Download pdf - ANALITIČKA KEMIJA 1 SEMINAR - fkit.unizg.hr · PDF fileANALITIČKA KEMIJA I Studij Primijenjena kemija . KISELO-BAZNE REAKCIJE . 1. 0,1 mola NaOH je dodano 1 litri čiste vode. Izračunajte

SEMINAR IZ KOLEGIJA

ANALITIČKA KEMIJA I

Studij Primijenjena kemija

KISELO-BAZNE REAKCIJE

1. 0,1 mola NaOH je dodano 1 litri čiste vode. Izračunajte pH tako nastale otopine.


2NaOH H O

W W

Jak elektrolit!!! Disocira potpuno!!!

Zanemarimo količinu O

NaOH 0,1 M

NaOH Na OH

OH OH

OH NaOH

pOH log OH log NaOH

p pH pOH pH p pOH 14 log NaOH

H iona iz vode!!!

c

c c

c c

c c

K K c

BAZEpH 14

log

Izraz

pH 14 log 0,1 1

za pH jakih baza!

3

!!c

2. Izračunajte pH 10-8 M otopine HCl u vodi!


8

+

Jak elektrolit!!! Disocira potpuno!!!

NAPOMENA:

Nije uvijek moguće zanemariti koncentraciju H ili OH iona iz vode!!!

Ako bi H dolazili samo od HCl, oto

HCl 10 M

HCl

pina bi imala pH

8.

N e

H

j

Cl

i

c

HCl

moguće da dodatkom kiseline neutralna otopina postane

H

lužnata.

c

2 2

2

H O HCl H O

8 7 7

HCl H O

7

H ; H H

H H H 10 10 M 1,1 10 M

pH log H log 1,1 10 6,95

c c c

c c c

c


3. Izračunajte pH vrijednost 3 %-tne otopine NaOH ! w(NaOH) = 3 % pH=? NaOH ⇨ jaka baza NaOH ⇌ Na+ + OH‒

pH = ‒ log c(H+)

pOH = ‒ log c(OH‒)

pH + pOH=14

3

33

OH NaOH

NaOH 3 %

30 g NaOHNaOH NaOH 30 g/dm

1 kg otopine

NaOH 30 g/dmNaOH 0,75 mol/dm

NaOH 40 g/mol

pOH log OH log 0,75 0,12

pH 14 pOH 14 0,12 13,88

c c

w

w

cM

c


4. Izračunajte pH vrijednost otopine HCl koja je 0,5%-tna i gustoće 1,0250 g/mL w(HCl) = 0,5 % ρ(HCl) = 1,0250 g/mL pH=? HCl ⇨ jaka kiselina HCl ⇌ H+ + Cl‒ pH = ‒log c(H+)

3

3

H HCl

HCl 0,5 % 0,005

otopine 1,0250 g/mL 1025,0 g/dm

HCl HCl HClHCl

otopine otopine otopine

HCl HCl HClHCl HCl

otopine otopine otopine

HCl otopineHCl

HCl

g0,005 1025,0

dmHClg

36,46mo

c c

w

m n Mw

m V

n M Mw c

V

wc

M

c

30,1406 mol/dm

l

pH log H log 0,1406 0,85c

5. Izračunajte pH vrijednost 0,1 M otopine octene kiseline (CH3COOH)!

c(CH3COOH) = 0,1M

KK= 1,58 10-5 M ⇨ pKK = - log (KK) = 4,80

pH=? CH3COOH ⇨ slaba kiselina CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO

-


K KISELINE

1 1pH= p log

2 2K c

Opcija 1: 1 1pH 4,80 log (0,1)

2 2

pH 2,90


3 3

7

7

3

K

3

CH COOH H CH COOH

0,1 M 10 M 0 M

0,1 M 0,1 M 10 M

H CH COOH

CH COOH

x x x x

x xK

2

2 5 6 2

K

3

3

3

0,1 0,1

0,1 0,1 M 1,58 10 M 1,58 10 M

1,26 10 M

H 1,26 10 M

pH log 1,26 10 2,90

x

x K

x

c

Opcija 2:

Kada se smije aproksimirati?

Onda kada je KK/cKISELINE 10‒3!!!

