Opgaver til: 6. Syrer og baser 1. Færdiggør følgende syre-basereaktioner: a) HNO 3 + H 2 O b) H 2 SO 4 + H 2 O c) HNO 3 + NH 3 d) SO 2-3 + H 2O e) PO 3-4 + H 2O f) H 3 PO 4 + H 2 O g) O 2- + H 2 O h) CO 2-3 + H 2O i) NH + 4 + OH- 2. Udfyld de tomme felter i nedenstående skema med korresponderende syre-basepar: SYRE BASE SYRE BASE HNO 3 H 2 S HSO - 3 HS- HSO - 3 OH- H 3 PO 4 O 2- HF NH 3 HPO 2-4 HClO HPO 2-4 HClO 2 Br - ClO - 3 H 2 O HNO 2 CO 2-3 CH 3COO - H 2 CO 3 CH 3 COOH
3. Beregn ph-værdien når koncentrationen af oxoniumioner, [H 3 O + ], er: a) 0,037 mol/l b) 0,00072 mol/l c) 2,7 10-11 mol/l 4. Beregn ph-værdien når koncentrationen af hydroxidioner, [OH - ], er: a) 0,058 mol/l b) 0,000087 mol/l c) 4,8 10-12 mol/l 5. Beregn [H 3 O + ] og [OH - ] når ph-værdien er: a) 2,58 b) 12,4 6. Udfyld de tomme felter i følgende tabel: ph [H 3 O + ] (M) [OH - ] (M) 0,0085 0,68 4,7 10-10 1,49 5,31 12,08 0,0094 0,85 8,56 10-12 7. Beregn ph-værdien i følgende vandige opløsninger: a) 0,037 mol/l saltsyre b) 7,2 10-4 mol/l salpetersyre c) 0,058 mol/l KOH d) 0,058 mol/l Ba(OH) 2 8. 20,00 ml saltsyre titreres til ækvivalenspunktet med 17,30 ml 0,108 mol/l NaOH-opløsning. HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Beregn koncentrationen af saltsyren.
9. 25,00 ml 0,155 mol/l saltsyre, HCl (aq), titreres med en 0,181 mol/l NaOH-opløsning: HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Beregn hvor stort et volumen NaOH, der er tilsat ved ækvivalenspunktet. 10. Salpetersyre reagerer med natriumhydroxid efter følgende reaktionsskema: HNO 3 (aq) + NaOH (aq) NaNO 3 (aq) + H 2 O (l) Du har 25,0 ml salpetersyre med koncentrationen 0,185 M i en kolbe. a) Beregn ph-værdien i salpetersyre-opløsningen. Nu begynder du at titrere salpetersyren med en 0,141 M NaOH-opløsning. b) Hvor stort et volumen NaOH-opløsning er der tilsat ved ækvivalenspunktet? c) Bestem ph-værdien i opløsningen ved ækvivalenspunktet. De to næste spørgsmål kan være svære, men øvelse er jo altid godt!!!!! d) Beregn ph-værdien i opløsningen, når der er tilsat 32,75 ml NaOH. e) Beregn ph-værdien i opløsningen, når der er tilsat 32,85 ml NaOH. 11. Mættet kalkvand er en vandig opløsning af Ca(OH) 2. Denne opløsning har en ph = 12,45. a) Opskriv reaktionen, når fast Ca(OH) 2 opløses i vand. b) Beregn [H 3 O + ] og [OH - ]. c) Bestem den formelle koncentration af Ca(OH) 2. d) Hvor mange gram Ca(OH) 2 skal man bruge for at lave 1 L mættet kalkvand? 12. Ammoniakvand er en vandig opløsning af NH 3 i vand. I en 0,01 mol/l NH 3 -opløsning kan man måle ph-værdien til at være 10,7. a) Opskriv syre-basereaktionen, der forløber når NH 3 opløses i vand. b) Beregn [H 3 O + ] og [OH - ]. c) Bestem nu [NH 4 + ]. d) Hvor stor en procentdel af NH 3 -molekylerne har reageret med vandet? 13. Afløbsrens er en vandig opløsning af NaOH. 20,0 ml afløbsrens titreres til ækvivalenspunktet med 26,6 ml af en svovlsyreopløsning, som har den formelle koncentration c = 1,5 mol/l. a) Opskriv reaktionsskemaet for titreringen. b) Beregn koncentrationen af afløbsrens (NaOH-opløsningen). c) Beregn ph-værdien i afløbsrens.
