Ασκήσεις επαναληπτικές

1. Υδατικό διάλυμα (Δ₁) οξέος ΗΑ συγκέντρωσης 0,1Μ έχει pH=3 στους θ^οC. Υδατικό διάλυμα (Δ₂) άλατος NaA 0,01M έχει pOH=5 στους θ^οC.

α.      Να βρείτε την τιμή της K_w καθώς και το pH του καθαρού νερού σε αυτές τις συνθήκες.

β.      Να εξηγήσετε αν η θερμοκρασία θ^οC είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη των 25^οC.

γ.      Σε 200mL Η₂Ο προστίθενται 0,04g Ca οπότε γίνεται η παρακάτω αντίδραση:

Ca_(s) + 2H₂O_(l)  ⟶  Ca(OH)_2(aq) + H₂↑

Τελικά σχηματίζεται διάλυμα (Δ₃) που έχει όγκο 200mL, ενώ εκλύεται και αέριο.

γ₁.     Να βρείτε το pΗ του διαλύματος (Δ₃) που σχηματίζεται στους θ^οC, καθώς και τον όγκο του αερίου που εκλύεται μετρημένο σε S.T.P. συνθήκες.

γ₂.     Πόσα mL του διαλύματος Δ₁ πρέπει να αναμιχθούν με 50mL του διαλύματος Δ₃ ώστε να προκύψει διάλυμα Δ₄ που έχει pΟΗ=8 στους θ^οC;

Δίνεται ότι: τα αριθμητικά δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις, στους 25 ^οC για το Η₂Ο είναι K_W=10^-14, το Ar του Ca=40.

2. Διαθέτουμε τα παρακάτω διαλύματα σε θερμοκρασία 25^οC

Δ₁: 100ml οξέος ΗΑ C=0,1M

Δ₂:400ml άλατος ΝαΑ C=0,1M

Δ₃:100ml   οξέος ΗΒ C=0,1M

Δ₄:400ml άλατος ΝαΒ  C=0,2M

Για τα παραπάνω διαλύματα έχουμε τις εξής πληροφορίες:

Α) Με ρύθμιση του ΡΗ του διαλύματος Δ₁  χωρίς μεταβολή του όγκου του διαλύματος σε οποιαδήποτε τιμή η συγκέντρωση των ιόντων [Α^-]=0,1Μ

B) Αν αναμίξουμε τα Δ₂ και Δ₄ προκύπτει διάλυμα Δ₅ με PH=9.

Nα βρεθούν:

i)  To PH όλων των παραπάνω διαλυμάτων.

ii)  Αν αναμίξουμε μέρος των διαλυμάτων Δ₃ και Δ₄ προκύπτει μέγιστος όγκος ρυθμιστικού διαλύματος Δ₆ με ΡΗ=5.Ποιος ο μέγιστος όγκος του ρυθμιστικού διαλύματος Δ₆;

iii) To PH που θα προκύψει από την ανάμιξη και των τεσσάρων παραπάνω διαλυμάτων.

Δίνεται  Κw=10^-14  και log2=0,3  log3,5≈0,5

3. Το επόμενο διάγραμμα παριστάνει την καμπύλη ογκομέτρησης 50 mL υδατικού διαλύματος Δ₁ μιας ουσίας (Χ) με πρότυπο υδατικό διάλυμα ΗCl 0,2M ή NaOH 0,2M παρουσία του δείκτη ΗΔ (pK_aΗΔ=9, όξινη μορφή ΗΔ: κόκκινο χρώμα, βασική μορφή Δ^- :κίτρινο χρώμα).

Στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης (σημείο Α) βρέθηκε ότι οι δύο συζυγείς μορφές του δείκτη έχουν ίσες συγκεντρώσεις: [ΗΔ]=[Δ^-].

