web analytics

Εξουδετέρωση μίγματος βάσεων

Διαθέτουμε ένα υδατικό διάλυμα ΝΗ3 όγκου 200mL και συγκέντρωσης C=0,1Μ.

  1. Ποιος ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 στο διάλυμα αυτό;
  2. Στο παραπάνω διάλυμα προσθέτουμε 0,8g στερεό ΝαΟΗ, χωρίς μεταβολή όγκου, παίρνοντας διάλυμα Α. Ποιος ο βαθμός ιοντισμού της αμμωνίας στο διάλυμα Α;
  3. Το διάλυμα Α αναμιγνύεται με διάλυμα ΗCΙ όγκου 0,2L και συγκέντρωσης 0,1Μ, λαμβάνοντας  διάλυμα Β. Ποιο το pΗ του διαλύματος Β;
  4. Αν το διάλυμα Α αναμιχθεί με ίσο όγκο διαλύματος ΗCΙ συγκέντρωσης 0,15Μ παίρνουμε διάλυμα Γ. Να βρεθεί το pΗ του διαλύματος Γ.
  5. Αναμιγνύουμε 200ml διαλύματος Χ, το οποίο περιέχει δυο ασθενείς βάσεις. ΝΗ3 συγκέντρωσης 0,2Μ και μιας δεύτερης, περισσότερο ισχυρής βάσης Β, συγκέντρωσης επίσης 0,2Μ, με 200ml διαλύματος ΗCΙ 0,1Μ, λαμβάνοντας διάλυμα Υ, το οποίο αποκτά pΗ=11. Να βρεθούν:

 α) Η σταθερά Κ1b της βάσης Β.

 β) Η συγκέντρωση [ΝΗ4+] στο διάλυμα Υ.

Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία 25°C, όπου Κw=10-14, για την ΝΗ3 Κb=10-5 ενώ lοg5=0,7.

Απάντηση:

ή

%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11Εξουδετέρωση μίγματος βάσεων

%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b13  Εξουδετέρωση μίγματος βάσεων

 

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
30 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Πέτρος Βατούγιος
22/01/2018 12:00 ΠΜ
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Είναι γεγονός ότι τα ΟΗ- της ΝΗ3  λιγουρεύονται τα Η3Ο+ του ΗCI, αφού η αντίδραση μεταξύ αμμωνίας και υδροχλωρίου είναι και αυτή μονόδρομη.

Ωστόσο, η ΝΗ3 μένει με τη λιγούρα στο στόμα, αφού έχει την ατυχία να συνυπάρχει με το ΝαΟΗ, που ως ισχυρή βάση που είναι, έχει αμολήσει όλα του τα ΟΗ- στο διάλυμα, τα οποία λόγω ΕΚΙ, καταδικάζουν σε κάθειρξη τα ΟΗ- της ΝΗ3 στις φυλακές των μορίων της. (ii)

 Όσο λοιπόν δεν έχει τελειώσει το ΝαΟΗ αποκλείεται να αντιδράσει η ΝΗ3. Άλλωστε αν υποθέταμε ότι αυθαδίαζε η ΝΗ3 και αντιδρούσε έστω και λίγο με το ΗCI, σχηματίζοντας ΝΗ4CI, πριν αντιδράσει τελείως το ΝαΟΗ, τότε η περίσσεια του ΝαΟΗ θα αντιδρούσε μονόδρομα με το ΝΗ4CI δίνοντας ΝΗ3 , ΝαCI και νερό, δηλαδή φυλακίζοντας ξανά τα ΟΗ- της ΝΗ3 στο μόριό της. Μόνο αφού εξαντληθεί τελείως η ισχυρή βάση ΝαΟΗ και υπάρχει ακόμη ΗCI (iii), αρχίζει να αντιδρά η ΝΗ3.

Τώρα, όταν η ΝΗ3 συνυπάρχει με μια βάση Β που είναι και αυτή ασθενής-εδώ (στο iv) είναι ισχυρότερη από την ΝΗ3- γενικά δεν είναι σωστό να πούμε ότι και πάλι η ασθενέστερη βάση (ΝΗ3) θα κάτσει στα αυγά της και θα περιμένει να εξαντληθεί πλήρως πρώτα η άλλη (Β), επειδή η Β είναι λιγότερο ασθενής. Εδώ μεταξύ των δύο ασθενών βάσεων υπάρχει μια αμοιβαία ΕΚΙ (ΟΗ-) που οδηγεί στις μοριακές φυλακές της ΝΗ3 περισσότερα ΟΗ- από ότι στις φυλακές της λιγότερο ασθενούς βάσης Β.

