01 seminar - protoliticke reakcije

8/17/2019 01 Seminar - Protoliticke Reakcije

1/26

SEMINAR IZ KOLEGIJAANALITIČKA KEMIJA I

Studij Primijenjena kemija


2/26

KISELO-BAZNE REAKCIJE


3/26

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


2 NaOH 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

BAZE pH 14

log

Izraz

pH 14 log 0,1 1

za pH jakih baza!

3

!!c


4/26

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


5/26

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

-

c(OH )=c(NaOH)

w(NaOH)=3%

30 g NaOHw(NaOH)= γ(NaOH) 30g/dm1 kg otopine

γ(NaOH) 30g/dmc(NaOH)= = =0,75mol/dm

M(NaOH) 40g/mol

pOH= - log c(OH ) - log 0,75 0,12

pH=14 - pOH 14 - 0,12 13,88


6/26

4. Izračunajte pH vrijednost otopine HCl koja je 0,5%-tnai 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 otopineHClHCl

g0,005 1025,0

dmHClg

36,46mo

c c

w

m n M w

m V

n M M w c

V

wc

M

c

30,1406 mol/dm

l

pH log H log 0,1406 0,85c


7/26

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

c(CH3COOH) = 0,1M

K K = 1,58 10-5 M ⇨ p K K = - log ( K K ) = 4,80

pH=?

CH3COOH ⇨ slaba kiselina

CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO

-


K KISELINE

1 1 pH= p log

2 2 K c

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

2 2

pH 2,90


8/26


+

3 3

+ 23

K

3

2 -5 -6

K

-3

CH COOH H +CH COO

0,1 0 0

0,1 x 0,1 x x

H CH COO x x xK =

CH COOH 0,1 0,1

x 0,1 K 0,1 1,58 10 1,58 10

x 1,26 10

c H

+ -3 3

-3

1,26 10 mol/dm

pH log 1,26 10 2,90

Opcija 2:

Kada se smije aproksimirati?

Onda kada je K K /cKISELINE 10-3!!!

3

3

5

K CH COOH

4 3

K CH COOH

1,58 10 0,1

1,58 10 10

K c

K c


9/26

+

3 3

+ 23

K

3

2

K

2

K K

CH COOH H +CH COO

0,1 0 0

0,1 x x x

H CH COO x x xK =

CH COOH 0,1 x 0,1 x

x K (0,1 x) 0x K x 0,1 K 0

2

2

1,2

2K K

1,2

ax bx c 0

b b 4ac x

2a

K K 4 1 0x

K

2-5 -5 -5

1,2

1 2

,1 K

2 1

1,58 10 1,58 10 4 1 0,1 1,58 10x

2 1

x 0,0012 x 0,0013

pH log(0,0012) 2,90


Opcija 3:


10/26

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

c(NH4OH) = 0,01M

p K B = 4,8 ⇨ p K K = 14-p K B = 9,2

pH=?

NH4OH ⇨ slaba baza

NH4OH ⇌ NH4+ + OH

-


k baze

1 1 pH=7+ pK log c

2 2

k baze

1 1 pH 7 pK log c

2 2

1 1 pH 7 9,2 log (0,01)

2 2

pH 10,6


11/26

hidroliza aniona+ +

2 N OHa +CN H O Na +HCN

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

c(NaCN) = 0,1M

K K = 4,9 10-10 M ⇨ p K K = - log K K = 9,31

pH=?


K soli

1 1 pH=7 p log

2 2 K c


12/26

hidroliza kationa+

4 2 4 NH Cl H O N lHH OH C

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

w(NH4Cl) = 1%= 0,01

K B= 1,58 10-5 M ⇨ pK B = - log (K B) = 4,8

⇨ pK K = 9,2

pH=?


k soli

1 1 pH= pK log c

2 2


13/26

8. Izračunajte pH vrijednost otopine CH3COONH4 koja je

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

hidroliziraj

4

+

u i kation i

K 4

K

anion+

4 2 4 NH Ac H

m NH Ac 8,25 g

V 500mL

pK (NH ) 9,2 pK (HAc) 4,75

pH ?