Facitliste til: 6. Syrer og baser 1. a) HNO 3 + H 2 O NO - 3 + H 3O + 2. b) H 2 SO 4 + H 2 O HSO - 4 + H 3O + c) HNO 3 + NH 3 NO - 3 + NH+ 4 d) SO 2-3 + H 2O HSO - 3 + OHe) PO 3-4 + H 2O HPO 2-4 + OHf) H 3 PO 4 + H 2 O H 2 PO - 4 + H 3O + g) O 2- + H 2 O OH - + OH - h) CO 2-3 + H 2O HCO - 3 + OHi) NH + 4 + OH- NH 3 + H 2 O SYRE BASE SYRE BASE HNO 3 NO - 3 H 2 S HS - H 2 SO 3 HSO - 3 HS - S 2- HSO - 3 SO2-3 H 2 O OH - H 3 PO 4 H 2 PO - 4 OH - O 2- HF F - NH + 4 NH 3 H 2 PO - 4 HPO2-4 HClO ClO - HPO 2-4 PO3-4 HClO 2 ClO - 2 HBr Br - HClO 3 ClO - 3 H 3 O + H 2 O HNO 2 NO - 2 HCO - 3 CO2-3 CH 3 COOH CH 3 COO - H 2 CO 3 HCO - 3 CH 3 COOH CH 3 COO -
3. a) ph = - log [H 3 O + ] = - log 0,037 = 1,43 b) 3,14 c) 10,57 4. a) Når man kender [OH - ] skal man først beregne [H 3 O + ]. Det gøres ved hjælp af vands ionprodukt, der kan omskrives til følgende formel: [H 3 O + ] = 1 10-14 M 2 [OH - ] [H 3 O + ] = 1,724 10-13 mol/l og det betyder at ph-værdien bliver: ph = 12,76 b) [H 3 O + ] = 1,149 10-10 mol/l og det betyder at ph-værdien bliver: ph = 9,94 c) [H 3 O + ] = 2,083 10-3 mol/l og det betyder at ph-værdien bliver: ph = 2,68 5. a) [H 3 O + ] = 10 -ph = 10-2,58 = 2,63 10-3 mol/l og dermed bliver [OH - ] = 3,80 10-12 mol/l b) [H 3 O + ] = 10 -ph = 10-12,4 = 3,98 10-13 mol/l og dermed bliver [OH - ] = 0,025 mol/l 6. ph [H 3 O + ] (M) [OH - ] (M) 2,07 0,0085 1,176 10-12 0,167 0,68 1,47 10-14 9,33 4,7 10-10 2,13 10-5 1,49 0,0324 3,09 10-13 4,31 4,90 10-5 2,04 10-10 12,08 8,32 10-13 0,012 11,97 1,06 10-12 0,0094 13,93 1,18 10-14 0,85 2,93 0,00117 8,56 10-12 7. a) Saltsyre er en stærk syre, derfor er [H 3 O + ] lig med c(hcl). ph = - log [H 3 O + ] = -log 0,037 = 1,43 b) ph = 3,14 c) [OH - ] = c(koh) = 0,058 mol/l fordi OH - er en stærk base, ph = 12,76 d) [OH - ] = 2 c(ba(oh) 2 ) = 0,116 M => [H 3 O + ] = 8,62 10-14 mol/l => ph = 13,06 8. n(naoh) = c V = 0,108 mol/l 0,0173 L = 1,8684 10-3 mol n(hcl) = n(naoh) =1,8684 10-3 mol fordi molforholdet mellem dem er 1:1 c(hcl) = n / V = 1,8684 10-3 mol / 0,020 L = 0,0934 mol/l 9. Først beregnes stofmængden af HCl n(hcl) = c V = 0,155 mol/l 0,025 L = 0,003875 mol Dernæst beregnes stofmængden af NaOH: n(naoh) = n(hcl) = 0,003875 mol fordi molforholdet mellem dem er 1:1 Til sidst beregnes ækvivalensvoluminet: V ækv (NaOH) = n / c = 0,003875 mol / 0,181 mol/l = 0,0214 L = 21,4 ml
