Zadanie 1. Wodny roztwór mocnego kwasu o objętości 20 cm3 i pH = 4 rozcieńczono wodą do objętości 50 cm3. Oblicz pH roztworu kwasu po rozcieńczeniu. Wynik końcowy zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.
/CKE, czerwiec 2016/
Odpowiedź
Mamy do czynienia z kwasem mocnym, zatem rozcieńczenie nie wpłynie na liczbę moli H+, gdyż stopień dysocjacji cały czas wynosi 100%. Zmieni się natomiast stężenie, ponieważ 2,5-krotnie zwiększyliśmy objętość roztworu.
Roztwór 1.
pH = 4
[H+] = 10–4
Roztwór 2.
[H+] = (10–4) / 2,5
[H+] = (10–3) / 25
[H+] = (100 * 10–5) / 25
[H+] = 4 * 10–5
pH = –log(4 * 10–5)
pH = –log(0,4 * 10–4)
pH = –log(0,4) – log(10–4)
pH = 0,398 + 4
pH = 4,398 ≈ 4,4
Zadanie 2. Do oceny mocy elektrolitu stosuje się stopień dysocjacji oraz stałą dysocjacji, jednak w tablicach chemicznych zwykle podawane są wartości stałej dysocjacji. Wyjaśnij, dlaczego stała dysocjacji lepiej charakteryzuje moc elektrolitu.
/CKE, maj 2010/
Odpowiedź
Przy T = const, stała dysocjacji danego elektrolitu nie zależy od jego stężenia. Zależność taka istnieje natomiast w przypadku stopnia dysocjacji i jego wartość rośnie wraz z rozcieńczaniem roztworu.
Zadanie 3. pH 0,01M roztworu fenolu wynosi 6. Oblicz stopień dysocjacji fenolu oraz pKa.
/Galus, Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. PWN, Warszawa 1972/
Odpowiedź
Stała, stopień, stężenie oraz pH – większość zadań z tego działu opiera się na podaniu kilku z tych wartości oraz wyliczeniu pozostałych. Schemat jednak za każdym razem jest identyczny i polega na odpowiednim przekształceniu tych samych wzorów.
pH = –log[H+]
6 = –log[H+]
[H+] = 10–6
α = [H+] / C0
α = 10–6 / 10–2
α = 10–4 = 0,01%
pKa najłatwiej wyliczyć stosując prawo rozcieńczeń Ostwalda:
Ka = α2 * C0 (postać uproszczona, ponieważ α < 5%)
Ka = (10–4 )2 * 10–2
Ka = 10–10
pKa = –log(Ka)
pKa = 10
Zadanie 4. Oblicz pH 0,004-molowego roztworu m–toluidyny o stałej dysocjacji K = 2,5 * 10−10.
/Zadanie autorskie/
Odpowiedź
Na początek napiszmy odpowiednie równanie reakcji. Dla przejrzystości moich zapisków, toluidynę zapisywać będę schematycznie jako B:
B + H2O ⇌ BH+ + OH–
K = ([BH+] * [OH–]) / [B]
Niech [OH–] = x
Wówczas K = x2 / (c – x)
Stała dysocjacji jest bardzo mała, więc spokojnie możemy w tym przypadku zastosować wzór uproszczony i równowagowe stężenie niezdysocjowanej formy toluidyny przyjąć jako równe stężeniu początkowemu.
K = x2 / c
x = (K * c)1/2
x = 10–6
pOH = –log(x) = 6
pH = 14 – pOH = 8
