Exercici 2 Fqa

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

Nom i cognoms:________________________________________________________________ 1. Explica raonada i breument com serà (àcid, neutre o bàsic) el pH de les dissolucions en aigua de les següents sals. Escriu les reaccions que tenen lloc en cada cas. KCl

(NH4)2SO4

NH4CH3COO

NH4Cl

NaNO3

Na2CO3

KCH3COO

NaHCO3

Na2SO4

- KCl és una sal neutra perquè prové de d’un àcid fort com és el clorhídric i una base forta com és la potassa o hidròxid de potassi.

KCl  K   Cl  - (NH4)2SO4 és una sal àcida perquè prové d’un àcid fort com és el sulfúric i una base feble com és l’amoníac, per això l’amoni és el seu àcid conjugat i dóna un pH lleugerament àcid.

(NH 4 ) 2SO 4  2NH -4  SO42 NH -4  H 2 O ƒ NH 3  H 3 O  - NH4CH3COO és una sal que el seu pH en dissolució dependrà de les constants d’acidesa i basicitat de l’àcid conjugat de l’amoníac ja que és una base feble i l’acetat que és la base conjugada d’un àcid feble com és l’acètic.

NH 4 CH 3 COO  NH +4 +CH 3 COONH +4 +H 2 O ƒ

NH 3  H 3O 

CH3 COO - +H 2 O ƒ CH3 COOH  OH  - NH4Cl és una sal àcida perquè prové d’un àcid fort com és el sulfúric i una base feble com és l’amoníac, per això l’amoni és el seu àcid conjugat i dóna un pH lleugerament àcid.

NH 4 Cl  NH -4  Cl  NH -4  H 2 O ƒ NH 3  H 3 O  - NaNO3 és una sal neutra perquè prové de d’un àcid fort com és el nítric i una base forta com és la sosa o hidròxid sòdic.

NaNO3  Na   NO3 - Na2CO3 és una sal bàsica perquè prové d’una base forta com és l’hidròxid sòdic i d’un àcid feble com és el carbònic, la base conjugada del qual és el carbonat.

1

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

Na2 CO3  2 Na   CO32 CO32  H 2 O ƒ HCO3  OH  HCO3  H 2 O ƒ H 2 CO3  OH  - KCH3COO és una sal bàsica perquè prové d’una base forta com és l’hidròxid de potassi i d’un àcid feble com és l’acètic i la seva corresponent base conjugada.

KCH 3 COO  K   CH3 COOCH3 COO -  H 2 O ƒ CH3 COOH  OH  - NaHCO3 és una sal que el seu pH en dissolució dependrà de les constants d’acidesa i basicitat de l’hidrogen carbonat que es comporta com un amfolit ja que pot captar o cedir protons.

NaHCO3  Na   HCO3 HCO3  H 2 O ƒ CO32  H 3O  HCO3  H 2 O ƒ H 2 CO3  OH  - Na2SO4 és una sal neutra perquè prové de d’un àcid fort com és el sulfúric i una base forta com és la sosa o hidròxid sòdic.

Na 2 SO 4  2Na +  SO42 2. Calcula el pH de les següents dissolucions: Dades: pKa (NH4+) = 9,25; pKas (àcid malèic, H2M) = 1,92, 6,22; pKas ( àcid tartàric, H2T) = 3,04, 4,36. a) H2SO4 0,01 N

H 2 SO4  2 H 2 O  SO42  2 H 3O  0,01 N=

0,01eq.H + 1.mol.H 2 SO4 .  0, 005M .H 2 SO4 l.dó 2eq.H 

pH   log  H 3 O     log  0, 01  2 b) Amoníac 0,01 M

NH 3  H 2 O  NH 4  OH   H 3 O   .CNH3  H 3O   KaNH  4 



 H 3 O   .0, 01

Kw  H 3 O  

 H 3 O   10 

9,25

pH   log  H 3 O     log(2, 42.1011 )  10, 61

2



1014  H 3O  

 H 3 O    2, 42.1011

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

c) Àcid malèic 0,1 M

H 2 M  H 2 O  HM   H 3O  HM   H 2 O  M 2  H 3 O   H 3 O   .CH 2 M .K1

2.CH 2 M .K1 .K 2  H 3 O     2 2  H 3O    H 3O    K1  H 3O    K1 .K 2  H 3O    K1  H 3O    K1 .K 2  H 3O   .0,1.101,92  H 3 O    Simplificació  H 3 O    0, 029  2 1,92   H 3O   10  H 3O  pH   log  H 3 O     log(0, 029)  1,54 

Kw

d) Àcid tartàric 0,1 M

H 2T  H 2 O  HT   H 3 O  HT   H 2 O  T 2  H 3O  Kw

 H 3 O     H 3O    H 3O   

 H 3 O   

 H 3 O   .CH 2T .K1 2

 K1  H 3O    K1 .K 2

 H 3 O   .0,1.103,04  H 3O  

2

 10

2.CH 2T .K1 .K 2  H 3 O  

2

 K1  H 3 O    K1 .K 2

Simplificació  H 3O    9,1.103

 H 3 O 

3,04





pH   log  H 3 O     log(9,1.103 )  2, 04 3. Preparació de dissolucions amortidores: a. Es disposa de cinc dissolucions diferents: NaOH, HCl, àcid ftàlic (H2F), monoftalat de sodi (NaHF) i biftalat de sodi (Na2F). Indica totes les barrejes possibles que donin lloc a una dissolució amortidora de pH 5,50. Dades : pKas (àcid ftàlic, H2F) = 2,95, 5,41

Eq.Henderson  Hasselbach

 F 2  pH  pKa  log  HF    F 2  5,50  5, 41  log  HF  

1, 23  HF     F 2 

Aquesta proporció de monoftalat i biftalat tal que es formi una dissolució amortidora de pH 5,50. Cal treballar forçosament amb aquest equilibri ja que l’altra està allunyat més d’una unitat del pK. Aquesta proporció es pot obtenir de barrejar biftalat de sodi i monoftalat de sodi; monoftalat de sodi i NaOH, biftalat de sodi amb HCl.

