Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?, Ćwiczenia z Chemia

Pobierz Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów? i więcej Ćwiczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity!

Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?

Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela

Przyczyną kwaśnych opadów jest zanieczyszczenie powietrza związkami siarki i azotu. Są to głównie tlenki, które, w reakcji z wodą, prowadzą do powstawania mocnych kwasów, jak kwas siarkowy(VI) ( ) czy też kwas azotowy(V) ( ). Potrafisz obliczyć roztworu wodnego kwasu siarkowego(VI), wiedząc, że kwas ten jest mocnym elektrolitem?

Twoje cele

Przeanalizujesz sposób obliczania pH roztworów mocnych kwasów jedno- i wieloprotonowych oraz roztworów mocnych wodorotlenków jedno i wielowodorotlenowych. Obliczysz pH roztworów mocnych kwasów i wodorotlenków na podstawie znajomości stężenia elektrolitu. Wykorzystasz wzory na obliczanie stężenia molowego do wyznaczenia pH roztworu.

Kwaśne deszcze obniżają pH gleby, co powoduje zanikanie roślinności i obumieranie lasów. Źródło: dostępny w internecie: pixabay.com, domena publiczna.

H 2 SO 4 HNO 3 pH

Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?

Przedstawiona metoda wyznaczania roztworów mocnych kwasów i wodorotlenków nie uwzględnia jonów, pochodzących z procesu autodysocjacji wody. Stężenie jonów, które powstają w czasie autodysocjacji wody, jest bowiem tak małe, że można je pominąć. Stężenia te należałoby jednak uwzględnić w sytuacji obliczania roztworów kwasów i zasad o bardzo dużych rozcieńczeniach, np. dla kwasów i zasad o stężeniu mniejszym od 10.

Obliczanie silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu

jednoprotonowego

Przykład 1

Jakie jest roztworu , którego stężenie wynosi 10?

Rozwiązanie

Kwas dysocjuje całkowicie, a równanie dysocjacji elektrolitycznej tego kwasu ma postać:

Gdyby założyć, że stężenie jonów oksoniowych jest równe stężeniu kwasu, otrzymalibyśmy wynik:

Takie rozwiązanie mogłoby sugerować, że roztwór ma zasadowy odczyn, co jest nieprawdą.

Z tego względu, dla silnie rozcieńczonych roztworów mocnych elektrolitów, należy uwzględnić jony pochodzące z autodysocjacji wody.

Całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze rozcieńczonego mocnego kwasu jest sumą stężenia jonów oksoniowych, które pochodzą z dysocjacji kwasu i z autodysocjacji wody.

gdzie:

• całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze;
  • stężenie jonów oksoniowych pochodzących z autodysocjacji wody.

pH

pH

-6 mol dm^3

pH

pH HBr -8^ dmmol 3

HBr + H 2 O → H 3 O+^ + Br−

pH = − log 10 [H 3 O+] = − log 10 [ 10 −8] = 8

[H 3 O+]c = [H 3 O+]w + [H 3 O+]k

[H 3 O+]c

[H 3 O+]w

Obliczamy stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z autodysocjacji wody w temperaturze 25°C:

• stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z dysocjacji kwasu – 10

Odpowiedź

roztworu o stężeniu 10 wynosi 6,98.

Słownik

elektrolit

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) związek chemiczny, który ulega procesowi rozpadu na jony pod wpływem wody i jest zdolny do przewodzenia prądu elektrycznego; gdy jest całkowicie zdysocjowany, mówimy o elektrolicie mocnym

dysocjacja elektrolityczna

(łac. dissociātiō „rozdzielenie”) samorzutny proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli) w roztworach na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony pod wpływem działania rozpuszczalnika

jon oksoniowy (hydroniowy)