3

3

5

K CH COOH

4 3

K CH COOH

1,58 10 M 0,1 M

1,58 10 10

K c

K c


3 3

7

7

7 7 23

K

3

CH COOH H CH COOH

0,1 M 10 M 0 M

0,1 M 10 M

10 MH CH COOH 10 M

CH COOH 0,1 M

x x x

x x x xK

x

2 7

K K

2

0,1 M

10 M 0,1 0

0

x

x K x K

ax bx c

2

1,2

27 7

K K K

1,2

27 5 7 5 5

1,2

1 2

4

2

10 M 10 M 4 1 0,1

2 1

10 M 1,58 10 M 10 M 1,58 10 M 4 1 0,1 1,58 10 M

2 1

0,0012 M 0,0013 M

b b acx

a

K K Kx

x

x x

pH log(0,0012) 2,90

Opcija 3:


6. Izračunajte pH vrijednost 0,01 M otopine amonijaka (NH4OH)!

c(NH4OH) = 0,01M

pKB = 4,8 ⇨ pKK = 9,2

pH=?

NH4OH ⇨ slaba baza

NH4OH ⇌ NH4+ + OH ‒

K baze

1 1pH=7+ p log

2 2K c

K baze

1 1pH 7 p log

2 2

1 1pH 7 9,2 log 0,01

2 2

pH 10,6

K c


hidroliza aniona+ +

2N OHa +CN H O Na +HCN

7. Izračunajte pH vrijednost 0,1 M otopine NaCN!

c(NaCN) = 0,1M

KK= 4,9 10-10 M ⇨ pKK = ‒ log (KK) = 9,31

pH=?

K soli

1 1pH=7 p log

2 2K c


hidroliza kationa+

4 2 4NH Cl H O N lHH OH C

8. Izračunajte pH vrijednost 1 %-tne otopine NH4Cl!

w(NH4Cl) = 1 % = 0,01

KB= 1,58 10‒5 M ⇨ pKB = ‒log (KB) = 4,8

⇨ pKK = 9,2

pH=?

K soli

1 1pH= p log

2 2K c


9. Izračunajte pH vrijednost otopine CH3COONH4 koja je

pripremljena otapanjem 8,25 g CH3COONH4 u 500 mL H2O!

hidroliziraju i kation i anion

4 2

4

K

K

4

4

NH Ac H O

NH Ac 8,25 g

500 mL

p NH 9,2

p HAc 4,7

NH OH HA

5

pH ?

c

m

V

K

K

1 2K K

1pH= p p

2K K

1

pH= 9,2 4,75 6,982


10. Izračunajte pH vrijednost otopine dobivene miješanjem:

a) 50 mL 0,05 M HBO2 i 50 mL 0,2 M KOH

b) 50 mL 0,05 M HBO2 i 5 mL 0,2 M KOH

c) 50 mL 0,05 M HBO2 i 50 mL 0,05 M KOH

10

1 K6,03 10 M p 9,2K K

3 3 3 3

2 2 2

3 3 3 2

3

UKUPNI

a) HBO HBO HBO 0,05 mol dm 50 10 dm 2,5 10 mol

KOH KOH KOH 0,2 mol dm 50 10 dm 10 mol

50 mL 50 mL 100 mL 0,1 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neutrali

n c V

n c V

V

2 2 2

3 2

s

HBO + OH BO + H O

zacije:

početno stanje: 2,5 10 mol 10 mol 0

ravnotežno stanje: 0

2 310va kise

-2,lina je

5 10 izreagi

molrala

3 3

2

7,5 10 mol 2,5 10 mol

Nakon što je izreagirala sva količina HBO u otopini su preostale dvije bazne komponente.

Kako je KOH znatno jača baza od

-

2

-

3neizreagirani

3neizreagiraniUKUPNI

BO možemo smatrati da je on taj koji određuje pH otopine.

Stoga će koncentracija OH iona biti jednaka neizreagiranoj koncentraciji KOH.

KOH 7,5 10 molKOH

0,1 dm

nc

V

2 3

2

7,5 10 mol dm

pOH log OH log 7,5 10 1,12

pH 12,88

c

3 3 3 3

2 2 2

3 3 3 3

3

UKUPNI

b) HBO HBO HBO 0,05 mol dm 50 10 dm 2,5 10 mol

KOH KOH KOH 0,2 mol dm 5 10 dm 10 mol

50 mL 5 mL 55 mL 0,055 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neutraliz

n c V

n c V

V

- -

2 2 2

3 3

HBO + OH BO +

acije:


ravnotežno stanje

O

H

:

3 3-sav OH je izreagir2,5 10 -

3 3

-

0 m ao1 ol

1,5 10 mol 0 10 mol

Nakon što je izreagirala sva količina OH u otopini su preostale kisela komponenta i njena sol.

Stoga će se pH otopine račun

32 neizreagirani 2

2 3neizreagiraniUKUPNI

32 2

2 3

UKUPNI

K

ati prema izrazu za pH vrijednost pufer sustava.

HBO 1,5 10 molHBO 2,7 10 M

0,055 dm

BO 10 molBO 1,8 10 M

0,055 dm

bazepH p log 9,

kiseline

nc

V

nc

V

cK

c

2

2

1,8 102 log 9,02

2,7 10

3 3 3 3

2 2 2

3 3 3 3

3

UKUPNI

c) HBO HBO HBO 0,05 mol dm 50 10 dm 2,5 10 mol

KOH KOH KOH 0,05 mol dm 50 10 dm 2,5 10 mol

50 mL 50 mL 100 mL 0,1 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neu

n c V

n c V

V

2

3 3

2 2HBO + OH BO +

tralizacije:

početno stanje: 2,5 10 mol 2,5 10 mol 0

ravnotežno stanje:

H O

3

2

0 0 2,5 10 mol

Izreagirala je sva količina HBO kao i sva količina KOH.

U otopini je preostala samo sol koja hidrolizira prema

:

3

2 2

2 2 3

3

UKUPNI

2

K

2

BO 2,5 10 molsoli 2,5 10 mol dm

0,

1 dm

1 1 1 1pH 7 p log soli 7 9,2 log 2,5 10

2

2 2 2

pH 1

BO + H O HBO + O

0,80

H

nc

V

K c


+

4p (NH )=9,2K

11. Izračunajte pH vrijednost otopine dobivene miješanjem:

a) 350 mL 0,1 M HCl i 50 mL 0,1 M NH4OH

b) 250 mL 0,1 M HCl i 250 mL 0,1 M NH4OH

c) 100 mL 0,1 M HCl i 450 mL 0,1 M NH4OH

3 3 3 2

3 3 3 3

4 4 4

3

UKUPNI

a) HCl HCl HCl 0,1 mol dm 350 10 dm 3,5 10 mol

NH OH NH OH NH OH 0,1 mol dm 50 10 dm 5 10 mol

350 mL 50 mL 400 mL 0,4 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do ne

n c V

n c V

V

4

3 2

+ +

4 2NH OH + H NH +

utralizacije:

početno stanje: 5 10 mol 3,5 10 mol 0

ravnotežno stanj

H O

e: 0

2 24sav NH OH je izreagira3,5 10 5 10 mol

2

4

o

2 3,0 10 mol 5 10 mol

Nakon što je izreagirala sva količina NH OH u otopini su preostale dvije kisele komponente.

Kako je HCl znatno jača kiselina o

4

+

2neizreagirani

3neizreagiraniUKUPNI

d NH možemo smatrati da je ona ta koja određuje pH otopine.

Stoga će koncentracija H iona biti jednaka koncentraciji neizreagirane HCl.

HCl 3,0 10 molHCl

0,4 dm

nc

V

2

2

7,5 10 M

pH log H log 7,5 10 1,12c

3 3 3 2

3 3 3 2

4 4 4

3

UKUPNI

b) HCl HCl HCl 0,1 mol dm 250 10 dm 2,5 10 mol

NH OH NH OH NH OH 0,1 mol dm 250 10 dm 2,5 10 mol

250 mL 250 mL 500 mL 0,5 dm

U zajedničkoj otopini dolazi d

n c V

n c V

V

+

2 2

4 4 2NH OH + H NH

o neutralizacije:

početno stanje: 2,5 10 mol 2,5 10 mol 0

r

a

+

vnotežno stan

H O

2

4

je: 0 0 2,5 10 mol

Izreagirala je sva količina NH OH kao i sva količina HCl.

U otopini je preostala samo sol koja hidrolizira po jednadžbi:

4

24

3

UKUPNI

K NH

+

4 2 4

NH 2,5 10

molsoli 0,05 M

0,5 dm

1 1 1 1 1 1p

NH H

H p log soli p log soli 9,2 log 0,052 2 2 2

O NH OH

2 2

pH ,2

H

5

5

nc

V

K c K c

3 3 3 2

3 3 3 2

4 4 4

3

UKUPNI

c) HCl HCl HCl 0,1 mol dm 100 10 dm 10 mol

NH OH NH OH NH OH 0,1 mol dm 450 10 dm 4,5 10 mol

100 mL 450 mL 550 mL 0,55 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do

n c V

n c V

V

4

2 2

4 2NH OH + H NH

neutralizacije:


ravnot

+

ežn

H O

o stanje

2+

2 sav H je iz

2

r4,5 10 10 m eagira

2

ool

: 3,5 10 mol 0 10 mol

Nakon što je izreagirao sav H , u otopini su preostale bazna komponenta i njena sol.

Stoga će se pH otopine računati p

24 neizreagirani 2

4 3neizreagiraniUKUPNI

24 2

4 3

UKUPNI

K

rema izrazu za pH vrijednost pufer sustava.

NH OH 3,5 10 molc NH OH 6,4 10 M

0,55 dm

NH 10 molc NH 1,8 10 M

0,55 dm

baze 6,pH p log 9,2 log

kiseline

n

V

n

V

cK

c

2

2

4 109,75

1,8 10


12. Izračunajte pH vrijednost slijedećih otopina :

a) 1,5%-tna otopina Na2CO3

b) 1,5%-tna otopina NaHCO3

c) otopina nastala miješanjem

50 mL 1,5%-tne Na2CO3 i 50 mL 1,5%-tne NaHCO3

1

2

p 6,34

p 10,25

K

K

2

2 3 3 3 3

2

3 36,34 10,25

1 2

2 3 3

1

H CO H +HCO HCO H +CO

H HCO H CO10 10

H CO HCO

p 6,34

K K

K

2 p 10,25K

Karbonatna kiselina


HCO3- CO3

2- H2CO3

[H2CO3]=[HCO3-] [HCO3

-]=[CO32-]

pH 6,34 10,25


2 3

3

2 3 2 3

32 3

hidrolizira anion+ 2-

3

2 3

2 3

3 2

a) Na CO =1,5 %

15 g NaOH Na CO = Na CO 15 g/dm

1 kg otopine

Na CO 15 g/dm Na CO = = 0,14 mol/dm

Na CO 2 22,99+12,0

2Na +CO +H O

1+3 16,00 g/mol

w

w

cM

+

2

- -

3

1 1 1 1 pH 7 + + log (soli) 7 + 10,25 + log 0,14

2 2 2

2Na HCO + O

2

pH 11,7

H

p

0

cK


3

3

3 3

33

hidrolizira kao baza

3

3

3

3 2

b) NaHCO 1,5 %

15 g NaOH NaHCO NaHCO 15 g/dm

1 kg otopine

NaHCO 15 g/dm NaHCO = 0,18 mol/dm

Na

HCO H

HCO 22,99+1,01+12,01+3 16,00 g/mol

O

w

w

cM

1 2

2 3

disocira kao kiselina + 2

3 3

1 1 pH p +p 6,34+10,25

2 2

H CO OH

pH 8,30

HCO H CO

K K


3 3

2 3 2 3 2 3

3 3 3 3

2 3 2 3 2 3

3

3 3

c) Prije miješanja:

Na CO 1,5 % Na CO 15 g/dm Na CO 0,14 mol/dm

Na CO Na CO Na CO 0,14 mol/dm 50 10 dm 7 10 mol

NaHCO 1,5% NaHCO 15 g/dm

w c

n c V

w

3

3

3 3 3 3

3 3 3

3

UKUPNI

32 3

2 3 3

UKUPNI

NaHCO 0,18 mol/dm

NaHCO NaHCO NaHCO 0,18 mol/dm 50 10 dm 9 10 mol

Nakon miješanja:

50 mL 50 mL 100 mL 0,1 dm

Na CO 7 10 mol Na CO

0,1 dm

c

n c V

V

nc

V

imamo pufer sustav

33

3 3

UKUPNI

2 3

2 2

2

3

3

3 3 3

K

0,07 M

NaHCO 9 10 mol NaHCO 0,09 M

0,1 dm

baze Na CO pH p log l

2Na CO Na HCO 2Na CO

og 10kiselin

p

Na H

e

CO

NaHCO

nc

V

cK

c cK

c

0,07

,25 log 10,140,09