PROBLEMY OBLICZENIOWE i ZADANIA
Obliczyć stężenie jonów wodorowych i pcH w 0,25 M
roztworze H
2
SO
4
. pK
a2
= 1,1
2
Kwas siarkowy(VI) – H
2
SO
4
, mocny kwas dwuzasadowy
H
2
SO
4
→ H
+
+ HSO
4
-
, pierwszy etap
HSO
4
-
↔ H
+
+ SO
4
2-
, drugi etap, K
a2
= 10
-1,12
= 0,0759
Anion HSO
4
-
jest kwasem średniej mocy, dlatego w drugim
etapie dysocjacji H
2
SO
4
ustala się stan równowagi ze stałą
dysocjacji K
a2
:
0759
,
0
1
]
[
]
][
[
4
2
4
2
o
a
c
HSO
SO
H
K
Bilans stężeń w stanie równowagi:
c
k
– analityczne stężenie kwasu siarkowego(VI)
[H
+
]
1
= c
k
[H
+
]
2
= [SO
4
2-
]
[H
+
] = [H
+
]
1
+ [H
+
]
2
= c
k
+ [H
+
]
2
[HSO
4
-
] = c
k
– [H
+
]
2
Aby obliczyć całkowite stężenie jonów wodorowych
należy najpierw obliczyć z wyrażenia na K
a2
stężenie jonów
wodorowych [H
+
]
2
z drugiego etapu dysocjacji:
o
k
k
a
c
H
c
H
H
c
K
1
]
[
]
)[
]
[
(
2
2
2
2
0
]
)[
(
]
[
2
2
2
2
2
k
a
a
k
c
K
H
K
c
H
0
018975
,
0
]
[
3259
,
0
]
[
2
2
2
H
H
Δ = 0,106211+4∙0,018975 = 0,182111
Δ
1/2
= 0,426745
3
2
/
0504
,
0
2
426745
,
0
3259
,
0
]
[
dm
mol
H
[H
+
] = [H
+
]
1
+ [H
+
]
2
= c
k
+ [H
+
]
2
= 0,250 + 0,0504 = 0,255
mol/dm
3
pcH = - log 0,255 = 0,59
Dobrać współczynniki stechiometryczne w reakcji
utleniania i redukcji:
a) Fe
2+
+ ClO
-
+ H
+
→ Fe
3+
+ Cl
-
+ H
2
O
Fe
2+
→Fe
3+
+ 1e
-
/x2
Cl
+
+2e
-
→Cl
-
/x1
2 Fe
2+
+ ClO
-
+ 2H
+
= 2 Fe
3+
+ Cl
-
+ H
2
O
b) HCl + KMnO
4
→ Cl
2
+ MnCl
2
+ KCl + H
2
O
Cl
-
→ ½ Cl
2
+ 1e
-
/ x10
Mn
7+
+5e
-
→ Mn
2+
/x2
16 HCl + 2 KMnO
4
= 5 Cl
2
+ 2 MnCl
2
+ 2KCl + H
2
O
c) Cu
2
O
+ HNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ NO + H
2
O
2 Cu
+
→2 Cu
2+
+ 2e
-
/x3
N
5+
+ 3e
-
→ N
2+
/x2
3 Cu
2
O
+ 14 HNO
3
→ 6 Cu(NO
3
)
2
+ 2 NO + 7 H
2
O
d) Hg + NO
3
-
+ Cl
-
+ H
+
→ HgCl
4
2-
+ NO + H
2
O
(
reakcja roztwarzania Hg w wodzie królewskiej
)
Hg
0
+ 4 Cl
-
→ HgCl
4
2-
+ 2e
-
/x3
NO
3
-
+ 4 H
+
+ 3e
-
→ NO + 2 H
2
O /x2
3Hg + 2NO
3
-
+ 12Cl
-
+ 8H
+
= 3HgCl
4
2-
+ 2NO + 4H
2
O
e) NO
2
+ H
2
O → HNO
3
+ HNO
2
N
4+
→ N
5+
+ 1e
-
/1x (
utlenianie
)
N
4+
+ 1e
-
→ N
3+
/1x (
redukcja
)
2 NO
2
+ H
2
O = HNO
3
+ HNO
2
Obliczyć masę wodorotlenku sodu potrzebną do
zobojętnienia 100 cm
3
20,0% roztworu H
2
SO
4
o gęstości d = 1,143 g/cm
3
.
V = 100 cm
3
20,0% H
2
SO
4
, d = 1,143 g/cm
3
M
H2SO4
= 98,08 g/mol, M
NaOH
= 39,997 g/mol
m
NaOH
= ?
H
2
SO
4
+ 2 NaOH = Na
2
SO
4
+ 2H
2
O
n
NaOH
: n
H2SO4
= 2 : 1 → n
NaOH
= 2∙n
H2SO4
m
H2SO4
= m
roztworu
∙p[%]/100 = V∙d∙ p[%]/100 =
100∙1,143∙20,0/100 = 22,86 g
n
H2SO4
= m
H2SO4
/ M
H2SO4
= 22,86/98,08 = 0,2331 mol
n
NaOH
= 2∙0,2331 = 0,4662 mol
m
NaOH
= n
NaOH
∙M
NaOH
= 0,4662∙39,997 = 18,6 g NaOH
Jaka objętość 0,50 M HCl jest potrzebna do
całkowitego roztworzenia 2,45g cynku?
M
Zn
= 65,39g/mol
c
HCl
= 0,50 mol/dm
3
, V
HCl
= ?
Zn + 2HCl = ZnCl
2
+ H
2
↑
n
HCl
: n
Zn
= 2 : 1 → n
HCl
= 2n
Zn
n
Zn
= m
Zn
/M
Zn
= 2,45/65,39 = 0,0375 mol
n
HCl
= 2∙0,0375 =0,0750 mol
n
HCl
= V
HCl
∙c
HCl
V
HCl
= n
HCl
/c
HCl
= 0,0750/0,50 = 0,150 dm
3
= 150 cm
3