x = [H 3 O+]w = [OH−]w

10 −14^ = ([H 3 O+]w + [H 3 O+]k) ⋅ [OH−]w

10 −14^ = ( 10 −8^ + x) ⋅ x

10 −14^ = 10−8x + x^2

x^2 + 10−8x − 10−14^ = 0

x 1 < 0

x 2 = 9,5125 ⋅ 10−

[H 3 O+]w = 9,5125 ⋅ 10−

[H 3 O+]k -8^ dmmol 3

[H 3 O+] = 9,5125 ⋅ 10−8^ + 10−8^ = 1,05125 ⋅ 10−

pH = − log 10 [H 3 O+]c = − log 10 [1,05125 ⋅ 10−7] = 6,

pH HBr -8^ dmmol 3

Film samouczek

Polecenie 1

Zapoznaj się z filmem, a dowiesz się, w jaki sposób obliczyć dla roztworów elektrolitów mocnych.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiHdOCPaC Film samouczek pt. „Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?” Źródło: GroMar Sp. z o.o., Barbara Rolka, licencja: CC BY-SA 3.0.

Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy sposobów obliczania pH mocnych elektrolitów. Rozwiązanie do zadania o treści: "Oblicz pH wodnego roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 0,01 mol na dm indeks górny 3. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku". Dysocjacja kwasu siarkowego. I etap. Reakcja: H indeks dolny 2 SO indeks dolny 4 plus H indeks dolny 2 O strzałka w prawo H indeks dolny 3 O indeks górny plus dodać HSO indeks dolny 4 indeks górny minus. II etap. Reakcja: HSO indeks dolny 4 indeks górny minus dodać H indeks dolny 2 O dwie strzałki nad sobą w dwie przeciwne strony H indeks dolny 2 O indeks górny plus dodać SO indeks dolny 4 indeks górny 2 minus. Stała dysocjacji dla reakcji etapu II. K indeks dolny a2 równa się 1 razy 10 indeks górny minus 2. Obliczenia do zadania: Reakcja I etapu dysocjacji elektrolitycznej: H indeks dolny 2 SO indeks dolny 4 plus H indeks dolny 2 O strzałka w prawo H indeks dolny 3 O indeks górny plus dodać HSO indeks dolny 4 indeks górny minus. Obliczenia - proporcja: 1 mol H indeks dolny 2 SO indeks dolny 4 kreska 1 mol G indeks dolny 3 O indeks górny plus 0,01 mol H indeks dolny 2 SO indeks dolny 4 kreska x x=0,01 mol H indeks dolny

pH

3 O indeks górny plus strzałka podwójna w prawo C indeks dolny H indeks dolny 3 O indeks górny plus (etap I) równa się 0,01 mol na dm indeks górny 3 równa się C indeks dolny HSO indeks dolny 4 indeks górny minus. Reakcja II etapu dysocjacji elektrolitycznej: HSO indeks dolny 4 indeks górny minus dodać H indeks dolny 2 O wie strzałki nad sobą w dwie przeciwne strony H indeks dolny 2 O indeks górny plus dodać SO indeks dolny 4 indeks górny 2 minus. Pod HSO indeks dolny 4 indeks górny minus : t indeks dolny 0: 0,01 mol na dm indeks górny 3 t indeks dolny R: (0,01 mol na dm indeks górny 3 minus x) Pod H indeks dolny 3 O indeks górny plus: 0,01 mol na dm indeks górny 3 (0,01 mol na dm indeks górny 3 plus x) Pod SO indeks dolny 4 indeks górny 2 minus: kreska x Wzór z proporcji: K indeks dolny a2 równa się, kreska ułamkowa, w liczniku C indeks dolny H indeks dolny 3 O indeks górny plus razy C indeks dolny SO indeks dolny 4 indeks górny 2 minus, w mianowniku C indeks dolny HSO indeks dolny 4 indeks górny minus Obliczenia: 0,01, równa się, kreska ułamkowa, w liczniku x razy (0,01 dodać x), w mianowniku (0,01 minus x) x w przybliżeniu wynosi 0,004 mol na dm indeks górny 3 równa się C indeks dolny H indeks dolny 3 O indeks górny plus (etap II) C indeks dolny 3 O indeks górny + (całkowite) równa się C indeks dolny 3 O (etap I) dodać C indeks dolny H indeks dolny 3 O indeks górny + (etap II) C indeks dolny H indeks dolny 3 O indeks górny + (całkowite) równa się 0,014 mol na dm indeks górny 3 pH równa się minus log (C indeks dolny H indeks dolny 2 O indeks górny + (całkowite)) pH w przybliżeniu 1,9.

