ćwiczenia rachunkowe 3

1. Obliczyć stałą dysocjacji kwasowej, jeśli stała dysocjacji zasadowej (sprzężonej z kwasem zasady) wynosi 5×10^‑5 M.

OBLICZANIE pH SłABYCH KWASÓW I ZASAD

HA = H⁺ + A^‑; K_a =[H⁺]×[A^‑]/[HA]

z reakcji [H⁺]=[A^‑]; c=[HA]+[A^‑], stąd: K_a =[H⁺]²/(c_a-[H⁺]); jeśeli c_a»[H⁺] ([H⁺]/c_a <0,05), to K_a =[H⁺]²/c_a Þ [H⁺]= VK_a×c_a, pH=‑1/2×log(K_a ×c_a)=1/2(pK_a-logc_a).

stopień dysocjacji α=[ilość molekuł zdysocjowanych]/[ilość molekuł wprowadzonych]= [H⁺]/c_a

2. Obliczyć pH i α dla 2,5 M kwasu mrówkowego. pK_a=3,8

proszę w analogiczny sposób wyprowadzić z reakcji B+H₂O = BH⁺+OH^‑ i stałej K_b wzór pOH=‑[1/2]×log(K_b×c_b)

1. Jak zmieni się pH następujących roztworów po 100‑krotnym rozcieńczeniu wodą:

a) 0,1 M mocna zasada b) 0,1 M słaba zasada pK_a =9,8

ćwiczenia rachunkowe 4

2. W 100 cm³ wody rozpuszczono 2,24 dm³ gazowego amoniaku. Oblicz pH powstałego roztworu. pK_a (NH₄⁺)=9,20

3. Do 100 cm³ 0,150 M roztworu kwasu solnego dodano 1,367 cm³ aniliny (ρ=1,0221 g/cm³) i mieszaninę dopełniono do 200 cm³. Oblicz pH powstałego roztworu. pK_a(jonu anilinowego)=4,60 Odp.pH= 2,86

Pojęcie buforu pH, proszę wyprowadzić wzory:

pH=pK_a +log[c_b/c_a]=pK_a +log[n_b/n_a]

Zadania:

1. Oblicz pH buforu, który w 100 cm³ zawiera 3,0 g kwasu octowego i 2,05 g octanu sodu. pK_a =4,80

2. Oblicz jak zmieni się pH jeśli 1,0 cm³ 10,0 M kwasu solnego dodamy do:

a) 750 cm³ wody destylowanej

b) 750 cm³ 0,020 M roztworu wodorotlenku sodu

c) 750 cm³ buforu zawierającego 0,010 mola kwasu octowego i 0,020 mola octanu sodu. pK_a=4,80

3. Jak przygotować 1 dm³ buforu amonowego o pH=9,50 mając do dyspozycji 13,2 M roztwór amoniaku i stały chlorek amonu. Stężenie jonów amonu w buforze ma wynosić 0,20 M. pK_a=9,20

Krzywe miareczkowania kwas‑zasada

Proszę narysować krzywe miareczkowania mocnego i słabego kwasu mocną zasadą. Omówić, jakie jony wpływające na pH roztworu obecne są w roztworze na początku miareczkowania, przy 50% zmiareczkowania. Wprowadzić pojęcie skoku krzywej miareczkowania, jakie jony decydują o pH w tym obszarze krzywej miareczkowania. Pojęcie punktu równoważności, pH w tym punkcie (mniejsze, większe lub równe 7 w zależności od rodzaju miareczkowania - przykłady). Punkt końcowy miareczkowania - rozróżnienie z PR. Dobór wskażnika do miareczkowań.

1. Ile cm³ 0,020 M wodorotlenku sodu trzeba zużyć na zmiareczkowanie 100 cm³ próbki zawierającej 0,01702 mmola kwasu octowego. Czy poprawne jest używanie do tego miareczkowania biurety na 50 cm³?

2. Z kolby miarowej na 100,0 cm³ zawierającej kwas mrówkowy pobrano 20,00 cm³ i przeniesiono do kolby stożkowej. Zawartość kolbki stożkowej rozcieńczono do ok. 60 cm³. Roztwór ten zmiareczkowano zużywając 29,95 cm³ 0,1001 M wodorotlenku sodu. Oblicz ile miligramów kwasu było w kolbie miarowej.

3. Twoim zadaniem jest nastawienie miana 0,25 M kwasu solnego na węglan sodu. Jaką odważkę węglanu trzeba przygotować, jeśli masz do dyspozycji kolbę miarową na 100 cm³, pipetę jednomiarową na 20 cm³ i biuretę na 50 cm³ .