α) Η ογκομέτρηση αυτή είναι οξυμετρία ή αλκαλιμετρία;

β) Το ογκομετρούμενο διάλυμα περιέχει: i) KOH   ii) HF iii) NH₃   iv) HNO₃

γ) Όταν προσθέσουμε 20 mL από το πρότυπο διάλυμα, ισχύει τότε ο τύπος Henderson-Hasselbalch στο ογκομετρούμενο διάλυμα;

δ) Ποιο είναι το pH και το χρώμα του ογκομετρούμενου διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο;

ε) Ο δείκτης βρομοκρεσόλη (3,8-5,5) είναι κατάλληλος για την παραπάνω ογκομέτρηση;

στ) Να βρεθεί η [Η₃Ο⁺] στο αρχικό διάλυμα Δ₁.

ζ) Ποιο ποσοστό της αρχικής ποσότητας της ογκομετρούμενης ουσίας (Χ) έχει εξουδετερωθεί όταν στο ογκομετρούμενο διάλυμα ισχύει: [ΗΔ]=2500[Δ^-];

η) Ποια σχέση συνδέει τις συγκεντρώσεις [ΗΔ] και [Δ^-] αν προσθέσουμε 10 mL από το πρότυπο διάλυμα;

θ) Ποιος είναι ο όγκος του ογκομετρούμενου διαλύματος όταν αυτό έχει pH=5;

ι) Αν η ογκομέτρηση σταματούσε όταν έχουμε προσθέσει 49 mL πρότυπου διαλύματος ποιο είναι το % σφάλμα της ογκομέτρησης;

Για το Η₂Ο: Κ_w=10^-14. Ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις.

4. Σε 2 L νερό διαλύουμε 2,24 L αέριας αμμωνίας μετρημένα σε S.T.P. και προκύπτει διάλυμα Δ₁ όγκου V₁ = 2 L.

α. Να βρεθεί το pH του διαλύματος Δ₁.

Στο Δ₁ προσθέτουμε στερεό μίγμα Ca, Mg, μάζας m = 0,88 g, και προκύπτει διάλυμα Δ₂ όγκου 2L, το οποίο διαφέρει στο pH από το Δ₁ κατά 1 μονάδα.

β. Να βρείτε την σύσταση του μίγματος Ca, Mg, και τον βαθμό ιοντισμού της ΝΗ₃.

Στο Δ₂ προσθέτουμε διάλυμα HCℓ συγκέντρωσης . Μέχρι να γίνουν όλες οι δυνατές αντιδράσεις καταναλώσαμε από το διάλυμα του HCCℓ όγκο V₂.

Στο διάλυμα Δ₃ (της ανάμιξης του Δ₂ και του διαλύματος του HCℓ) που προκύπτει, να βρεθεί:

γ. Ο όγκος V₂ του διαλύματος του HCℓ και το pH.

Σε κάποιες από τις παραπάνω αντιδράσεις που πραγματοποιήθηκαν είχαμε παραγωγή αερίου

δ. Να βρεθεί ο συνολικός όγκος που ελευθερώθηκε μετρημένος σε S.T.P.

5. Διαθέτουμε τα παρακάτω διαλύματα οξέων στους 25^ο C:

Δ₁:  διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ συγκέντρωσης C₁=1M με σταθερά Κα=10^-6 και όγκου 1l

Δ₂: διάλυμα ασθενούς οξέος ΗB συγκέντρωσης C₂=1M με σταθερά Κα=10^-8 και όγκου 1l

Δ₃: διάλυμα ισχυρού οξέος ΗΓ συγκέντρωσης C₃=10^-2M  και όγκου 1l

Να βρεθούν :

α) To ΡΗ  του καθενός από τα παραπάνω διαλύματα Δ₁ Δ₂ & Δ₃.

β) O μέγιστος όγκος διαλύματος με τελικό ΡΗ=3,5  που θα μπορούσε  προκύψει  με ανακάτεμα μέρους ή και ολόκληρων :

 i) των διαλυμάτων  Δ₁ & Δ₂ 

 ii) των διαλυμάτων  Δ₁ & Δ₃

 iii) των διαλυμάτων Δ₂ & Δ₃

γ) O μέγιστος όγκος διαλύματος με τελικό ΡΗ=3  που θα προκύψει  με ανακάτεμα  μέρους ή ολόκληρων  των τριών διαλυμάτων Δ₁ Δ₂ & Δ₃.

