z.1. Zmieszano 150 cm³ 0,1M roztworu kwasu octowego (octowego=1,58*10^-5) i 150 cm³ 0,2M roztworu octanu sodu. Wykonaj poniższe polecenia:

a) Oblicz pH powstałego roztworu

b) Do 300 cm³ tak przygotowanego roztworu dodano 7,5 cm³ 1M roztworu HCl. Jak zmieniło się pH?

c) Do 300 cm³ tak przygotowanego roztworu dodano 25 cm³ 1M roztworu NaOH. Jak zmieniło się pH?

a)

Liczymy ilości moli kwasu octowego i octanu sodu:

0,1mol - 1000 cm³; 0,2mol - 1000 cm³

x - 159 cm³; x - 150 cm³

x = 0,015mol (0,25p) x = 0,03 mol (0,25p)

Zmieszanie słabego kwasu z jego solą z mocną zasadą daje roztwór buforowy:

pH = pK + log(n_S/n_A)

pH = -log(1,58*10^-5) + log(0,03/0,015) = 4,8 + 0,3 = 5,1 (0,5p)

b) Zaczynamy od równania zachodzącej reakcji !

CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + NaCl (0,25p)

W tej reakcji ubywa octanu sodu a przybywa kwasu octowego.

Pytamy jaką ilość moli HCl dodaliśmy:

1mol - 1000 cm³

x - 7,5cm³; x = 0,0075 mol (0,25p)

pH = pK + log(n_S-x)/(n_A+x) = 4,8 + log(0,03-0,0075)/(0,015+0,0075) = 4,8 + log(0,0225/0,0225) = 4,8 + log1 = 4,8 (za zapisanie odpowiedniego wyrażenia i obliczenie 0,5p)

ΔpH = 4,8-5,1 = -0,3

c) CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O (0,25p)

Liczymy ilość moli zasady:

1mol - 1000 cm³

x - 25 cm³; x = 0,025mol (0,25p)

Zauważamy, że w całym roztworze kwasu octowego było 0,015 mol, a więc jest nadmiar NaOH, który wynosi 0,01 mol i bufor oczywiście przestał istnieć (za stwierdzenie tego 0,5p)

Liczymy pH dla zasady sodowej, pamiętając o tym, że pH liczy się dla stężeń molowych:

0,01 mol OH^- - 330 cm³

x - 1000 cm³; x=0,031 mol

pOH = -log(0,031) = 1,51; pH = 14-1,51= 12,49

ΔpH = 12,49-5,1 = 7,39

(za ta część zadania 0,5p)

Punktacja w zadaniu 1

Część a - 1p

Część b - 1p

Część c - 1,5p

Całość 3,5p

Typowe błędy

Generalnie zadanie było dobrze rozwiązane, błędy były raczej przypadkowe. Często nie piszą Państwo równań reakcji, a ja te równania punktuje, więc tracicie na tym. Równanie powinno być zawsze zapisane, bo po pierwsze pokazuje stechiometrię, a po drugie w przypadku buforów pokazuje której formy ubyło, a której przybyło w reakcji z kwasem/zasadą.

W części c liczba moli zasady jest tak dobrana, żeby bufor przestał działać. Większość z Was wie, że wtedy liczymy pH z nadmiaru zasady, ale część z Państwa zapomina obliczyć stężenie molowe jonów OH^-.

z.2. Rozpuszczono 0,85g gazowego amoniaku (K=1,77*10^-5) w 400 cm³ wody (przyjąć gęstość roztworu 1 g/cm³)

a) Obliczyć pH powstałego roztworu

b) Do tego roztworu dodano 5,35g azotanu (V) amonu. Jak zmieniło się pH?

c) Do tego roztworu dodano 10 cm³ 0,5M roztworu NaCl. Jak zmieniło się pH?

a)

M_NH3 = 14+3 = 17g/mol

1mol - 14g

x - 0,85g; x = 0,05 mol (0,25p)

Obliczamy stężenie molowe amoniaku:

0,05mol - 400 cm³

x - 1000 cm³; x=0,125 mol/dm³ (0,25p)

TO JEST SŁABA ZASADA!!!

α =
=
= 0,012 (0,25p)

[OH^-] = α*c = 0,012*0,125 = 0,0015 mol/dm³ (0,25p)

pOH = -log(0,0015) = 2,82; pH = 11,18 (0,25p)

b) Dodano NH₄NO₃

To jest sól tej słabej zasady z mocnym kwasem, czyli powstaje roztwór buforowy:

Obliczamy liczbę moli NH₄NO₃:

M (NH₄NO₃) = 80 g/mol

1mol - 80g

x - 5,35g; x = 0,067mol (0,25p)

pOH = pK + log(n_S/n_B) = 4,75 + log(0,067/0,05) = 4,75 + 0,13 = 4,88

pH = 14-4,88 = 9,12; ΔpH = 9,12 - 11,18 = -2,06

(za te obliczenia 0,5p)

