problema pH acido forte e base debole NH3 + HCl ---> NH4Cl + H2O

Ho 2 soluzioni da mescolare V1=25cm^3 e M1= 0.0873M NH3. V2= 25cm^3 e M2= 0.0915 M. kb NH3= 1.8*10^-5. Calcola il pH. NH3 + HCl ---> NH4Cl + H2O Calcolo le moli di NH3= 2.2*10^-3 moli. Calcolo le moli di HCl= 2.3*10^-3 moli. HCl reagente in eccesso e NH3 limitante. HCl è presente in quantità di 1.0*10^-4 moli. NH4^+= 2.2*10^-3 moli.  Quindi la concentrazione di H^+ è determinata sia da HCl che da NH4^+. H^+= 1.0*10^-4/5.0*10^-2= 2.0*10^-3 2.70 Non so se sia corretto?

La prima parte è corretta, la seconda no.

In ogni caso, non puoi sommare mele, [NH4+] acido debole, con pere, [H3O+] acido forte.

quindi devo fare sempre il scondo passaggio? Cioè di considerare la reazione di equilibrio? Non posso considerare solo il contributo di H^+, trascurando NH4^+ dall'inizio?

Prova a risponderti da sola risolvendo, se vuoi, quest'altro esercizio:

Si mescolano:

- 100 mL di 3-nitroanilina (C6H4(NH2)(NO2), Kb = 2,94·10^-12) 0,800 M

- con 400 mL di HCl 0,250 M.

Calcolare il pH della soluzione risultante.

grazie per avermi mandato l'esercizio, lo svolgerò con molto piacere perchè mi aiuta ad allenarmi.

Moli HCl= 0.100 moli

Moli Nitroanilina= 0.08 moli

HCl è in eccesso mentre nitroanilina è limitante.

Moli HCl= 0.02 moli

Moli C6H4NO2NH3^+= 0.08 moli.

Volume totale= 0.5 L

C6H4NO2NH3^+ + H2O --><-- C6H4NO2NH2 + H3O^+

0.16 0 0.04

-x x +x

0.16-x x 0.04+x

Ottengo H^+= 2.24*10^-9

H^+= 0.04+2.24*10^-9= 0.04

pH= 1.40

Il pH è determinato solo dagli ioni idrogeno che provengono da HCl, l'acido coniugato è trascurabile essendo molto minore .

Grazie

Sbagli i calcoli ancora una volta.

Ka = 10^-14/2,94·10^-12 = 3,40·10^-3

3,40·10^-3 = [x(0,0400 + x)] / (0,160 - x)

Prova a risolvere adesso.

ho sbagliato a leggere il testo, ho scambiato kb per ka, scusate tanto...

Mi risulta dai calcoli e dalle approssimazioni:

H^+ = 0.04213

Il contributo dato dall'acido coniugato è minore, rispetto a quell'altro.

pH=1.38.

Va bene? Spero di non aver sbagliato i calcoli nuovamente

Sì, li hai sbagliati ancora.

Non capisco quali approssimazioni tu abbia fatto; non se ne possono fare, bisogna per forza risolvere un'equazione di secondo grado.

3,40·10^-3 = [x(0,0400 + x)] / (0,160 - x)

5,44·10^-4 - 3,40·10^-3x = 0,0400x + x^2

x^2 + 0,0434x - 5,44·10^-4 = 0

Risolvendo l'equazione di secondo grado si ha:

x = [H3O+] da NH4+ = 0,0102 mol/L

[H3O+] totali = [H3O+] da HCl + [H3O+] da NH4+

[H3O+] totali = 0,0400 + 0,0102 = 0,0502 mol/L

pH = 1,30

Come commenti il risultato rispetto all'esercizio postato da te???

A cosa è dovuta la differenza???

io prima avevo non considerato l'equazione di secondo grado, pensando che essendo il risultato minore delle concentrazioni di H^+ e dell'acido coniugato, potevo non risolvere l'equazione di secondo grado e considerarla di primo grado. Comunque ripetendo i calcoli mi trovo con il risultato, ma non capisco perchè non possa elidere l'equazione di secondo grado, visto che il risultato ottenuto (1.25*10^-2*10^-2) è minore delle concentrazioni di H^+ e dell'acido coniugato. Grazie e scusate il disturbo

Quale equazione hai risolto tu??? Continuo a non capire.

allora ripeto tutti i passaggi:

5.4*10^-4= x(0.0400+x)/(0.160-x)

8.64*10^-5-5.4*10^-4x=0.0400x+x^2

Qui nell'altro esercizio (precedente) ho risolto un'equazione di primo e non di secondo grado, eliminando x^2.