NaHF( excés )  NaOH  Na2 F( excés )  HCl 







   NaHF  Na2 F



Neutralització

   NaHF  Na2 F  Cl 

Neutralització

b. Es disposa de dissolucions de NaOH, HCl, CH3COOH i NaCH3COO. Indica totes les barrejes possibles que donin lloc a una dissolució amortidora de pH 5,0.

3

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

pH  pKa  log  CH 3COO  

5, 0  4, 75  log

 CH 3COOH 

CH 3 COOH ( excés )  NaOH  NaCH 3 COO( excés )  HCl 







Neutralització







Neutralització

 CH 3COO  

 CH 3COOH 

1, 78  CH 3 COOH    CH 3COO  

 CH 3 COOH  NaCH 3COO

 NaCl  NaCH 3COO  CH 3COOH

4. Calcula el volum d’NaOH 0,5 M que s’ha d’afegir a 50 ml de de dissolució d’àcid acètic (CH3COOH) 0,2 M per a obtenir una dissolució amortidora de pH 4,80. Dades: pKa (àcid acètic, CH3COOH) = 4,75

pH  pKa  log

 CH 3 COO  

 CH 3COOH   CH 3COO  

4,80  4, 75  log 

 CH 3COOH 

0, 2mols.CH 3 COOH  0, 01mols.CH 3 COOH 1000ml 0,5mols.NaOH 1mol.CH 3 COOH 1mol.CH 3 COONa X .l.dóNaOH . . . l.dóNaOH 1mol.NaOH 1mol.CH 3 COOH

Mols.inicials.CH 3COOH Mols.CH 3COO 

1,12  CH 3COOH    CH 3 COO  

50ml.

1,12  CH 3 COOH    CH 3 COO  

  0, 01  0,5 X  mols.CH 3 COOH 

1,12 

 0, 05  X  .l



0,5 Xmols.CH 3 COO     0, 05  X  .l 

X  0, 01057l.NaOH  10,57 ml.NaOH 5. Dibuixa, de manera aproximada, la corba que es pot esperar en la valoració d’una solució que conté: Indica, justificant-ho, les espècies majoritàries presents en cada zona de la corba. a) Oxalat de sodi (Na2Ox), valorat amb un àcid fort

b) Àcid glutàmic (H3G), valorat amb una base forta

4

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

Indica quin indicador àcid-base dels més comuns (fenoftaleïna, roig de metil) faries servir en cada cas. Dades : pKas (àcid oxàlic, H2Ox) = 1,27, 4,27. pKas (àcid glutàmic, H3G) = 2,2, 4,3, 9, Interval de viratge de fenolftaleïna: 8,2 - 9,8; interval de viratge de roig de metil: 4,4 - 6,2; interval de viratge per taronja de metil: 3,1 - 4,4 6. Pregunta sobre diagrames de distribució i corbes de valoració. Indica, justificant-ho, les espècies majoritàries presents en el diagrama. a) Dibuixa el diagrama de distribució ([X] vs. pH) dels compostos següents: àcid cítric (pKa = 3,1, 4,8, 6,4)

glutamat de sodi (pKa = 2,2, 4,3, 9,7)

7. Identifica la corba que es pot esperar en la valoració d’una solució que conté: a) Na2CO3, valorat amb un àcid fort.

5

Prova 2

Data límit d’entrega: 26 d’abril de 2007

D ja que la corba presenta en primer lloc un pH bàsic, té dos salts corresponents a les dos protonacions que pot arribar a tenir i la distancia entre ambdós es manté constant la qual cosa ens indica que no es troba barrejat amb cap altra base. b) una barreja de Na2CO3 i NaOH, valorada amb un àcid fort. F ja que es molt similar a la anterior però la diferència és que la distància entre el primer i el segon salt no es la mateixa, ja que es troba molt més desplaçat cap a la zona de pH bàsic amb la qual cosa ens indica que hi ha addicionat una substància bàsica. c) HCl, valorat amb una base forta. C ja que de les dos corbes que comencen amb un pH àcid és la que presenta un salt de pH més gran i presenta un punt d’equivalència igual o molt pròxim a 7. d) CH3COOH, valorat amb una base forta. B ja que és la única corba que comença en un pH àcid de les que resten, té un salt de pH més petit en les proximitats dels punt d’equivalència tal i com és propi dels àcids febles al voltant de pH 9. a

14 12

12 10

8

pH

pH

10

6

4

2 0

5

15

2

20

12

12

10

10

8

8

6

4

2

2 0

5

10 Vol. (ml)

15

0

20

e

14

10

8

8

pH

12

10

6

4

2

2 5

10 Vol. (ml)

15

20

6

15

20

d

0

5

10

15 Vol. (ml)

20

25

30

f

6

4

0

10 Vol. (ml)

14

12

0

5

6

4

0

0

14

pH

pH

10 Vol. (ml) c

14

pH

8 6

4

0

b

14

0

0

5

10

15 20 Vol. (ml)

25

30

35