ΕΕΠΊΔΡΑΣΗΠΊΔΡΑΣΗ Κ ΚΟΙΝΟΎΟΙΝΟΎ Ι ΙΌΝΤΟΣΌΝΤΟΣ (E.K.I.): (E.K.I.):

Μεθοδολογία:

(1) Γράφουμε τις εξισώσεις των αντιδράσεων διάστασης και ιοντισμού όλων των ηλεκτρολυ-τών που περιέχονται στο διάλυμα.

(2) Υπολογίζουμε τις ολικές συγκεντρώσεις όλων των σωματιδίων (μορίων και ιόντων) που περιέχονται στο διάλυμα όταν αποκατασταθεί ισορροπία.

(3) Αντικαθιστούμε τις ολικές συγκεντρώσεις των σωματιδίων στις εκφράσεις των σταθερών ιοντισμού (Ka, Kb, Kw) των ασθενών ηλεκτρολυτών που περιέχονται στο διάλυμα.

ΑΑΝΆΜΙΞΗΝΆΜΙΞΗ Δ ΔΙΑΛΥΜΆΤΩΝΙΑΛΥΜΆΤΩΝ Η ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΏΝΛΕΚΤΡΟΛΥΤΏΝ::

Διακρίνονται δύο περιπτώσεις:

(1) Οι ηλεκτρολύτες δεν αντιδρούν μεταξύ τους.(2) Οι ηλεκτρολύτες αντιδρούν μεταξύ τους.

1

Όταν σε διάλυμα ασθενούς ηλεκτρολύτη προσθέσουμε έναν άλλο ηλεκτρολύτη (συνήθως ισχυρό), ο οποίος με την διάστασή του ή τον ιοντισμό του δίνει κοινό ιόν με τον ασθενή ηλεκτρολύτη, τότε, σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, η ισορροπία ιοντι-σμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη μετατοπίζεται προς τα αριστερά, οπότε ο βαθμός ιοντι-σμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη ελαττώνεται. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται επίδρα-ση κοινού ιόντος.

Παρατηρήσεις:

(1) Όταν υπάρχει Ε.Κ.Ι. δεν επιτρέπεται να εφαρμόσουμε τον νόμο αραίωσης του Ostwald.

(2) Έτσι κατά την λύση των ασκήσεων, γενικά θα κάνουμε τις προσεγγίσεις:

i.Κ a

C10−2

ii. επίδραση κοινού ιόντος

Πρέπει πάντα να ελέγχουμε την προσέγγιση που κάναμε!

Σε πολλές ασκήσεις πραγματοποιείται ανάμιξη διαλυμάτων ηλεκτρολυτών και ζητείται να υπολογιστεί το pH του διαλύμα-τος που προκύπτει.ΠΑΝΤΑ, πρέπει να κάνουμε έλεγχο εάν πραγματοποιείται αντίδραση μεταξύ των ηλεκτρολυτών.

Νίκος ΓαλάνηςΚαθηγητής Χημείας2ο Λύκειο Ηρακλείου

ΑΑΣΚΉΣΕΙΣΣΚΉΣΕΙΣ::

(1) Υδατικό διάλυμα H2SO4 έχει pH = 1.Να υπολογιστούν:i. η αρχική συγκέντρωση του H2SO4 στο διάλυμα,ii. ο βαθμός ιοντισμού στο δεύτερο στάδιο ιοντισμού και οι συγκεντρώσεις των ιόντων

SO42- και HSO4

-.Το H2SO4 είναι ισχυρό οξύ στο πρώτο στάδιο ιοντισμού, ενώ στο δεύτερο στάδιο είναι ασθενές με Κa2 = 1,25 . 10-2.

(2) Υδατικό διάλυμα όγκου 1L σε θερμοκρασία 25οC περιέχει 0,1 mol οξέος ΗΑ και 0,1 mol οξέος ΗΒ. Το pH του διαλύματος βρέθηκε ίσο με 1. Τα οξέα ΗΑ και ΗΒ είναι ασθενή και η σταθερά ιοντισμού του ΗΑ στους 25οC είναι Κa = 0,2.i. Να υπολογιστούν η συγκέντρωση των ιόντων Α- και η συγκέντρωση των μη ιοντισμέ-

νων μορίων ΗΑ στο διάλυμα.ii. Να υπολογιστούν η συγκέντρωση των ιόντων Β- και η συγκέντρωση των μη ιοντισμέ-

νων μορίων ΗΒ στο διάλυμα.iii. Να αποδειχτεί ότι το ΗΑ είναι ισχυρότερο οξύ από το ΗΒ στους 25οC.

(3) Αναμιγνύουμε 300mL υδατικού διαλύματος C2H5NH2 0,4M και 100mL υδατικού διαλύμα-τος C2H5NH3Cl 0,8Μ, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ με pH = 11.i. Να υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις όλων των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα Δ και

τον βαθμό ιοντισμού της C2H5NH2.ii. Ποια είναι ισχυρότερη βάση, η ΝΗ3 ή η C2H5NH2;iii. Να εξηγήσετε γιατί το διάλυμα C2H5NH3Cl είναι όξινο. Ποια είναι η σταθερά ιοντισμού

του C2H5NH3+;

iv. Να συγκρίνεται το pH δύο διαλυμάτων C2H5NH3Cl και ΝΗ4Cl που έχουν την ίδια συ-γκέντρωση και την ίδια θερμοκρασία.

