Lina ha completato il testo del problema… e ne ha aggiunto un altro!

Buongiorno prof.; ho difficoltà con questi esercizi.

1.     Calcolare la concentrazione molare dello ione cloruro in una soluzione ottenuta mescolando 250 mL di cloruro di sodio 0,010 M con 150 mL di cloruro di bario 0,020 M.

2.     0,060 moli di NaOH  e 0,140 moli di NH₄Cl (K_a NH₄⁺ = 5,6×10^-10) vengono sciolte in 2,00 L di acqua. Stabilire se si tratta di soluzione tampone e calcolare il pH.

Vediamo le soluzioni:

1.     È necessario prima di tutto scrivere le formule dei soluti e le rispettive reazioni di dissociazione; si calcola poi il numero di moli di ioni cloruro presenti in ciascuna delle due soluzioni, si sommano e, tenendo conto del volume complessivo in cui gli ioni cloruro sono dispersi, si determina la loro concentrazione molare. Pertanto:

NaCl_(s) → Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)            BaCl_2(s) → Ba²⁺_(aq) +  2Cl^-_(aq)     

nNaCl = M×V = 0,010 mol/L×0,250 L = 2,50×10^-3 mol = nCl^-_NaCl

nBaCl₂ = M×V = 0,020 mol/L×0,150 L = 3,00×10^-3 mol           nCl^-_BaCl2 = 2×nBaCl₂ = 6,00×10^-3 mol    

nCl^-_totale = nCl^-_NaCl + nCl^-_BaCl2 = 2,50×10^-3 mol + 6,00×10^-3 mol =  8,50×10^-3 mol          

V_totale = 250 mL + 150 mL = 400 mL = 0,400 L

[Cl^-] = n/V = 8,50×10^-3 mol/0,400 L = 2,13×10^-2 mol/L                   

2.     Quando il cloruro d’ammonio si scioglie in acqua, dissocia in ioni NH₄⁺ e Cl^-; lo ione ammonio è una specie acida ed è in grado di reagire con gli ioni OH^- liberati in soluzione dall’idrossido di sodio, NaOH. L’equazione di reazione è

NH₄⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O

Poiché 0,060 moli di NaOH liberano in soluzione 0,060 moli di ioni OH^-, queste reagiscono con altrettante moli di ioni ammonio che si trasformano in 0,060 moli di NH₃; le restanti moli di ioni ammonio, pari a (0,140 – 0,060) = 0,080 mol, rimangono invece inalterate in soluzione. In soluzione è quindi presente la coppia acido-base coniugata NH₄⁺/NH₃, in cui entrambe le specie sono deboli e miscelate in rapporto pari a 1,33 (0,08 mol/0,06 mol = 1,33), valore compreso tra 0,1 e 10. Tale soluzione è pertanto una soluzione tampone, il cui pH si calcola a partire dalla seguente relazione:

[H⁺] = K_a×nNH₄⁺/nNH₃ = 5,6×10^-10×0,08/0,06 = 7,47×10^-10      pH = -log 7,47×10^-10 = 9,13

In conclusione, la soluzione è effettivamente un tampone il cui pH è basico e vale 9,13.