Δίνεται 10^3/2=2,15

6. Σε πέντε ποτήρια περιέχονται τα παρακάτω υδατικά διαλύματα:

Υ₁: διάλυμα HCl 0,1Μ,

Υ₂: διάλυμα NH₃ 0,05Μ,

Υ₃: διάλυμα NH₄Cl 1Μ,

Υ₄: διάλυμα ΚΟΗ 0,1Μ,

Υ₅: διάλυμα NaCl 0,1Μ.

Επίσης διαθέτουμε τους παρακάτω δείκτες:

¨        ΗΔ ο οποίος είναι οργανικό οξύ με Κa=10^-5. Με την όξινη μορφή του συζυγούς ζεύγους του να έχει χρώμα μπλε και τη συζυγή βασική της να έχει χρώμα κίτρινο.

¨        Β ο οποίος είναι είναι οργανική βάση με Κb=10^-3. Με την όξινη μορφή του συζυγούς ζεύγους του να έχει χρώμα κίτρινο και τη συζυγή βασική της να έχει χρώμα μπλε.

α.   Aν τα ποτήρια που περιέχουν τα διαλύματα Υ₁ έως και Υ₅ δεν περιέχουν ετικέτες, προτείνετε μια μέθοδο χρησιμοποιώντας τους παραπάνω δείκτες ώστε να καταλάβουμε ποιο είναι το περιεχόμενο του κάθε ποτηριού.

β.    Ζυγίζουμε 10 g από ένα δείγμα Na και το τοποθετούμε σε ογκομετρική φιάλη στην οποία έχουμε βάλει κατάλληλη ποσότητα νερού ώστε όταν σταματήσει η έκλυση αερίου το διάλυμα Y₆ που προκύπτει εφόσον αποκτήσει θερμοκρασία 25^ο C, να έχει όγκο 400 mL. Τοποθετούμε ποσότητα του διαλύματος Υ₆ μέσα στην προχοΐδα και με αυτό ογκομετρούμε 20 mL από το διάλυμα Υ₃ οπότε προκύπτει η παρακάτω καμπύλη ογκομέτρησης:

Να βρείτε:

β₁.   Την %w/w καθαρότητα του δείγματος του Na,

β₂.   Το ω δηλαδή, το pH στο ισοδύναμο σημείο (Ι.Σ.) της παραπάνω ογκομέτρησης,

β₃.   Το φ δηλαδή, το pH στο μέσο (Μ) της παραπάνω ογκομέτρησης,

β₄.   Ποιος από τους δείκτες ΗΔ ή Β είναι κατάλληλος για την παραπάνω ογκομέτρηση,

β₅.   Το λόγο των συγκεντρώσεων των δυο συζυγών μορφών του δείκτη που επιλέξατε στο ισοδύναμο σημείο της παραπάνω ογκομέτρησης.

Δίνονται:

Ø  Όλα τα διαλύματα βρίσκονται στους 25^ο C όπου για το νερό είναι K_W=10^-14 και για την ΝΗ₃Κb=2·10^-5.

Ø  Σε όλα τα διαλύματα μπορούν να γίνουν όλες οι γνωστές προσεγγίσεις.

Ø  Για τους δείκτες η χρωματική αλλαγή γίνεται αντιληπτή, μόλις η συγκέντρωση της μιας συζυγούς μορφής του δείκτη γίνει δεκαπλάσια της άλλης.

Ø  Η σχετική ατομική μάζα (Ar) του Na=23 και log2=0,3.

Ø  Θεωρήστε ότι οι προσμίξεις του δείγματος του Na είναι αδρανείς.

7. Το παρακάτω σχήμα μας δείχνει διάφορες αναμίξεις διαλυμάτων που βρίσκονται μέσα σε συγκεκριμένα δοχεία και  έχουν  συγκεκριμένες συγκεντρώσεις. Ολες  οι ποσότητες των διαλυμένων ουσιών των διαλυμάτων είναι  μεταξύ τους σε στοιχειομετρική αναλογία.