Όλα τα διαλύματα είναι υδατικά και βρίσκονται στους 25οC. Για την ΝΗ3 : Κb = 2 . 10-5.

2

αντιδρούν:

Τα βήματα που ακολουθούμε είναι:

(1) Υπολογίζουμε τον αριθμό των moles των ηλεκτρολυτών, στα αρχικά διαλύ-ματα.

(2) Γράφουμε την χημική εξίσωση της αντίδρασης και προσδιορίζουμε τον αριθμό των moles που περιέχονται στο τελικό διάλυμα μετά την αντίδραση.

(3) Υπολογίζουμε τις νέες συγκεντρώσεις(4) Γράφουμε τις αντιδράσεις διάστασης

και ιοντισμού όλων των ηλεκτρολυτών που υπάρχουν στο τελικό διάλυμα.

δεν αντιδρούν:

Η ανάμειξη των διαλυμάτων προκαλεί μετα-βολή των αρχικών συγκεντρώσεων. Το πρώτο λοιπόν που πρέπει να κάνουμε είναι υπολογι-σμό των νέων συγκεντρώσεων που προκύ-πτουν.

Οι αντιδράσεις είναι του τύπου:(1) Εξουδετερώσεις κατά Arrhenius π.χ. HCl + NaOH → NaCl + H

2O

(2) Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης που έχουν την μορφή: - ισχυρό οξύ + άλας ασθενούς οξέος π.χ. HCl + NaF → NaCl + HF - ισχυρή βάση + άλας ασθενής βάσης π.χ. ΝαΟΗ + ΝΗ

4Cl → NaCl + NH

3 + H

2O

(4) Υδατικό διάλυμα CH3COOH (Δ1) και υδατικό διάλυμα ΗCN (Δ2) έχουν την ίδια συγκέντρω-ση 0,1Μ. Υδατικό διάλυμα Δ3 περιέχει CH3COOH με συγκέντρωση 0,1Μ και HCN με συ-γκέντρωση 0,1Μ. Να υπολογίσετε:i. τον βαθμό ιοντισμού του CH3COOH και του HCN στα διαλύματα Δ1 και Δ2 αντίστοιχα.ii. το pH του διαλύματος Δ3 και τον βαθμό ιοντισμού του κάθε οξέος στο διάλυμα αυτό. Τι

συμπέρασμα προκύπτει;Δίνονται: για το CH3COOH: Ka = 10-5, για το HCN: Ka = 4 . 10-10.

(5) Υδατικό διάλυμα ΝΗ3 (Δ1) έχει συγκέντρωση 0,2Μ.i. Να υπολογίσετε τον βαθμό ιοντισμού της ΝΗ3 και το pH του διαλύματος Δ1.ii. Πόσα gr ΝΗ4Cl πρέπει να προσθέσουμε σε 400mL του διαλύματος Δ1, ώστε να μετα-

βληθεί ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 100 φορές; Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει.

Με την προσθήκη ΝΗ4Cl δεν μεταβάλλεται ο όγκος του διαλύματος. Όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC.Δίνονται : ΝΗ3: Κb = 2 . 10-5, log2 = 0,3.

(6) Διαλύσαμε 8gr μίγματος HCOOH (μυρμηκικό οξύ) και HCOONa στο νερό, οπότε προκύ-πτει διάλυμα όγκου 500mL, στο οποίο είναι [Η3Ο+] = 2 . 10-4Μ. Να υπολογιστούν:i. η σύσταση του μίγματοςii. ο βαθμός ιοντισμού του HCOOH στο διάλυμα.Δίνεται για το HCOOH: Ka = 10-4.

(7) Να συμπληρωθούν οι παρακάτω αντιδράσεις:i. HBr + NaOH →ii. Ca(OH)2 + HNO3 →iii. HCOOH + NaOH →iv. NH3 + HNO3 →v. NH3 + H2SO4 →vi. Na2O + HBr →vii. N2O5 + NaOH →viii.SO3 + KOH →ix. SO2 + NaOH →x. NaF + HCl →xi. NH4Cl + NaOH →xii. HNO2 + NaCl →xiii.CH3COOH + KCN →xiv.Mg + HBr →xv. Fe + HCl →xvi.CH3COOH + Mg →xvii.Ba + H2O →

(8) Να εξηγήσετε τα επόμενα πειραματικά δεδομένα:i. Σε υδατικό διάλυμα ΗCl που έχει pH = 0 προσθέτουμε Ζn, οπότε προκύπτει διάλυμα με

pH = 2.ii. Διαλύουμε ένα κομμάτι Ca σε νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα με pH = 12 και ελευθερώ-

νεται αέριο.iii. Όταν προσθέσουμε CH3COOH σε διάλυμα NaCl, δεν πραγματοποιείται αντίδραση.iv. Υδατικό διάλυμα Νa2CO3 έχει pH = 11. Αν προσθέσουμε στο διάλυμα HCl, ελευθερώ-

νεται αέριο, ενώ προκύπτει pH = 2.(9) Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει αν αναμίξουμε:

i. 200mL υδατικού διαλύματος CH3COONa 0,5Μ με 50mL υδατικού διαλύματος ΗCl που έχει pH = 0.

ii. 100mL υδατικού διαλύματος CH3COOH 0,8Μ με 100mL υδατικού διαλύματος NaOH που έχει pH = 14.