Ćwiczenie 1

Oblicz pH wodnego roztworu jodowodoru o stężeniu 0,001 (^) dmmol 3.

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸 醙 難

Ćwiczenie 1

Uzupełnij zdanie, wstawiając odpowiednią wartość.

Suma pH i pOHw temperaturze 25°C wynosi.

Ćwiczenie 2

Połącz w pary poniższe wyrażenia.

[Ca (OH) 2 ] = 10−3 mol dm 3 pH=11,

[HCl] = 10−1 mol dm 3 pH=

[HI] = 10−4 mol dm 3 pH=

pH + pOH 14

Ćwiczenie 3

Oblicz, ile wyniesie roztworu, jeśli do sporządzenia 1 tego roztworu zużyjemy 1 mmol? Zaznacz poprawną odpowiedź.

pOH dm^3

Ba (OH) 2

Ćwiczenie 4

Oblicz, ile wyniesie roztworu, jeśli do sporządzenia 1 tego roztworu zużyjemy 1 mmol? Zaznacz poprawną odpowiedź.

pH dm^3

Ba (OH) 2

Ćwiczenie 5

Wskaż prawidłową odpowiedź dotyczącą roztworu o stężeniu 0,.

pH HClO 4 dmmol 3

Ćwiczenie 7

W czterech kolbach o pojemności 1000 znajduje się 0,01 mola różnych substancji. Wykonaj obliczenia i zaznacz kolbę, w której jest najniższe, odpowiedź uzasadnij.

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

cm^3 pH

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Wskaż prawidłową odpowiedź.

B

D

A

C

Ćwiczenie 8

Do 100 0,2 molowego roztworu wodorotlenku potasu dodano 900 wody. Wykonaj obliczenia i oceń zmianę roztworu.

cm^3 cm^3 pH

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Ćwiczenie 10

Wykonano doświadczenie, przedstawione na poniższym rysunku.

Schemat doświadczenia Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W kolbie zaszła reakcja opisana równaniem:

W doświadczeniu zmieszano 100 roztworu o stężeniu 0,1 oraz 100 roztworu o stężeniu 0,2. Po dodaniu kwasu do roztworu wodorotlenku sodu

z dodatkiem fenoloaleiny, zauważono, że malinowa barwa w roztworze zanika. Na podstawie obserwacji postawiono następującą hipotezę:

Zanik malinowej barwy w roztworze wskazuje na to, że kwas chlorowodorowy przereagował z wodorotlenkiem sodu i roztwór w kolbie uzyskał odczyn obojętny.

Zweryfikuj tę hipotezę, wykonując odpowiednie obliczenia. Podaj sprzęt i odczynniki, jakich użyto w doświadczeniu. Uzasadnij swoją opinię, formułując odpowiedni wniosek.

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

cm^3 NaOH (^) dmmol 3 cm^3 HCl (^) dmmol 3

Hipoteza:

Sprzęt i odczynniki laboratoryjne:

Obliczenia:

Wnioski:

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Obliczenia zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je

w wyznaczonym polu.

Wnioski:

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Dla nauczyciela

Scenariusz zajęć

Autor: Agata Jarszak‐Tyl, Krzysztof Błaszczak

Temat: Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym.

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

VI. Reakcje w roztworach wodnych. Uczeń:

4. wykonuje obliczenia z zastosowaniem pojęć: stała dysocjacji, stopień dysocjacji, pH, iloczyn jonowy wody, iloczyn rozpuszczalności; stosuje do obliczeń prawo rozcieńczeń Ostwalda.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii; kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne, samokontrola podczas nauki.

Cele operacyjne:

Uczeń:

analizuje poszczególne etapy obliczania pH roztworu mocnych kwasów jedno- i wieloprotonowych oraz mocnych wodorotlenków jedno- i wielowodorotlenowych; oblicza pH roztworu mocnych kwasów i wodorotlenków na podstawie znajomości stężenia elektrolitu; wykorzystuje wzory na obliczanie stężenia molowego do wyznaczenia pH roztworu.

Strategie nauczania:

asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania: