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Due calcoli di pH

Due calcoli di pH

Disciplina: Chimica 
Tipo:
Domanda 
di Tiziana Fiorani, 28 Settembre 2011
Elisabeth ha scritto:

Si abbiano 60 mL di una soluzione di HCl 0,1 molare.
a)    Calcolare il pH della soluzione risultante quando a questa vengono aggiunti 120 mL di idrossido
di calcio Ca(OH)2 0,025 molare.
b)    Calcolare il pH della soluzione risultante quando alla soluzione iniziale (60 mL di HCl 0,1 molare) vengono aggiunti 100 mL di ipoclorito di sodio 0,06 M. La Ka dell'acido ipocloroso è 3×10-8.
 
Rispondo così:
 
a)    La soluzione di HCl è acida mentre quella di idrossido di calcio è basica. Ogni volta che si uniscono soluzioni acide e basiche avviene una reazione di neutralizzazione che porta alla scomparsa degli ioni H+ della soluzione acida e degli ioni OH– della soluzione basica e alla formazione di acqua. L’equazione di reazione è:
 
2HCl(aq) + Ca(OH)2(aq) → CaCl2(aq) + 2H2O
 
Se l’acido e la base fossero miscelati secondo il rapporto 2 : 1 indicato nell’equazione di reazione, il pH della soluzione finale risulterebbe 7, cioè perfettamente neutro. In caso contrario, l’ambiente finale è acido se a fine reazione rimane un eccesso di acido, oppure basico se vi è un eccesso di base. Dobbiamo quindi calcolare la quantità in moli dei due reagenti e stabilire se vi è o no un eccesso di uno dei due. Quindi:
 
nHCl = M×V = 0,1 mol/L×60×10-3 L = 6,0×10-3 mol
n Ca(OH)2 =  0,025 mol/120×10-3 L = 3,0×10-3 mol
 
il numero di moli di HCl è effettivamente il doppio del numero di moli di idrossido di calcio, pertanto il pH risulterà uguale a 7.
 
b)    L’ipoclorito di sodio, NaClO, libera in soluzione acquosa gli ioni ClO–, che sono la base coniugata dell’acido debole HClO. In presenza dell’acido forte HCl, gli ioni ClO– si trasformano nell’acido debole HClO secondo la seguente equazione:
 
ClO–(aq) + HCl(aq) → HClO(aq) + Cl–(aq)
 
Poiché si hanno 100 mL di NaClO 0,06 M, la quantità in moli di ioni ClO– è 0,06 mol/L×100×10-3 L = 6,0×10-3 mol e corrisponde al numero di moli di HCl; dalla reazione completa si producono quindi 6,0×10-3 mol di HClO che si trovano disciolte in (100 + 60) mL di soluzione. La concentrazione molare di HClO, pertanto, è 6,0×10-3 mol/160×10-3 L = 3,75×10-2 mol/L. Conoscendo la sua Ka e tenendo presente che in una soluzione di acido debole la concentrazione molare degli ioni H+ può essere calcolata con la relazione approssimata
 
[H+]2 =  Ka × Ca
 
possiamo effettuare i seguenti calcoli:
 
[H+]2 =  3,75×10-2×3×10-8 = 1,125×10-9                
[H+] = 3,35×10-5 mol/L
pH = -log [H+] = -log 3,35×10-5 = 4,47
 
In conclusione, il pH della soluzione risultante è in questo caso leggermente acido.
Tag: acidi e basi, acido debole, acido forte, base coniugata, concentrazione molare, Ka, pH, rapporto di reazione


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