0.04054x=0.0000864

2.13*10^-3 di H^+ che confrontandoli con le concentrazioni 0.0400 e 0.160 trovo che il valore ottenuto è minore, quindi l'approssimazione di eliminazione dell'equazione di secondo grado è giusta.

H^+= 0.0400 + 2.13*10^-3= 0.042.

pH= 1.38.

Ho capito di aver sbagliato, ma non capisco perchè nel primo esercizio eliminando l'equazione di secondo grado il risultato sia corretto e perchè qui no, grazie e scusate il disturbo, la ringrazio ulteriormente perchè sto capendo molte cose di cui avevo dubbi risolvendo questi esercizi

Help!!!

A parte il fatto che la Ka non è 5,4·10^-4 ma 3,40·10^-3, è sbagliato eliminare X^2.

Posso al limite capire di trascurare la x come termine additivo e sottrattivo al numeratore e al denominatore, per cui l'equazione da risolvere diventa:

3,40·10^-3 = [x(0,0400 + x)] / (0,160 - x)

3,40·10^-3 = 0,0400x / 0,160

5,44·10^-4 = 0,0400x

x = [H3O+] da acido debole = 0,0136 mol/L

Una volta trovato il valore di x bisogna comprendere se l'approssimazione fatta ha senso:

0,0400 + 0,0136 = 0,0536 mol/L

0,160 - 0,0136 = 0,146 mol/L

Non è possibile trascurare la x rispetto alle concentrazioni iniziali dell'acido debole e dell'acido forte, di conseguenza bisogna risolvere l'equazione di secondo grado.

Questo perché la base debole iniziale è debolissima, di conseguenza il suo acido coniugato non è eccessivamente debole, quindi in presenza di un acido forte libera una quantità non trascurabile di ioni H3O+.

Torniamo all'esercizio da te postato all'inizio della discussione.

Abbiamo:

5,56·10^-10 = [x(2,10·10^-3 + x)] / (4,37·10^-2 - x)

Trascuriamo la x:

5,56·10^-10 = [x(2,10·10^-3 + x)] / (4,37·10^-2 - x)

5,56·10^-10 = 2,10·10^-3x / 4,37·10^-2

2,43·10^-11 = 2,10·10^-3x

x = = [H3O+] da acido debole = 1,15·10^-8 mol/L

Una volta trovato il valore di x bisogna comprendere se l'approssimazione fatta ha senso:

2,10·10^-3 + 1,15·10^-8 = 2,10·10^-3 mol/L

4,37·10^-2 - 1,15·10^-8 = 4,37·10^-2 mol/L

In questo caso l'approssimazione è valida.

Questo perché la base debole iniziale è mediamente debole, di conseguenza il suo acido coniugato non è debolissimo, quindi in presenza di un acido forte libera una quantità trascurabile di ioni H3O+.

grazie mille, ho capito. Non avevo capito l'approssimazione quando bisognava farla. In pratica posso approssimare soltanto quando la concentrazione x è minore delle concentrazioni iniziali - finale, il risultato ottenuto deve essere sempre superiore alla x giusto? Grazie

Si può approssimare quando:

[H3O+] da acido forte / [H3O+] da acido debole ≥ 10^2

Esempi

[H3O+] da acido debole = 0,0136 mol/L

[H3O+] da acido forte = 0,0400 mol/L

0,0400 / 0,0136 = 2,9 < 10^2

Non si può approssimare.

[H3O+] da acido debole = 1,15·10^-8 mol/L

[H3O+] da acido forte = 2,10·10^-3 mol/L

2,10·10^-3 / 1,15·10^-3 = 1,8·10^5 > 10^2

Si può approssimare.

capito, grazie mille per le spiegazioni esaustive. ho segnato tutto. Provo ad allenarmi con altri esercizi