Όταν, λοιπόν, θα προσέλθουν τα Η3Ο+ του ΗCI στο διάλυμα των δύο βάσεων (Χ), με mol HCI < (mol ΝΗ3 + mol Β), γενικά θα συμβούν και οι δύο αντιδράσεις, δηλαδή δεν θα περιμένει η ασθενέστερη βάση να αντιδράσει πλήρως η λιγότερο ασθενής, αλλά όμως το μεγαλύτερο μερίδιο από τα Η3Ο+ του ΗCI θα το απολαύσουν τα ΟΗ- της Β αφού αυτή είναι λιγότερο ασθενής από την ΝΗ3. Πόσο μεγαλύτερο θα είναι το μερίδιο αυτό δεν ξέρουμε, αφού δεν γνωρίζουμε πόσο λιγότερο ασθενής είναι η Β. (άγνωστη Κb)

Επομένως, έστω ότι αντιδρούν n1mol HCI με την NH3 και n2mol HCI με την βάση Β.

Τότε n1+ n2 = 0,02     (1)

Από τις δύο μονόδρομες αντιδράσεις των ασθενών βάσεων με το ΗCI προκύπτει:

n(ΝΗ3) = 0,04-n1,        n(ΝΗ4CI) =n1,       n(B) = 0,04-n2,      n (BHCI) =n2

Στη ισορροπία: κοινή [ΟΗ-]=0,001 και

Για  ΝΗ3: 10-5= 0,001 n1 /0,04- n1       (2)

Για  Β: Κb = 0,001 n2 /0,04- n2                (3)

Από (1) , (2),  (3) έχουμε: n1= 3,96 10-4,      n2= 0,0196,      Κb=9,6 10-4(βάσης Β)

Άρα το ποσοστό εξουδετέρωσης του ΗCI από την ΝΗ3 είναι περίπου n1 /( n1 + n2) 100 =2% και το ποσοστό εξουδετέρωσης του ΗCI από την Β είναι περίπου n2/( n1 + n2) 100 = 98%

Πρακτικά, Διονύση, αν έκανα τις προσεγγίσεις: Κb=9,6 10-4, περίπου Κb=10-3,

n2= 0,0196, περίπου n2= 0,02  και n1= 3,96 10-4, περίπου n1= 0, θα ταυτιζόμουν με τα αποτελέσματά σου.

Βέβαια όπως έγινε φανερό εάν η άγνωστη Κb της ασθενούς βάσης ήταν μικρότερη π.χ,

Κb=5 10-5 (πάλι ισχυρότερη της ΝΗ3) τότε το ποσοστό της εξουδετέρωσης του ΗCI από την ΝΗ3 θα ήταν μεγαλύτερο. Επομένως η ΝΗ3, αν και ασθενέστερη από την άλλη βάση Β δεν θα περιμένει να εξαντληθεί πρώτα τελείως η ποσότητα της Β, αλλά θα διεκδικήσει επιτυχώς ένα αρκετά μεγαλύτερο μέρισμα οξωνίων, όχι όμως περισσότερο του 50%.

Θοδωρής Βαχλιώτης
22/01/2018 12:02 ΠΜ

Διονύση την πιάσαμε την μπηχτή! Χα χα.

Τι ασκησάρα είναι αυτή; Επίτρεψέ μου όμως να διαφωνήσω με τον τρόπο που λύνεις το τελευταίο ερώτημα. Για να θεωρήσουμε ότι αντιδρά μόνο η ισχυρότερη βάση, θα πρέπει οι Κb των δύο βάσεων να διαφέρουν κατά τουλάχιστον 2 τάξεις μεγέθους. Και βέβαια, όπως προκύπτει τελικά, όντως διαφέρουν 2 τάξεις μεγέθους. Το πρόβλημα όμως είναι ότι αυτό δεν το γνωρίζουμε εξαρχής, αφού δεν ξέρουμε την Κb της Β. Επομένως θεωρώ ότι δεν πρέπει να λύσουμε έτσι την άσκηση. Θα θεωρήσουμε ότι αντιδρά ένα ποσοστό της ΝΗ3 και ένα ποσοστό της Β που είναι η γενικότερη περίπτωση και αν η Β είναι αρκετά ισχυρότερη από την ΝΗ3 θα καταλήξουμε στο ίδιο αποτέλεσμα που βρίσκεις κι εσύ. Αν όμως η Κb της Β ήταν π.χ. 10^-4, τότε η λύση που προτείνεις θεωρώ ότι δε θα ήταν σωστή.

Θοδωρής Βαχλιώτης
22/01/2018 12:04 ΠΜ

Μόλις είδα (έγραφα ταυτόχρονα με τον κο Βατούγιο) ότι κι αυτός λέει το ίδιο με μένα…

Βασίλης Δουκατζής
Διαχειριστής
22/01/2018 1:28 ΠΜ

Καλημέρα Διονύση.

Πολύ καλή άσκηση.

Δεν έχω κάτι παραπάνω να πω, με καλύψαν πλήρως οι Θοδωρής και Πέτρος.

