dello ione idrogeno e dello ione idrossido in soluzione, trascurando la variazione di volume. 

Per prima cosa calcoliamo le moli di HClO4:

moli di HClO4 = 1.31 g/ 100.457 g/mol= 0.0130

poiché HClO4 è un acido forte che si può assumere dissociato al 100% le moli di H+ sono pari a 0.0130.

la concentrazione dello ione H+ è pari a: [H+] = 0.0130 mol/ 0.250 dm3= 0.0522 M

Per conoscere la concentrazione dello ione OH si può utilizzare il prodotto ionico dell’acqua: Kw = [H+][OH] = 1.00∙10-14

Pertanto la concentrazione dello ione OH è pari a: [OH] = Kw/[H+] da cui, sostituendo si ha:

[OH] = 1.00 ∙10-14/ 0.0522 = 1.92 ∙10-13 M

2)     0.322 g di Ca(OH)2 sono sciolti in tanta acqua da avere 2.50 dm3 di soluzione. Calcolare la concentrazione dello ione idrossido e dello ione idrogeno.

Moli di Ca(OH)2 : 0.322 g /74.092 g/mol= 0.00435

Consideriamo la dissociazione dell’idrossido di calcio:

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH in cui si evidenzia che per ogni mole di idrossido di calcio dissociata si ottengono due moli di ione idrossido. Pertanto le moli di OH sono pari a 0.00435 ∙2 = 0.00870

La concentrazione di OH è quindi pari a 0.00870 mol/ 2.50 dm3 =  0.00348 M

Da cui la concentrazione dello ione idrogeno è pari a: [H+] = 1.00 x 10-14 / 0.00348 = 2.87 ∙10-12 M

3)     0.151 g di Ba(OH)2 sono sciolti in tanta acqua da avere 1.50 dm3 di soluzione. Calcolare il pH e il pOH della soluzione.

Le moli di Ba(OH)2 sono pari a 0.151 g / 171.314 g/mol= 0.000881

Consideriamo la dissociazione dell’idrossido di bario: Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH

In cui si evidenzia che per ogni mole di idrossido di bario dissociata si ottengono due moli di ione idrossido. Pertanto le moli di ione idrossido sono pari a

0.000881 ∙2 = 0.00176. la concentrazione dello ione idrossido è pari a

0.00176 mol/ 1.50 dm3 = 0.00118 M.

Il pOH è definito come pOH = – log [OH] da cui, sostituendo pOH = – log 0.00118= 2.93

Poiché pH + pOH = pKw = 14 si ha:

pH = 14 – 2.93 = 11.1

4)    Il pH di una soluzione acquosa è 3.50. calcolare la concentrazione dello ione idrogeno.

Il pH è definito come: pH = – log [H+] da cui [H+]= 10-pH = 10-3.50 = 3.16 ∙10-4

Sulla calcolatrice digitare 3.50, poi il segno meno ( tasto+/-) e successivamente la funzione inversa del log.

5)     La concentrazione dello ione H+ in una soluzione acquosa è 2.50 ∙10-2 M. Calcolare il pH e il pOH.

Per definizione: pH = – log 2.50 ∙10-2 = 1.60 e pOH = 14 – pH = 14 – 2.60 = 11.4

6)     Calcolare il pH e il pOH di una soluzione 0.045 M di NaOH.

Consideriamo la dissociazione di NaOH:

NaOH →Na+ + OH

NaOH è una base forte che si può assumere dissociata al 100% per cui si può assumere [OH]= 0.045 M

Da cui pOH = – log 0.045= 1.3 e pH = 14 – pOH = 14 – 1.3 = 12.7

7)     5.50 g di KOH sono sciolti in acqua e la soluzione portata a 0.500 dm3. Calcolare il pH della soluzione.

Calcoliamo le moli di KOH: moli di KOH = 5.50 g / 56.1 g/mol= 0.0980

Consideriamo la dissociazione di KOH:

KOH →K+ + OH

KOH è una base forte che si può assumere dissociata al 100% per cui si può assumere che le moli di OH presenti in soluzione siano 0.0980 e pertanto la concentrazione dello ione idrossido è pari a 0.0980 mol/ 0.500 dm3 = 0.196 M

Da cui pOH = – log 0.196= 0.708 e pH = 14 – 0.708 = 13.3

8)     Calcolare il volume di una soluzione 11.3 M di HCl che occorre diluire con acqua per preparare 1.00 dm3 di una soluzione a pH = 1.50

Calcoliamo la concentrazione di H+ dal pH: [H+] = 10-1.50 =0.0316 M

A questo punto calcoliamo le moli di H+ contenute in 1.00 dm3 di soluzione:

moli = 0.0316 mol/dm3 ∙ 1.00 dm3 = 0.0316

calcoliamo il volume di soluzione 11.3 M necessario:

V = moli/ M = 0.0316/ 11.3 =0.00280 dm3 = 2.80 cm3

9)     Una soluzione acquosa di NaOH ha un pH = 11.90. calcolare quanti grammi di NaOH sono disciolti in 35 cm3 di questa soluzione

Il valore di pOH è pari a

pOH = 14 – pH = 2.10 e pertanto [OH] = 10-2.10 = 0.00794 M

Le moli di OH ovvero le moli di NaOH contenute in 35 cm3 sono pari a:

0.0350 dm3  ∙ 0.00794 = 0.000278

La quantità di NaOH è pari a 39.9968 g/mol ∙0.000278 mol= 0.0111 g

10)    100 cm3 di una soluzione acquosa di HNO3 a pH 0.25 sono diluiti con acqua fino a pH 1.10. Calcolare il volume finale della soluzione

La concentrazione dello ione H+ nella soluzione iniziale è pari a 10-0.25 = 0.562 M

Le moli di H+ contenute nella soluzione iniziale sono pari a 0.100 dm3 ∙0.562 M = 0.0562.

La concentrazione dello ione H+ nella soluzione finale è pari a 10-1.10= 0.0794

Il volume finale è pari a V = 0.0562/ 0.0794=0.708 dm3

11)     125 cm3 di una soluzione di HClO4 0.101 M sono aggiunti a 1.00 dm3 di una soluzione 0.00662 M di Ba(OH)2 . Calcolare il pH della soluzione risultante

Calcoliamo le moli di H+ = 0.125 dm3 ∙0.101 M = 0.0126

Moli di Ba(OH)2 = 1.00 dm3 ∙0.00662 M = 0.00662

Moli di OH = 0.00662 ∙2 =0.0132

Le moli di OH in eccesso sono pari a 0.0132 – 0.0126=0.000600

Il volume totale della soluzione è pari a 1.00 + 0.125 = 1.125 dm3

La concentrazione dello ione OH è pari a 0.000600/ 1.125 =0.000533 M

Il pOH è pari a – log 0.000533 = 3.27 e quindi il pH vale 14 – 3.27= 10.7

12)   Calcolare il volume di una soluzione 0.0845 M di HCl che è necessario per neutralizzare 0.250 dm3 di una soluzione di una base forte a pH = 11.10

Il pOH è pari a 14 – 11.10= 2.90 e quindi [OH]= 10-2.90=0.00126 M

Le moli di OHche devono essere neutralizzate sono pari a

0.00126 M ∙0.250=0.000315

Occorreranno quindi lo stesso numero di ioni H+ pertanto il volume della soluzione di HCl è pari a V = 0.000315/ 0.0845=0.00372 dm3 = 3.72 cm3

 

 

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