PROBLEMY OBLICZENIOWE i ZADANIA

Obliczyć stężenie jonów wodorowych i pcH w 0,25 M

roztworze H2SO4. pKa2 = 1,12

Kwas siarkowy(VI) – H2SO4, mocny kwas dwuzasadowy H

-

2SO4 → H+ + HSO4 , pierwszy etap

HSO -

2-

4 ↔ H+ + SO4 , drugi etap, Ka2 = 10-1,12 = 0,0759

Anion HSO -

4 jest kwasem średniej mocy, dlatego w drugim etapie dysocjacji H2SO4 ustala się stan równowagi ze stałą dysocjacji Ka2:

[



H ][

2

SO ] 1

4

K





 0759

,

0

a 2

[



HSO ]

o

c

4

Bilans stężeń w stanie równowagi:

ck – analityczne stężenie kwasu siarkowego(VI)

[H+]1 = ck

[H+]

2-

2 = [SO4 ]

[H+] = [H+]1 + [H+]2 = ck + [H+]2

[HSO -

4 ] = ck – [H+]2

Aby obliczyć całkowite stężenie jonów wodorowych należy najpierw obliczyć z wyrażenia na Ka2 stężenie jonów wodorowych [H+]2 z drugiego etapu dysocjacji: ( c [ H  ] )[ H  ]

1

k

K

2

2





a 2



o

c [ H ]

c

k

2

[ 

H ]2  ( c  K )[ 

H ]  K c  0

2

k

a 2

2

a 2 k

[



H ]2 

[

3259

,

0



H ] 

018975

,

0

 0

2

2

Δ = 0,106211+4∙0,018975 = 0,182111

Δ1/2 = 0,426745



 3259

,

0

 ,

0 426745

3

[ H ] 

 0504

,

0

mol / dm

2

2

[H+] = [H+]1 + [H+]2 = ck + [H+]2 = 0,250 + 0,0504 = 0,255

mol/dm3

pcH = - log 0,255 = 0,59

Dobrać współczynniki stechiometryczne w reakcji

utleniania i redukcji:

a) Fe2+ + ClO- + H+ → Fe3+ + Cl- + H2O

Fe2+ →Fe3+ + 1e- /x2

Cl+ +2e-→Cl- /x1

2 Fe2+ + ClO- + 2H+ = 2 Fe3+ + Cl- + H2O

b) HCl + KMnO4 → Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O

Cl- → ½ Cl2 + 1e- / x10

Mn7+ +5e- → Mn2+ /x2

16 HCl + 2 KMnO4 = 5 Cl2 + 2 MnCl2 + 2KCl + H2O

c) Cu2O + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O

2 Cu+ →2 Cu2+ + 2e- /x3

N5+ + 3e- → N2+ /x2

3 Cu2O + 14 HNO3 → 6 Cu(NO3)2 + 2 NO + 7 H2O

d) Hg + NO -

2-

3 + Cl- + H+ → HgCl4 + NO + H2O

(reakcja roztwarzania Hg w wodzie królewskiej) Hg0 + 4 Cl- → HgCl 2-4 + 2e- /x3

NO -

3 + 4 H+ + 3e- → NO + 2 H2O /x2

3Hg + 2NO -

2-

3 + 12Cl- + 8H+ = 3HgCl4 + 2NO + 4H2O

e) NO

O → HNO

2 + H2

3 + HNO2

N4+ → N5+ + 1e- /1x (utlenianie)

N4+ + 1e- → N3+ /1x (redukcja)

2 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

Obliczyć masę wodorotlenku sodu potrzebną do

zobojętnienia 100 cm3 20,0% roztworu H2SO4

o gęstości d = 1,143 g/cm3.

V = 100 cm3 20,0% H2SO4, d = 1,143 g/cm3

MH2SO4 = 98,08 g/mol, MNaOH = 39,997 g/mol

mNaOH = ?

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2H2O

nNaOH : nH2SO4 = 2 : 1 → nNaOH = 2∙nH2SO4

m

∙p[%]/100 = V∙d∙ p[%]/100 =

H2SO4 = mroztworu

100∙1,143∙20,0/100 = 22,86 g

nH2SO4 = mH2SO4/ MH2SO4 = 22,86/98,08 = 0,2331 mol nNaOH = 2∙0,2331 = 0,4662 mol

m

∙M

NaOH = nNaOH

NaOH = 0,4662∙39,997 = 18,6 g NaOH

Jaka objętość 0,50 M HCl jest potrzebna do

całkowitego roztworzenia 2,45g cynku?

MZn = 65,39g/mol

cHCl = 0,50 mol/dm3, VHCl = ?

Zn + 2HCl = ZnCl

↑

2 + H2

nHCl : nZn = 2 : 1 → nHCl = 2nZn

nZn = mZn/MZn = 2,45/65,39 = 0,0375 mol

nHCl = 2∙0,0375 =0,0750 mol

n

∙c

HCl = VHCl

HCl

VHCl = nHCl/cHCl = 0,0750/0,50 = 0,150 dm3 = 150 cm3