O NH OH HAc


1 2K K

1 pH= pK pK

2

1 pH= 9,2 4,75 6,98

2


14/26

9. 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 K K =6,03 10 pK =9,2


15/26

-3 3 3 3

2 2 2

-3 3 3 2

3

UKUPNI

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

n KOH c KOH V KOH 0,2 mol dm 50 10 dm 10 mol

V 50mL 50mL 100mL 0,1dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neutralizaci

- -

2 2 2

s

3

v

2

a k

je:

poče

HBO

tno stanje: 2,5 10 mol 10 mol

+ OH

0

ravnotežno s

BO

tanje:

+ O

0

H

2 3i 10 -2,510 moselina je iz3 3

2

reag

-

la

2

iral 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 BO

-

3neizreagirani

3neizreagiraniUKUPNI

možemo smatrati da je on taj koji određu je pH otopine.

Stoga će koncentracija OH iona biti jednaka neizreagiranoj koncentraciji KOH.

n KOH 7,5 10 molc KOH 7,5 10

V 0,1dm

2 -3

- -2

mol dm

pOH - log c OH - log 7,5×10 1,12

pH 12,88

3 3 3 3b) l d d l


16/26

-3 3 3 3

2 2 2

-3 3 3 3

3

UKUPNI

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

n KOH c KOH V KOH 0, 2 mol dm 5 10 dm 10 mol

V 50 mL 5 mL 55 mL 0,055 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neutraliz

- -

2 2 2

3 3

HBO + OH BO +

acije:

početno stanje: 2,5 10 mol 10 mol 0

ravnotežno stanje

O

H

:

3 3-sav OH je izreagir 2,5 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 -3

2 3neizreagiraniUKUPNI

- 32- 2 -3

2 3

UKUPNI

K

ati prema izrazu za pH vrijednost pufer sustava.

n HBO 1,5 10 molc HBO 2,7 10 mol dm

V 0,055 dm

n BO 10 molc BO 1,8 10 mol dm

V 0,055 dm

c baze

pH pK +log

2

2

1,8 109,2+log 9,02c kiseline 2,7 10

3 3 3 3


17/26

-3 3 3 3

2 2 2

-3 3 3 3

3

UKUPNI

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

n KOH c KOH V KOH 0,05 mol dm 50 10 dm 2,5 10 mol

V 50mL 50mL 100mL 0,1dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neutral

- -

2 2

3

2

3

HBO + OH BO + H O

izacije:

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

ravnotežno stanje:

3

2

0 0 2, 5 10 mol

Izreagirala je sva količina HBO kao i sva količina KOH.

U otopini je preostala samo sol k

oja hidrolizira

:

- 32 2 -3

3

UKUP

- -

2 2 2

NI

2

K

n BO 2,5 10 molc soli 2,5 10 mol dm

V 0,1dm

1 1 1 1 pH 7 + pK + log c(soli) 7 + 9,2 + log 2,5 10

2

BO + H O HBO + O

2 2 2

pH 10,8

0

H


18/26

10. 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


+

4 pK(NH )=9,2


19/26

-3 3 3 2

-3 3 3 3

4 4 4

3

UKUPNI

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

n NH OH c NH OH V NH OH 0,1 mol dm 50 10 dm 5 10 mol

V 350 mL 50mL 400 mL 0, 4 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do neu

+ +

4 4 2

s

3 2

NH OH + H NH + H

tralizacije:

početno stanje: 5 10 mol 3,5 10 mol 0

ravnotežno stanje: 0

O

4 2 2

3,5 10 -5 10

av NH OH je izreagirao

mo

2 2

l

4

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 od

+

4

+

2neizreagirani

3neizreagiraniUKUPNI

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

Stoga će koncentracija H iona biti jednaka koncentraciji neizreagirane HCl.

n HCl 3,0 10 molc HCl

V 0, 4 dm

2 -3

+ -2

7, 5 10 mol dm

pH - log c H - log 7,5×10 1,12

3 3 3 2b) HCl HCl V HCl 0 1 l d 250 10 d 2 5 10 l


20/26

-3 3 3 2

-3 3 3 2

4 4 4

3

UKUPNI

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

n NH OH c NH OH V NH OH 0,1 mol dm 250 10 dm 2,5 10 mol

V 250 mL 250mL 500 mL 0,5 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do

+ +

4 4

2

2

2

NH OH + H NH

neutralizacije:

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

ravnotežno

+

stanje

H

:

O

2

4

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

:

+4

+ +

4 2

+ 24 -3

3

UKUPNI

K NH

4

n NH 2,5 10 molc soli 0,05 mol dm

V 0,5dm

1 1 1 1 1 1 pH pK log c(soli) pK log c(soli) 9,2 log 0,05

2 2 2

NH + H O NH OH+

2 2 2

pH 5,25

H


21/26

-3 3 3 2

-3 3 3 2

4 4 4

3

UKUPNI

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

n NH OH c NH OH V NH OH 0,1 mol dm 450 10 dm 4,5 10 mol

V 100 mL 450mL 550 mL 0,55 dm

U zajedničkoj otopini dolazi do n

+ +

4 4 2

2 2

NH OH + H NH +

eutralizacije:

početno stanje: 4,5 10 mol 10 mol 0

ravnotežno sta

H O

nje:

2 2+sav H je izreagira4,5 10 -10 mol

2 2

o

+

3,5 10 mol 0 10 mol

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

Stoga će se pH otopine računati prem

24 neizreagirani 2 -3

4 3neizreagiraniUKUPNI

+ 24+ 2 -3

4 3

UKUPNI

K

a izrazu za pH vrijednost pufer sustava.

n NH OH 3,5 10 mol

c NH OH 6, 4 10 mol dmV 0,55 dm

n NH 10 molc NH 1,8 10 mol dm

V 0,55 dm

c baze pH pK +logc kiseline

2

26, 4 109,2+log 9,751,8 10


22/26

11. 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 Na2CO

3 i 50 mL 1,5%-tne NaHCO

3


1

2

pK =6,34

pK =10,25


23/26

+ - - + 2-2 3 3 3 3

+ - + 2-3 3-6,34 -10,25

1 2-2 3 3

H CO H +HCO HCO H +HCO

H HCO H COK = =10 K = =10

H CO HCO

pK=6,34

pK=10,25

Karbonatna kiselina

HCO3- CO3

2-H2CO3

[H2CO3]=[HCO3-] [HCO3-]=[CO32-]

pH6,34 10,25



24/26


hidroliz

2 3

3

2 3 2 3

33

ira a+ 2-

2

2

3

2

3

2 3

3

a) w(Na CO ) 1,5%15 g NaOH

w(Na CO ) γ(Na CO ) 15g/dm1 kg otopine

γ(Na CO ) 15g/dm c(Na CO ) 0,14 mol/dm

M(Na CO ) 2 22,99+12,01+3 16,00 g/mol

2Na +CO +H O

2

nion + - -

3

1 1 1 1 pH 7 + + log c(soli) 7 + 10,2 p 5 + log 0,14

2 2 2

2Na HCO

2

pH 11, 70

+ OH

K


25/26

hidroliz

3

3

ira kao-3

3 3

333

3

2

3

b) w(NaHCO ) 1,5%

15 g NaOH w(NaHCO ) γ(NaHCO ) 15g/dm

1 kg otopine

γ(NaHCO ) 15g/dm c(NaHCO ) 0,18 mol/dm

M(NaHCO ) 22,99+1,01+12,01+3 16,00 g/

H

m

CO +H O

ol

baza-

2 3

disocira kao kiselina- + 2-

3

1 2

3

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

2 2

pH

H CO + OH

HCO H C

8,

O

30



26/26


3 3

2 3 2 3 2 3

3 3 3 32 3 2 3 2 3

3 3

c) Prije miješanja:

w(Na CO )=1,5% γ(Na CO ) 15g/dm c(Na CO ) 0,14mol/dm

n(Na CO ) c(Na CO ) V(Na CO ) 0,14mol/dm 50 10 dm =7 10 mol

w(NaHCO )=1,5% γ(NaHCO )

3 333 3 3 3

3 3 3

3

UKUPNI

2 32 3

UKUPNI

15g/dm c(NaHCO ) 0,18mol/dm

n(NaHCO ) n(NaHCO ) V(NaHCO ) 0,18mol/dm 50 10 dm =9 10 mol

Nakon miješanja:

V =50mL+50mL=100mL=0,1dm

n(Na CO ) c(Na CO )

V

im

33

3

333

3 3

UKUPNI

K

amo pufer sustav+ 2- + - + 2- + + -

3 3 3 3 2Na

7 10 mol0,07mol/dm

0,1dm

n(NaHCO ) 9 10 mol c(NaHCO ) = =0,09mol/dm

V 0,1dm

c baze pH pK

+CO +Na +HCO 2Na +CO Na

+log

c ki

+H +CO

se

2 3

3

2

c Na CO 0,07+log 10, 25+log 10,14

line c NaHCO 0,09

pK

01 seminar - protoliticke reakcije

Documents