Δίνεται για το CH3COOH: Ka = 10-5.

3

(10)Υδατικό διάλυμα ΝΗ3 (Δ1) έχει pH = 11.i. Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 στο διάλυμα Δ1;ii. Σε 2L του διαλύματος Δ1, διοχετεύονται 2,24L αέριου HCl, μετρημένα σε STP, χωρίς να

μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Να υπολογιστεί το pH του διαλύματος Δ2 που προ-κύπτει.

Δίνεται για την ΝΗ3: Κb = 10-5.(11)Υδατικό διάλυμα ΝΗ3 (Δ1) έχει pH = 11,5 και όγκο 100mL.

i. Ποια είναι η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος Δ1;ii. Στο διάλυμα Δ1 προσθέτουμε 50mL υδατικού διαλύματος ΗCl 1Μ και αραιώνουμε με

νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ2 όγκου 250mL. Να υπολογίσετε:➢ το pH του διαλύματος Δ2,➢ τις συγκεντρώσεις όλων των σωματιδίων του διαλύματος Δ2.

Όλα τα διαλύματα έχουν θερμοκρασία 25οC.Δίνεται για την ΝΗ3: Kb = 2 . 10-5.

(12)Υδατικό διάλυμα CH3COOH (Δ1) έχει συγκέντρωση 0,1Μ.i. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ1.ii. Σε 200mL του διαλύματος Δ1 προσθέτουμε 1,12gr ΚΟΗ, οπότε σχηματίζεται διάλυμα Δ2

όγκου 200mL. Να υπολογίσετε του pH του διαλύματος Δ2.iii. Σε 400mL του διαλύματος Δ1 προσθέτουμε 200mL υδατικού διαλύματος NaOH που έχει

pH = 13, οπότε σχηματίζεται διάλυμα Δ3. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ3.Δίνεται για το CH3COOH: Ka = 10-5.

(13)Ορισμένη ποσότητα Na διαλύεται στο νερό, οπότε ελευθερώνονται 560mL αερίου, μετρη-μένα σε STP, και προκύπτει διάλυμα Δ1 όγκου 500mL.i. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ1.ii. Στο παραπάνω διάλυμα προστίθενται 3gr CH3COOH, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ2

όγκου 500mL. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ2.Δίνεται για το CH3COOH: Ka = 10-5.

(14)Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε υδατικό διάλυμα ΗCl με pH = 1 και υδατι-κό διάλυμα NaOH 0,2Μ, ώστε να προκύψει διάλυμα με pH = 13;

(15)Ένα μέταλλο Μ έχει αριθμό οξείδωσης +2. Ποσότητα μετάλλου ίση με 0,48gr διαλύεται σε 100mL υδατικού διαλύματος ΗCl 0,5Μ, οπότε προκύπτει διάλυμα όγκου 100mL με pH = 1.Να υπολογιστούν:i. η σχετική ατομική μάζα του μετάλλου Μ,ii. ο όγκος του αερίου που ελευθερώνεται, μετρημένος σε STP.

(16)Μίγμα NaOH και KOH μάζας 3,84gr διαλύεται στο νερό. Στο διάλυμα που προκύπτει προ-σθέτουμε 1,12L αέριου ΗCl, μετρημένα σε STP, οπότε προκύπτει διάλυμα όγκου 300mL με pH = 13. Να υπολογίσετε τη σύσταση του αρχικού μίγματος.

(17)Υδατικό διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ έχει συγκέντρωση 0,1Μ και όγκο 500mL.i. Ποιο είναι το pH του διαλύματος;ii. Ποια ποσότητα NaOH πρέπει να προσθέσουμε, ώστε να προκύψει διάλυμα με pH:

➢ 9;➢ 12;Με την προσθήκη του NaOH δεν μεταβάλλεται ο όγκος του διαλύματος. Δίνεται για το ΗΑ: Ka = 10-5.

(18)Σε 110mL υδατικού διαλύματος ΝΗ3 0,1Μ προστίθεται ποσότητα ΗCl και προκαλείται με-ταβολή στο pH του αρχικού διαλύματος κατά μία μονάδα. Να βρεθούν:i. το pH του διαλύματος της ΝΗ3 πριν από την προσθήκη του ΗCl,ii. ο αριθμός των moles του ΗCl, τα οποία προστέθηκαν στο διάλυμα της ΝΗ3.Θεωρείται ότι ο όγκος του διαλύματος της ΝΗ3 δεν μεταβάλλεται με την προσθήκη του ΗCl.Δίνεται για την ΝΗ3: Kb = 10-5.

4