ćwiczenia rachunkowe 5

Proszę opowiedzieć jak najprościej, co to jest elektroda (np. drut metalowy zanurzony w roztworze soli tego metalu), powiedzieć (krótko) o możliwości mierzenia SEM jako różnicy potencjałów dwóch elektrod (nie można zmierzyć potencjału pojedynczej elektrody), wymienić elektrody odniesienia (co to jest) kalomelową i wodorową (bez budowy tych elektrod) oraz do czego się je stosuje, powiedzieć co to są potencjały standardowe, wprowadzić równanie Nernsta (E=E_f⁰+[RT/(nF)ln[Ox]/[Red], E(V)=E_f⁰(V)+0.059/n*log[Ox]/[Red], E(mV)=E_f⁰(mV)+59/n*log[Ox]/[Red]. W ramach nauki pisania reakcji redoks wymagać przy każdym zadaniu dokładnie napisanej reakcji (nawet gdy nie jest to konieczne).

1. Oblicz potencjał, jaki przyjmuje elektroda platynowa zanurzona w roztworze o pH=2,00 zawierającym 0,0010 M Cr³⁺ i 0,010 M Cr₂O₇^2-. E_f^o(Cr₂O₇^2-/Cr³⁺)=1,33V. Proszę wyjaśnić wpływ pH na potencjał układu redoks.

2. Roztwór zawiera jony MnO₄^- (0.1 M), Mn²⁺ (10^{-5 M), H+} (10^{-3 M) oraz Ce4+} (10^{-4 M) i Ce3+} (0,1 M). Czy możliwe będzie w tych warunkach utlenienie Ce³⁺ nadmanganianem? Czy kierunek reakcji ulegnie zmianie jeśli [H⁺]=5 M? E_f⁰(MnO₄^-/Mn²⁺)=1.51 V, E_f⁰(Ce⁴⁺/Ce³⁺)=1.61 V (przy tej okazji proszę wyjaśnić przewidywanie kierunku przebiegu reakcji na podstawie wartości potencjałów E_f^o)

3. Do 20 ml 0,10 M roztworu Fe³⁺ dodano 80 ml 0,0050 M roztworu SnCl₂. Obliczyć potencjał redoks układu. E_f^o (Sn⁴⁺/Sn²⁺)=150 mV, E_f^o (Fe³⁺/Fe²⁺)=770 mV

ćwiczenia rachunkowe 6

Kompleksy, spektrofotometria

Proszę przypomnieć, co to jest związek kompleksowy (jon centralny otoczony ligandami) i podać definicję sumarycznej stałej trwałości ß_n (wyjaśnić znaczenie "n"). Kompleksy jonów metali z edta (EDTA) i ich najważniejsze własności. Typy zadań: obliczanie stężenia wolnych jonów z dysocjacji kompleksu, obliczanie stężenia kationów po reakcji kompleksowania, miareczkowania kompleksonometryczne.

Spektrofotometria: obowiązują wzory i znaczenie symboli: T=I/I₀×100%, A=lg(1/T), prawo Lamberta‑Beera A=εcl, proszę zwrócić uwagę na jednostki; najmniejszy błąd w oznaczeniu popełnia się, gdy 0,3<A<0,7.

1. Oblicz stężenia wszystkich jonów w 0,010 M roztworze K₃Fe(CN)₆. lgß₆=35,4

2. Oblicz stężenie wolnych jonów cynku, jeśli do 1000 ml buforu amonowego o pH=10,0 i stężeniu jonów amonu równym 0,10 M; dodano 1,0 ml 0.010M roztworu chlorku cynku. lgß₄ =9,06, pK_a jonu amonu=9,20

3. W 100 ml 0,0100 M roztworu chlorku cynku(II) rozpuszczono 4,48 Ndm³ gazowego amoniaku. Oblicz stężenie wolnych jonów Zn(II) w powstałej mieszaninie. logβ₄ = 9,06.

4. Do kolby o pojemności 100,2 ml wsypano pewną ilość tlenku cynku. Tlenek rozpuszczono następnie w kwasie solnym i kolbę dopelniono do kreski wodą. Z kolbki tej odpipetowano 4 próbki po 10,02 ml i zmiareczkowano je w środowisku buforu amonowego 0,05001 M roztworem EDTA. Uzyskano wyniki: 35,32; 36,19; 35,35; 35,29 ml. a) oblicz, ile mg tlenku cynku odważono do kolbki b) napisz jonowo wszystkie reakcje jakie przebiegają podczas tego oznaczenia. (Minimum 4 reakcje).

5. Oblicz stężenie jonów nadmanganianowych w roztworze, jeśli warstwa tego roztworu o grubosci 0,1 cm wykazuje absorbancję 0,31. Molowy współczynnik absorpcji wynosi 2400 M^-1×cm^-1.

6. Nikiel można oznaczyć spektrofotometrycznie w postaci kompleksu z dimetyloglioksymem. O jakiej grubości kuwetę wybierzesz: 0,1; 1,0; czy 2,0 cm do dokładnego oznaczenia ok. 10^{-5 M roztworu niklu(II).} ε=15000 M^-1×cm^-1