Uwaga: do wyrażenia na pOH buforu wpisujemy liczbę moli amoniaku w 400 cm³, bo do tej objętości dodano NH₄NO₃, a nie stężenie molowe amoniaku.

c) Należało napisać: pH nie zmieniło się (0,5p)

A nie zmieniło się, bo ta sól nie ma wspólnego jonu z amoniakiem, a poza tym jest solą silnego kwasu i silnej zasady, czyli nie hydrolizuje i w żaden sposób nie zmienia stosunku jonów H⁺/OH^- w roztworze amoniaku

Za całe zadanie 2 było 2,5p.(część a 1p, część b 0,75p, część c 0,5p)

Typowe błędy:

Prawie wszyscy zrobili źle część a. Znowu potraktowaliście amoniak jak mocną zasadę. Ja mówiłem po drugim kolokwium, że znowu dam jakiś podpunkt o pH słabego kwasu/zasady, bo źle poszło to poprzednio, no i znowu poszło beznadziejnie. Przeciez to chyba nie jest trudny materiał ? chyba wzór α =
nie jest jakiś specjalnie skomplikowany. Trzeba sobie tylko o nim przypomnieć… Bufory są rozwinięciem tematyki dotyczącej pH słabych kwasów i zasad, wiec nie można tego szufladkować i rozdzielić. Proszę wreszcie się tego douczyć!!!

Niektórzy z Państwa przeprowadzali jakieś skomplikowane obliczenia w punkcie c - tam nic nie trzeba było liczyć.

z.3 Ile gramów octanu potasu należy dodać do 200 cm³ 0,2M roztworu kwasu octowego (octowego=1,58*10^-5), aby otrzymać roztwór o pH=5?

Liczymy liczbę moli kwasu octowego

0,2 mol - 1000 cm³

x - 200 cm³, x = 0,04 mol (0,25p)

Podstawiamy teraz do wzoru na pH buforu kwaśnego:

pH = pK + log(n_S/n_A)

5 = 4,8 + log(n_S/0,04) (za właściwe zapisanie i podstawieni 0,5p)

log(n_S/0,04) = 0,2

n_S/0,04 = 10^0,2

n_S/0,04 = 1,58

n_S = 0,04*1,58 = 0,063mol

M(CH₃COOK) = 98g/mol

1mol - 98g

0,063 mol - x; x=6,17g (za obliczenia 0,5p)

Za całe zadanie było 1,25p

Błędy

Większość z Państwa zrobiła to zadanie dobrze. Pojawiał się następujący dziwny błąd:

Pisaliście: log(n_S/0,04) = 0,2, po czym

n_S/0,04 = 10^-0,2

Skąd ten minus? Jeżeli a=b, to 10^a = 10^b, ale nie 10^-b

z.4 Do 100 cm³ 0,1M roztworu NaOH dodano:

a) 200 cm³ 0,1M roztworu HCl. Jak zmieniło się pH?

b) 200 cm³ 0,1M roztworu CH₃COOH (K=1,58*10^-5). Jak zmieniło się pH?

pH przed dodaniem czegokolwiek wynosiło 13 (pOH = -log(0,1))

a) NaOH + HCl → NaCl + H₂O (0,25p)

Liczymy liczbę moli zasady i kwasu:

0,1mol - 1000cm³; 0,1mol - 1000 cm³

x - 100 cm³; x - 200 cm³

x = 0,01 x = 0,02 (za obie liczby 0.,25p)

Kwasu jest 2 razy więcej niż zasady, czyli po reakcji zostanie 0,01 mol kwasu w 300 cm³

0,01 - 300 cm³

x - 1000 cm³; x = 0,033 mol/dm³

pH = -log(0,033) = 1,48

(za obliczenia 0,5p)

ΔpH = 1,48 - 13 = -11,52

b) NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O (0,25p)

Liczymy liczbę moli zasady i kwasu, proporcje jak wyżej.

x = 0,01; x = 0,02 (za ilości moli 0,25p)

Dwukrotny nadmiar kwasu octowego. Po reakcji mamy w układzie 0,01 mol CH₃COONa i 0,01mol CH₃COOH, a więc mamy bufor octanowy

pH = pK + log(n_S/n_A) = 4,8 + log(0,01/0,01) = 4,8 (za obliczenia (0,5p)

ΔpH = 4,8 - 13= -8,2

Za całe zadanie były 2 punkty

Błędy

Raczej poszło dobrze

Czasem zapominaliście przeliczyć stężenie molowe w punkcie a

Punktacja i oceny

0 - <4,63 ndst (2,0)

4,63 - 5,55 dst (3,0)

>5,55 - <6,5 +dst (3,5)

6,5 - 7,4 db (4,0)

>7,4 - <8,25 +db (4,5)

=> 8,25 bdb (5,0)

---