Μία απορία όμως, γιατί άλλαξες το σύμβολο του χλωρίου;

η iupac το ορίζει ως C (σι) l (ελ) και όχι ως C (σι) Ι(γιώτα κεφαλαίο (δεν λέω "αι" γιατί βλέπω ότι μετά το C ακολουθεί ελληνικό γράμμα)).

κατά την iupac  όλα τα σύμβολα των χημικών στοιχείων συμβολίζονται με κάποιο κεφαλαίο λατινικό γράμμα και στην περίπτωση που χρειαστεί δεύτερο ή τρίτο αυτό πρέπει να είναι οπωσδήποτε μικρό (για το ίδιο λόγο θα έγραφα NaOH -> ΝαΟΗ)

Αντώνης Αρχοντούλης

Γεια σας κι από μένα

Ένα ερώτημα επί της ουσίας του διαλόγου που προκύπτει από την άσκηση (χωρίς φιοριτούρες επί της χρήσης των συμβόλων)!

Είναι βάσιμη η "σιγουριά" που εκφράζεται από τους συνομιλητές για το ποιος ηλεκτρολύτης αντιδρά με ποιόν , με ποιά σειρά και σε ποια ποσότητα (ή ποσοστό); Πραγματοποιούνται όντως και όπως τις γράφουμε οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης (μονόδρομες, ποσοτικές) μέσα στα υδατικά διαλύματα;

Και μια πρόταση-προβληματισμός: Μήπως αυτός  ή όποιος άλλος διαφέρει σε κάτι από αυτόν, τρόπος-αντιμετώπιση του πραγματικού προβλήματος, δεν είναι παρά ένας ισοδύναμος τρόπος(ανάμεσα σε άπειρους τρόπους και πορείες των συστημάτων) με την πραγματική πορεία που ακολουθεί ένα τέτοιο σύστημα και που απλά επειδή καταλήγει στην ίδια ισορροπία (τελική κατάσταση), τον επιλέγουμε γιατί λογικά και λογιστικά μας συμφέρει;

Πέτρος Βατούγιος
22/01/2018 1:42 ΜΜ

Η απαντηση στο κουιζ βρισκεται στο τελος στη σημειωση που γραφεις για να υποστηριξεις την υποθεση σου…

Τωρα η λυση που δινεις εφοσον παταει πανω σε κοινη συγκεντρωση οξωνιων στις δυο ισορροπιες-ΕΚΙ…ειναι ορθη και αν δεν σου εβγαινε η υποθεση αυτο θα προεκυπτε κατα την επιλυση…

Η αλλη η λυση ειναι πιο δοκιμη, αποκαλυπτει ευκολοτερα τα ποσοστα…

Αν μη τι αλλο, να εισαι καλα μαστρο-Νιονιο που με τη δεξιοτητα σου μας δινεις την ευκαιρια να σχολιαζουμε για να προοδευουμε…και ευχομαι να μη χρειαστει να προσθεσεις και τη βιολογια στο τιτλο..

Θοδωρής Βαχλιώτης
22/01/2018 5:35 ΜΜ

Διονύση θα προσπαθήσω να το πάω λίγο ανάποδα.

Έστω διάλυμα 200 mL με ΝΗ3 0,2 M (Kb=10^-5) και Β 0,2 M (Kb=10^-4). To αναμειγνύουμε με διάλυμα HCl 0,1 Μ και όγκου 200 mL. Να βρεθεί η [ΟΗ-] του τελικού διαλύματος και η [ΝΗ4+].

Αν το λύσω με τον τρόπο που προτείνεις βρίσκω [ΟΗ-] =10^-4 Μ και [ΝΗ4+]=0,01 Μ.

Αν το λύσω με τον γενικότερο τρόπο (μερική εξουδετέρωση κάθε βάσης) βρίσκω [ΟΗ-] =1,324*10^-4 Μ και [ΝΗ4+]=0,007 Μ.

Η απόκλιση είναι σημαντική. Δε μπορεί να είναι και τα δύο σωστά. Εκτός αν κάνω κάτι λάθος εγώ…

Θοδωρής Βαχλιώτης
22/01/2018 7:36 ΜΜ

Άρα, μεθοδολογικά:

Όταν η ποσότητα του προστιθέμενου οξέος δεν επαρκεί να εξουδετερώσει πλήρως και τις δύο βάσεις, τότε:

α) Αν οι Κb διαφέρουν λιγότερο από δύο τάξεις μεγέθους, θα κάνουμε μερική εξουδετέρωση και των δύο βάσεων.

β) Αν οι σταθερές διαφέρουν πολύ (από δύο τάξεις και πάνω) μπορούμε να γράψουμε πρώτα την αντίδραση με την πιο ισχυρή βάση και αν περισσέψει οξύ θα καταναλωθεί στην αντίδραση με την πιο ασθενή βάση.