Aν είναι γνωστό ότι το διάλυμα που βρίσκεται στο  δοχείο Γ είναι ουδέτερο ενώ το διάλυμα που βρίσκεται στο δοχείο Δ είναι όξινο και το διάλυμα που βρίσκεται στο δοχείο Ε είναι βασικό να βρεθούν:

α) Τι ουσία περιέχει το κάθε δοχείο αν είναι γνωστό ότι μπορεί να είναι βάση ή οξύ;

β) Τι σχέση πρέπει να έχουν οι σταθερές Κα και Κβ για τις ουσίες στα δοχεία Α,Β;

8. Τέσσερα δοχεία  περιέχουν: 

Το δοχείο Α περιέχει 100ml διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ  συγκέντρωσης 0,1Μ και σταθεράς ιοντισμού Κ_α1=3.10^-5. 

Το δοχείο Β περιέχει 100ml διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΒ  συγκέντρωσης 0,1Μ και σταθεράς ιοντισμού Κ_α2=5.10^-5.

Το δοχείο Γ περιέχει 100ml διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΓ  συγκέντρωσης 0,1Μ και σταθεράς ιοντισμού Κ_α3=2.10^-5.

Το δοχείο Δ περιέχει 700ml νερού. 

Ανακατώνουμε όλα  τα παραπάνω διαλύματα οπότε  σχηματίζεται ένα νέο διάλυμα  Ε. 

Στην συνέχεια προσθέτουμε στο διάλυμα Ε 0,03mol NaOH και προκύπτει τελικό διάλυμα Ζ.

Να βρεθούν τα ΡΗ των διαλυμάτων Ε και Ζ. 

Η θερμοκρασία των διαλυμάτων  σταθερή  25^οC . Η προσθήκη ΝαΟΗ δεν αλλάζει το όγκο του διαλύματος και  η Κ_W=10^-14

9. Διάλυμα  Δ₁ περιέχει Ca(OH)₂ και έχει συγκέντρωση C₁=0,5Μ. Διάλυμα Δ₂ περιέχει Βα(ΟΗ)₂  με συγκέντρωση C₂=0,5M. Aνακατεύουμε 200ml από κάθε ένα από τα παραπάνω διαλύματα και προκύπτει νέο διάλυμα Δ₃. Στο διάλυμα  Δ₃ προσθέτουμε ποσότητα ασθενούς οξέος ΗΑ (Κ_αΗΑ=10^-6) ώστε να συμβεί πλήρης εξουδετέρωση και να προκύψει νέο διάλυμα Δ₄ ίδιου όγκου με το Δ₃.

Να βρεθούν :

Α)  To PH του Δ₃

 Β)  Το ΡΗ του Δ₄

 Γ)  Η  ποσότητα του ΗΑ που πρέπει να προσθέσουμε στο διάλυμα Δ₄ για να σχηματιστεί διάλυμα Δ₅ που το ΡΗ του Δ₅ να διαφέρει σε σχέση με το ΡΗ του Δ₃ κατά 8 μονάδες.

Δίνεται η Κw=10^-14.

10. 20 ml διαλύματος H₂SO₄ άγνωστης συγκέντρωσης ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα ΝaOH 1 Μ. Η καμπύλη της ογκομέτρησης δίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Όταν είχε προστεθεί ο μισός όγκος (V₁)  από τον απαιτούμενο για την πλήρη εξουδετέρωση του οξέος (V_ΙΣ), το pH του διαλύματος βρέθηκε ίσο με 1,4.

Α) Να βρείτε τον όγκο του προτύπου διαλύματος που χρησιμοποιήθηκε στο ισοδύναμο σημείο.

Β) Να βρείτε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος H₂SO₄.

Τα διαλύματα είναι υδατικά σε θερμοκρασία 25^oC. Το H₂SO₄ είναι ισχυρό στον πρώτο του ιοντισμό, ενώ η σταθερά του δεύτερου ιοντισμού είναι Κ_a2=10^-2. Δίνονται : Κ_w=10^-14 και log4=0,6.