1. Zmieszano \(\displaystyle{ 150cm^{3}}\) 0,05 molowego roztworu \(\displaystyle{ Na_{2}CO_{3}}\) , \(\displaystyle{ 25cm^{3}}\) 0,1 molowego HCl i \(\displaystyle{ 50cm^{3}}\) 0,1 molowego roztworu \(\displaystyle{ HNO_{3}}\). Oblicz pH.
tutaj zmieszano sól i 2 mocne kwasy.
To w takim razie jakim sposobem rozwiązać zadania gdy zmieszano np.
1. słaby kwas, mocna zasade i mocny kwas
2. słaba zasada, mocny kwas i mocna zasada
2.Do \(\displaystyle{ 500cm^{3}}\) 0,2 molowego roztworu\(\displaystyle{ H_{3}PO_{4}}\) dodano 12g NaOH. Oblicz stopień hydrolizy otrzymanej soli.
mieszanina 3 składników
-
aleksia68x
- Użytkownik
- Posty: 23
- Rejestracja: 23 paź 2010, o 17:27
- Płeć: Kobieta
- Lokalizacja: szczebrzeszyn
-
pesel
- Użytkownik
- Posty: 1707
- Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
- Płeć: Mężczyzna
- Podziękował: 1 raz
- Pomógł: 412 razy
mieszanina 3 składników
1.
\(\displaystyle{ Na_{2}CO_{3}+H^{+} \to NaHCO_{3}+Na^{+}}\)
Oczywiście jakby było więcej kwasu/kwasów to reakcja pójdzie dalej do kwasu węglowego. Ale sprawdżmy ile mamy moli węglanu a ile moli mocnych kwasów.
\(\displaystyle{ n_{Na_{2}CO_{3}}=150 cm^{3} \cdot 0.05 mol/dm^{3}=7.5 \ mmola}\)
\(\displaystyle{ n_{H^{+}}=n_{HCl}+n_{HNO_{3}}=25 cm^{3} \cdot 0.1 mol/dm^{3}+50 cm^{3} \cdot 0.1 mol/dm^{3}=2.5 \ mmola + 5.0 \ mmola =7.5 \ mmola}\)
A więc cały węglan przejdzie do wodorowęglanu (powstanie go tyle moli ile było moli węglanu). Nie zostanie ani węglanu nieprzereagowanego ani nadmiaru kwasów aby poszło do kwasu węglowego. W efekcie mamy r-r wodny wodorowęglanu sodowego o stężeniu:
\(\displaystyle{ c_{NaHCO_{3}} = \frac{7.5 \ mmola}{150 \ cm^{3}+25 \ cm^{3}+50 \ cm^{3}} =3.333 \cdot 10^{-2} \ mol/dm^{3}}\)
Ta sól hydrolizuje:
\(\displaystyle{ HCO_{3}^{-}+H_{2}O \iff H_{2}CO_{3}+OH^{-}}\)
napiszmy wzór na stałą dysocjacji (pierwszego stopnia) kwasu węglowego:
\(\displaystyle{ H_{2}CO_{3} \iff HCO_{3}^{-}+H^{+=}\)
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}]}{[H_{2}CO_{3}]}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}][OH^{-}]}{[H_{2}CO_{3}][OH^{-}]}}\)
Ponieważ (patrz równanie hydrolizy):
\(\displaystyle{ [H_{2}CO_{3}]=[OH^{-}]}\)
mamy po skróceniu:
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}]}{[OH^{-}]}}\)
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}][OH^{-}]}{[OH^{-}][OH^{-}]}=\frac{[HCO_{3}^{-}]K_{w}}{[OH^{-}]^{2}}}\)
\(\displaystyle{ [OH^{-}]= \sqrt {\frac{[HCO_{3}^{-}]K_{w}}{K_{a}}}= \sqrt {\frac{3.333 \cdot 10^{-2} \cdot 10^{-14}}{4.5 \cdot 10^{-7}}}=2.72 \cdot 10^{-5} \ mol/dm^{3}}\)
\(\displaystyle{ pOH=4.56 \to pH=9.44}\)
2.
Tutaj mamy:
\(\displaystyle{ n_{H_{3}PO_{4}}=500cm^{3} \cdot 0.2 mol/dm^{3}=100 \ mmoli}\)
\(\displaystyle{ n_{NaOH}= \frac{12}{40} =300 \ mmoli}\)
Czyli w stosunku molowym 1:3 a więc kwas fosforowy zobojętni się całkowicie:
\(\displaystyle{ H_{3}PO_{4}+3NaOH \to Na_{3}PO_{4}+3H_{2}O}\)
stężenie tej soli:
\(\displaystyle{ c_{Na_{3}PO_{4}}= \frac{100 \ mmoli}{500 \ cm^{3}}=0.2 \ mol/dm^{3}}\)
reakcja hydrolizy:
\(\displaystyle{ PO_{4}^{3-}+H_{2}O \iff HPO_{4}^{2-}+OH^{-}}\)
i dalej tak samo jak w 1. pamiętając aby użyć stałej dysocjacji \(\displaystyle{ K_{III}}\)
------------------
Twoje dodatkowe pytania do 1.
Wszystko zależy ile było moli każdego z nich tzn. jak daleko poszła reakcja, co było w nadmiarze, jakie produktu mamy po reakcji.
PS. Jak chcesz mieć szybciej rozwiązania to nie zamieszczaj po 2-3 zadania w jednym poście. Łatwiej mi wtedy odpowiadać.
\(\displaystyle{ Na_{2}CO_{3}+H^{+} \to NaHCO_{3}+Na^{+}}\)
Oczywiście jakby było więcej kwasu/kwasów to reakcja pójdzie dalej do kwasu węglowego. Ale sprawdżmy ile mamy moli węglanu a ile moli mocnych kwasów.
\(\displaystyle{ n_{Na_{2}CO_{3}}=150 cm^{3} \cdot 0.05 mol/dm^{3}=7.5 \ mmola}\)
\(\displaystyle{ n_{H^{+}}=n_{HCl}+n_{HNO_{3}}=25 cm^{3} \cdot 0.1 mol/dm^{3}+50 cm^{3} \cdot 0.1 mol/dm^{3}=2.5 \ mmola + 5.0 \ mmola =7.5 \ mmola}\)
A więc cały węglan przejdzie do wodorowęglanu (powstanie go tyle moli ile było moli węglanu). Nie zostanie ani węglanu nieprzereagowanego ani nadmiaru kwasów aby poszło do kwasu węglowego. W efekcie mamy r-r wodny wodorowęglanu sodowego o stężeniu:
\(\displaystyle{ c_{NaHCO_{3}} = \frac{7.5 \ mmola}{150 \ cm^{3}+25 \ cm^{3}+50 \ cm^{3}} =3.333 \cdot 10^{-2} \ mol/dm^{3}}\)
Ta sól hydrolizuje:
\(\displaystyle{ HCO_{3}^{-}+H_{2}O \iff H_{2}CO_{3}+OH^{-}}\)
napiszmy wzór na stałą dysocjacji (pierwszego stopnia) kwasu węglowego:
\(\displaystyle{ H_{2}CO_{3} \iff HCO_{3}^{-}+H^{+=}\)
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}]}{[H_{2}CO_{3}]}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}][OH^{-}]}{[H_{2}CO_{3}][OH^{-}]}}\)
Ponieważ (patrz równanie hydrolizy):
\(\displaystyle{ [H_{2}CO_{3}]=[OH^{-}]}\)
mamy po skróceniu:
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}]}{[OH^{-}]}}\)
\(\displaystyle{ K_{a}= \frac{[HCO_{3}^{-}][H^{+}][OH^{-}]}{[OH^{-}][OH^{-}]}=\frac{[HCO_{3}^{-}]K_{w}}{[OH^{-}]^{2}}}\)
\(\displaystyle{ [OH^{-}]= \sqrt {\frac{[HCO_{3}^{-}]K_{w}}{K_{a}}}= \sqrt {\frac{3.333 \cdot 10^{-2} \cdot 10^{-14}}{4.5 \cdot 10^{-7}}}=2.72 \cdot 10^{-5} \ mol/dm^{3}}\)
\(\displaystyle{ pOH=4.56 \to pH=9.44}\)
2.
Tutaj mamy:
\(\displaystyle{ n_{H_{3}PO_{4}}=500cm^{3} \cdot 0.2 mol/dm^{3}=100 \ mmoli}\)
\(\displaystyle{ n_{NaOH}= \frac{12}{40} =300 \ mmoli}\)
Czyli w stosunku molowym 1:3 a więc kwas fosforowy zobojętni się całkowicie:
\(\displaystyle{ H_{3}PO_{4}+3NaOH \to Na_{3}PO_{4}+3H_{2}O}\)
stężenie tej soli:
\(\displaystyle{ c_{Na_{3}PO_{4}}= \frac{100 \ mmoli}{500 \ cm^{3}}=0.2 \ mol/dm^{3}}\)
reakcja hydrolizy:
\(\displaystyle{ PO_{4}^{3-}+H_{2}O \iff HPO_{4}^{2-}+OH^{-}}\)
i dalej tak samo jak w 1. pamiętając aby użyć stałej dysocjacji \(\displaystyle{ K_{III}}\)
------------------
Twoje dodatkowe pytania do 1.
Wszystko zależy ile było moli każdego z nich tzn. jak daleko poszła reakcja, co było w nadmiarze, jakie produktu mamy po reakcji.
PS. Jak chcesz mieć szybciej rozwiązania to nie zamieszczaj po 2-3 zadania w jednym poście. Łatwiej mi wtedy odpowiadać.