10. a) Salpetersyre er en stærk syre: ph = - log [H 3 O + ] = - log 0,185 = 0,73 b) n(hno 3 ) = c V = 0,185 M 0,025 L = 0,004625 mol n(naoh) = n(hno 3 ) = 0,004625 mol fordi molforholdet er 1:1 mellem syren og basen. V ækv. (NaOH) = n / c = 0,004625 mol / 0,141 mol/l = 0,03280 L = 32,80 ml c) ph = 7 fordi det er en stærk syre og en stærk base man blander. d) I denne situation er der overskud af stærk syre i opløsningen. n(syre) overskud = n(syre) start - n(base) tilsat = 0,004625 mol - 0,141 M 0,03275 L n(syre) overskud = 7,25 10-6 mol c(syre) = n / V = 7,25 10-6 mol / (0,025 + 0,03275)L = 1,255 10-4 M = [H 3 O + ] ph = -log [H 3 O + ] = -log 1,255 10-4 = 3,90 e) I denne situation er der overskud af stærk base i opløsningen. n(base) overskud = n(base) tilsat - n(syre) start = 6,85 10-6 mol c(base) = n / V = 6,85 10-6 mol / (0,025 + 0,03285) L = 1,184 10-4 M = [OH - ] [H 3 O + ] = 1 10-14 M 2 1 10-14 M 2 [OH - = ] 1,184 10-4 = 8,45 10-11 M M ph = -log [H 3 O + ] = -log 8,45 10-11 = 10,1 11. a) Ca(OH) 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2 OH - (aq) b) [H 3 O + ] = 10 -ph = 10-12,45 = 3,55 10-13 mol/l og dermed bliver [OH - ] = 0,028 mol/l c) Det ses ud fra reaktionsskemaet i a) at den aktuelle koncentration af OH - -ioner er dobbelt så stor, som den formelle koncentration af Ca(OH) 2. Derfor bliver den formelle koncentration, c, af Ca(OH) 2 : c(ca(oh) 2 ) = 0,014 mol/l d) n(ca(oh) 2 ) = c V = 0,014 M 1 L = 0,014 mol m(ca(oh) 2 ) = n M = 0,014 mol 74,0946 g/mol = 1,037 g 12. a) NH 3 + H 2 O NH + 4 + OHb) [H 3 O + ] = 10 -ph = 10-10,7 = 2,0 10-11 mol/l og dermed bliver [OH - ] = 5,0 10-4 mol/l c) Det ses ud fra reaktionsskemaet i a) at stofmængdeforholdet mellem hydroxidioner og ammoniumioner er 1:1, derfor må dt gælde at: [NH + 4 ] = [OH - ] = 5,0 10-4 mol/l = 0,0005 mol/l d) Procentdel af NH 3 -molekylerne der har reageret med vand: 0,0005 100% = 5% 0,01 Det er kun de stærke syrer der reagerer fuldt ud (100%) med vand. 13. a) 2 NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2 H 2 O b) n(h 2 SO 4 ) = c V = 1,5 M 0,0266 L = 0,0399 mol n(naoh) = 2 n(h 2 SO 4 ) = 2 0,0399 mol = 0,0798 mol c(naoh) = n / V = 0,0798 mol / 0,020 L = 3,99 mol/l c) [OH - ] = c(naoh) = 3,99 mol/l og dermed bliver [H 3 O + ] = 2,5 10-15 mol/l ph = - log [H 3 O + ] = - log 2,5 10-15 = 14,6