D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5....

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D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5 . Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione in ioni OH - d’una soluzione di NH 3 0.08 M. ) 1 ( V n V ) 1 ( n V n V n NH OH NH K 2 3 4 C K e 1 C K e 1 1 piccolo è se ; ) 1 ( C K 2 2 Il grado di dissociazione dipende dalla concentrazione C della soluzione. + H 2 O NH 4 + + OH - ) - n n n n x x 3 5 b 10 4 . 4 10 8 . 1 08 . 0 K ione Concentraz Come questo rapporto è maggiore di 10 3 si può fare l’approssimazione C- C Gli OH - sono solo quelli provenienti dalla base, perché quelli dell’acqua sono molto pochi.

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D7-1 La costante di dissociazione ionica dellrsquoammoniaca in acqua egrave uguale a 1810-5 Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione in ioni OH- drsquouna soluzione di NH3 008 M

)1(V

n

V

)1(nV

n

V

n

NH

OHNHK

2

3

4

C

Ke

1CKe11

piccoloegravese)1(

CK

2

2

Il grado di dissociazione dipende dalla concentrazione C della soluzione

NH3 + H2O NH4+ + OH-

n(1-) - n n n - n n nn ndash x x x

35

b

10441081

080

K

ioneConcentraz

Come questo rapporto egrave maggiore di 103

si puograve fare lrsquoapprossimazione C- C

Gli OH- sono solo quelli provenienti dalla base percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

M1021x1081080

xK

e080x080zioneapprossimalfarepuograveSi

x080

xx

NH

OHNHK

352

3

4

[OH-] = 12middot10-3 M

NH3 + H2O NH4+ + OH-

008-x - x x

Se la concentrazione iniziale egrave 1 il grado di dissociazione egrave

35 10241081K

D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa

(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M

pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154

pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205

pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195

D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni

Soluzione HNO3

[H3O+] = 10middot10-3 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11

3

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pH = 3 pOH = 11

Soluzione NaOH

[H3O+] = 10middot10-12 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2

12

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pOH = 2 pH = 12

D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido

HA + H2O H3O+ + A-

n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5

n = 00010 = 0042

pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438

64

253

a 108411069

)1024(

HA

AOHK

pKa = -log(184middot10-6) = 574

Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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M1021x1081080

xK

e080x080zioneapprossimalfarepuograveSi

x080

xx

NH

OHNHK

352

3

4

[OH-] = 12middot10-3 M

NH3 + H2O NH4+ + OH-

008-x - x x

Se la concentrazione iniziale egrave 1 il grado di dissociazione egrave

35 10241081K

D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa

(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M

pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154

pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205

pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195

D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni

Soluzione HNO3

[H3O+] = 10middot10-3 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11

3

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pH = 3 pOH = 11

Soluzione NaOH

[H3O+] = 10middot10-12 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2

12

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pOH = 2 pH = 12

D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido

HA + H2O H3O+ + A-

n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5

n = 00010 = 0042

pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438

64

253

a 108411069

)1024(

HA

AOHK

pKa = -log(184middot10-6) = 574

Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 3: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-2 Calcolare il pH ed il pOH delle seguenti soluzioni supponendo la dissociazione completa

(a) Acido 000345 M(b) Base 000886 M

pH = -log[H3O+] = -log(000345) = 246 pOH = 14 ndash pH =14 ndash 246 = 1154

pOH = -log[OH-]) = -log(000866) = 205

pH = 14 ndash pOH =14 ndash 205 = 1195

D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni

Soluzione HNO3

[H3O+] = 10middot10-3 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11

3

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pH = 3 pOH = 11

Soluzione NaOH

[H3O+] = 10middot10-12 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2

12

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pOH = 2 pH = 12

D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido

HA + H2O H3O+ + A-

n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5

n = 00010 = 0042

pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438

64

253

a 108411069

)1024(

HA

AOHK

pKa = -log(184middot10-6) = 574

Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 4: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-3 La concentrazione di [H3O+] di una soluzione di HNO3 egrave di 10middot10-3 molil e la [H3O+] di una soluzione di NaOH egrave di 10middot10-12 molil Trovare la molaritagrave ed il pH di ognuna delle due soluzioni

Soluzione HNO3

[H3O+] = 10middot10-3 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 11

3

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pH = 3 pOH = 11

Soluzione NaOH

[H3O+] = 10middot10-12 molil

[H3O+][OH-] = 10middot10-14 2

12

14

3

14

101001

1001

OH

10OH

pOH = 2 pH = 12

D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido

HA + H2O H3O+ + A-

n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5

n = 00010 = 0042

pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438

64

253

a 108411069

)1024(

HA

AOHK

pKa = -log(184middot10-6) = 574

Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 5: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-4 Calcolare le concentrazioni di [H3O+] e [OH-] drsquouna soluzione di acido monoprotico 00010M che egrave dissociato al 42 Qual egrave il pH di questa soluzione Quali sono i valori di Ka e di pKa di questo acido

HA + H2O H3O+ + A-

n(1-) - n n96middot10-4 42middot10-5 42middot10-5

n = 00010 = 0042

pH = -log[H3O+] = -log(42middot10-5 ) = 438

64

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a 108411069

)1024(

HA

AOHK

pKa = -log(184middot10-6) = 574

Gli H3O+ sono solo quelli provenienti dallrsquoacido percheacute quelli dellrsquoacqua sono molto pochi

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 6: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-5 Qual egrave il pH di una soluzione contenente 0010 moli di HCl per litro Calcolare la variazione del pH quando vengono aggiunte 0020 moli di NaCH3COO ad un litro di questa soluzione La Ka del CH3COOH egrave 18middot10-5

HCl + H2O H3O+ + Cl-

i 0010 - 10-7 0

f 0 - 001 001

pH = -log[H3O+] = -log(001) = 2

Le reazioni chimiche che avvengono quando vengono aggiunte le moli di NaCH3COO sono

NaCH3COO H2O Na+ + CH3COO-

Lo ione acetato in presenza di [H3O+] reagisce completamente percheacute questa reazione egrave lrsquoinverso della dissociazione dellrsquoacido e la costante vale 10+5 e la reazione egrave

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O i 002 001 - - f 002-001 001 -

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 7: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

Alla fine si ha una soluzione 001 M di ione acetato e 001 M di acido acetico Questa egrave esattamente una soluzione tampone

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

001 - 001

Applicando la relazione per una soluzione tampone

55a

3

33 10811081

010

010K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

pH = -log(18middot10-5) = 475

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 8: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-6 Calcolare la percentuale di idrolisi di una soluzione di KCN 0010M La Ka di HCN egrave uguale a 48middot10-10

KCN H2O K+ + CN-

Una volta dissociato si verifica un processo di idrolisi

410

14

a

wb 1020

1084

1001

K

KK

CN- + H2O HCN + OH-

001-x - x x

x010

xx

]CN[

]OH][HCN[Kb

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 9: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

In questo caso il rapporto tra concentrazione e K egrave minore di 103 e non si potrebbe fare lrsquoapprossimazione Vediamo qual egrave lrsquoerrore che commettiamo non rispettando questa regola

5001020

010

K

ioneconcentraz4

474100010

10474

100ariferito

104741020010x

1020010

x

x010

xxK

4

44

42

b

Se si risolve il sistema senza approssimazione

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 10: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

x010

xxKb

x2 + xmiddotKb

ndash 001middotKb = 0

47104

b2bb 10374

2

1081041020

2

K0104KKx

In questo caso la percentuale di idrolisi egrave 437

29210010474

10374104744

44

errore100Valore

misuraValore

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 11: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-7 I valori di K1 e K2 dellrsquoacido ossalico sono rispettivamente 59middot10-2 e 64middot10-5 Qual egrave la concentrazione di [OH-] di una soluzione di ossalato di sodio 0005 M

K1 = 59middot10-2

K2 = 64middot10-5

Lrsquoossalato di sodio si dissocia totalmente

Na2C2O4 2 Na+ + C2O4= H2O

HOOC-COOH

C2O4= + H2O HC2O4

- + OH-

HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH-

132

14

1a

w1b 10691

1095

101

K

KK

105

14

2a

w2b 10561

1046

101

K

KK

La seconda costante egrave molto piugrave piccola della prima e consideriamo solo la prima reazione

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

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4

3

31b

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2

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1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 12: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

102b 10561K C2O4

= + H2O HC2O4- + OH-

0005-x - x x

Il rapporto tra concentrazione e Kb2 egrave molto maggiore di 103 quindi possiamo approssimare

72b

2

42

422b

10838K0050x

0050

x

x0050

xx

]OC[

]OH][OHC[K

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 13: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-9 Qual egrave la [H3O+] di una soluzione di acido solforico 00060 M La dissociazione primaria di H2SO4 egrave totale e la K della dissociazione secondaria egrave uguale a 102middot10-2 Qual egrave la [SO4

=] dentro della stessa soluzione

HSO4- + H2O SO4

= + H3O+ C-x - x C+x

C = 00060 M

Come C egrave piccolo e la K egrave grande non si possono fare approssimazioni

K = 102middot10-2

2

CK4)KC()KC(x0Ckx)KC(x

xKKCxCxxC

)xC(xK

10021]HSO[

]OH][SO[K

22

2

2

4

34

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

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1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 14: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

Sostituendo i valori otteniamo

344

2222

101532

0225001620

2

104421062201620x

2

00600100214)1002100600()1002100600(x

[H3O+] = C + x = 00060 + 315middot10-3 = 915middot10-3 M

[SO4=] = 315middot10-3 M

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 15: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-10 Lacido formico HCO2H perde un protone nella ionizzazione ed ha una costante di ionizzazione di 18middot10-4 a 25 degC Si calcolino le concentrazioni di HCO2H H3O+ HCO2

- e OH- in

(a) una soluzione ottenuta aggiungendo 100 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione

(b) una soluzione preparata aggiungendo 100 x 10-2 mole di HCO2H ad acqua sufficiente per avere 100 litri di soluzione Si indichino le approssimazioni fatte e si dimostri che esse sono giustificate Si ottengano risposte entro il 5 dei valori esatti

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

1-x - x x

a) Approssimazione 1-x 1

013010811x

10811

x

x1

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

311

0130

100

Errore

Se lrsquoerrore egrave inferiore al 5 si puograve fare lrsquoapprossimazione

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

42

2

32

13010

00130

100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 16: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

[H3O+] = 0013 M [HCO2H] = 1-0013 = 0987 M

[HCO2-] = 0013 M [OH-] = 1middot10-140013 = 77middot10-13 M

b) 001-x 001

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

001-x - x x

001301081010x

1081010

x

x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

4

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2

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13010

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100

Errore

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve fare lrsquoapprossimazione

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

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x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 17: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

Soluzione esatta

2

K0104KKx

0k010xKx

1081x010

xx

]HHCO[

]OH][HCO[K

2

2

4

2

32

x = 000126

[H3O+] = 000126 M [HCO2H] = 001-000126 = 874middot10-3 M

[HCO2-] = 000126 M [OH-] = 1middot10-14000126 = 79middot10-12 M

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

23

1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 18: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-12 Si calcolino le concentrazioni di H3O+ HOAc e OAc- e OH- in una soluzione preparata da 0150 mole di HCl 0100 mole di HOAc e acqua sufficiente a formare 100 litri di soluzione La costante di dissociazione di HOAc egrave 185 middot 10-5 e HCl egrave completamente dissociato in soluzione acquosa

0150 moli di HCl0100 moli di HOAc

K di HOAc egrave 185 middot 10-5

Concentrazione H3O+ dovuta al HCl[H3O+] = 015 M

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

01-x - x 015+x

Con le approssimazioni[H3O+] 015 M[CH3COOH] 01 M

Risolvendo il sistema

5

5

3

33

10231150

K10x

1085110

150x

]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

4

55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

44

2

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1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 19: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

5

5

3

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10231150

K10x

1085110

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]COOHCH[

]OH][COOCH[K

[CH3COO-] = 123middot10-5 M[H3O+] = 015 +123middot10-5 = 01500123 M[CH3COOH] = 01- 123middot10-5 = 00999877 M

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

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55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

11

3

w

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2

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1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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1a

w1b 1032

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101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

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31b

102431012050x

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x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

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K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 20: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-14 A un litro di soluzione contenente 0150 M NH4Cl si aggiungono 0200 mole di NaOH solido Quali sono le specie ioniche e molecolari di maggiore concentrazione ad equilibrio raggiunto Si calcolino le concentrazioni di NH3 OH- e NH4

+ allequilibrio tenendo conto che la costante di dissociazione dellammoniaca egrave 18 x 10-5

Reazioni

NH4Cl H2O NH4+ + Cl-

0150 0150

NaOH H2O Na+ + OH-

02 02

NH4+ + OH-

NH3 + H2O i 0150 02 0 - f 0 005 015 -

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

3

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55 10451081050

150x

150

x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

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w

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1044]OH[

K]OH[

10252108120

250K

V20

V250

K]HCO[

]HHCO[]OH[

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

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K

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Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

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250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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1a

w1b 1032

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K

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w2b 1012

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K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

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31b

102431012050x

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xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

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Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

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K0504KKx

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1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

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33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 21: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

NH3 + H2O NH4+ + OH-

015-x x 005+x

x150

x)x050(

NH

OHNHK

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55 10451081050

150x

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x050K

Come x egrave piccolo si puograve approssimare e otteniamo

[NH4+] = 54middot10-5 M

[NH3] = 0149946 M [OH-] = 0050054 M

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

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1044]OH[

K]OH[

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K]HCO[

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D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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1a

w1b 1032

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K

KK

411

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w2b 1012

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101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

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31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 22: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-17 Si prepara una soluzione sciogliendo 0200 moli di formiato sodico HCO2Na e 0250 moli di acido formico HCO2H in circa 200(plusmn50) ml di acqua Si calcolino le cocentrazioni di H3O+ e OH- La costante di dissociazione dellacido formico egrave 18 x 10-4

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

025-x - 02+x

HCO2Na HCO2- + Na+

i 02 0 0f 0 02 02

Il sale si dissocia completamente

In questo caso abbiamo una soluzione tampone

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K]OH[

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K]HCO[

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D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

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1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

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33 1032110851

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]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

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1a

w1b 1032

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H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 23: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

D7-18 In 100 litri di una soluzione 0250 M di HCl si aggiungono 0600 moli di acetato sodico solido Si ammetta che non avvenga variazione di volume e si calcolino le cocentrazioni di OAc- HOAc H3O+ e OH- La Ka= 185middot10-5 (Acetico)

0250 M di HCl0600 M di CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+ Totalef 0 06 06

HCl + H2O H3O+ + Cl- Totale

f 0 - 025 025

CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2Oi 06 025 0 -f 06-025 025-025 025

Questa reazione egrave totale percheacute la 4

a

1054181

1

K

1K

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 24: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

Le concentrazioni iniziali sono

[CH3COO-] = 06-025=035 M[CH3COOH] = 025 M

Quindi abbiamo una soluzione tampone

55a

3

33 1032110851

350

250K

]COOCH[

]COOHCH[]OH[

[CH3COO-] = 035 M

[CH3COOH] = 025 M

[OH-] = 1middot10-14[H3O+] = 756middot10-10

D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

14

1a

w1b 1032

1024

101

K

KK

411

14

2a

w2b 1012

1084

101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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D7-21 Dalla seconda costante di ionizzazione dellacido carbonico si calcoli la costante di equilibrio per lidrolisi dello ione carbonato a ione bicarbonato HCO3

- Da questo valore si calcolino le concentrazioni di ione bicarbonato e idrossido in una soluzione 0050 M di Na2CO3 E in questo caso importante lidrolisi di HCO3

- a H2CO3 E perchegrave

87

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1a

w1b 1032

1024

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K

KK

411

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2a

w2b 1012

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101

K

KK

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = 42middot10-7

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+ Ka1 = 48middot10-11

Solo il primo processo di idrolisi egrave importante percheacute il secondo ha una costante piccola

CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

3

31b

101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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CO3= + H2O HCO3

- + OH- Kb1 = 21middot10-4

005-x - x x

Na2CO3 CO3= + 2Na+ Totalmente dissociato

34

42

3

31b

102431012050x

1012050

x

x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

486050

10243

100

Errore3

Come lrsquoerrore egrave superiore al 5 non si puograve

fare lrsquoapprossimazione

34244

1b21b1b

1b1b2

4

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101332

10120504)1012(1012x

2

K0504KKx

0K050xKx

1012x050

xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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K0504KKx

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xx

]CO[

]OH][HCO[K

Soluzione esatta

[HCO3-] = x = 313middot10-3

[OH-] = x = 313middot10-3

D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

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30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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D7-23 Una soluzione tampone di carbonato viene preparata sciogliendo 300 g di Na2CO3 in 350 ml di acqua e aggiungendo 150 ml di HCl 100 M Si calcoli il pH della soluzione

moli di bicarbonato di sodio

moli Na2CO3 = gPM = 30106 = 0283 moli

molaritagrave Na2CO3 = moliV = 028305 = 0566 M

VT = 150+350 = 500 ml = 05 L

Lrsquoacido cloridrico aggiunto nella nuova soluzione ha una molaritagrave

M1V1 = M2V2

M1 = 100 MV1 = 150 mlM2 = V2 = 500

M2 = M1V1V2 = 1 middot150500 = 03 M

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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Page 29: D7-1 La costante di dissociazione ionica dell’ammoniaca in acqua è uguale a 1.8·10 -5. Determinare (a) il grado di dissociazione e (b) la concentrazione.

Il bicarbonato di sodio e lrsquoacido cloridrico si dissociano completamente ed alla fine si ha la seguente reazione

CO3= + H3O+ HCO3

- + H2O Kinv 1011 i 0566 03 0 -f 0566-03 03 -

Si egrave formata una soluzione tampone

1111a

3

33 104151084

2660

30K

]CO[

]HCO[]OH[

pH = -log(541middot10-11) = 1027

La reazione finale egrave

HCO3- + H2O CO3

= + H3O+

03 - 0266

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