Esercizi svolti di Chimica analitica

23/10/2020

1) Abbiamo una soluzione formata da 0.5 gr di KMnO₄ (permaganato di potassio) che vengono sciolti in acqua. Il volume di questa soluzione viene portato a 250 ml. Di questa soluzione, che chiamiamo S₁, faccio un prelievo di 1 ml e lo diluisco a 500 ml (S₂). Di questa soluzione S₂, prelevo 10 ml e li porto a 250 ml (S₃). Calcola la molarità della soluzione finale (a) e la quantità in grammi di KMnO₄ nella soluzione finale (b). (PM KMnO₄ = 158,034)

a)

0,5 / 158,04 = 3,16 · 10^-3 mol KMnO₄

3,16 · 10^-3 mol = 0,0127 M (concentrazione S₁ 0,25 l)

Faccio una diluizione ... C₁ · V₁ = C₂ · V₂

0,0127 mol/l · 1 · x = 500 ml

x = 0,0127 · 2,53 · 10^-5 M (concentrazione S₁ S₂)

Faccio lo stesso cose per il 10 ml

2,53 · 10^-5 · 10 = x · 230

x = 2,53 · 10^-5 · 10 / 250 = 1,012 · 10^-6 M (concentrazione S₁ finale)

b) 1,012 · 10^-6 mol/l · 0,250 l (S₃) = 2,53 · 10^-7 mol KMnO₄

2,53 · 10^-7 · 158,034 = 4,10^-5 gr KMnO₄

Calcola il pH di una soluzione al 3% p/p di acido ascorbico (HA) che ha una densità di 1,08 g/ml, un P.M. = 176,1 (K_a = 6,8·10^-5)

176,1 = 0,03 mol HA (indico qs sh)

100 42,38 mol shz

1,08

M_HA = 0,045 = 0,486 M

0,09239

Vediamo gli equilibri in soluzione. Il pH dipende del contributo dell’acido debole:

HA ⇄ H⁺ + A^- K_a : [H⁺] [A^-]

                          [HA]

H₂O ⇄ H⁺ + OH^- V_overso [H⁺] [OH^-]

C_a = [HA]

[H⁺] = [A^-] L’eq. è spostato a sx

K_a = [H⁺][A^-]= [H⁺]² = √K_a · C_a = 5,75 · 10^-3 M → pH = -log (H⁺) = 2,24

   [HA]                   C_a

BILANCIAMENTO DI CARICA

[H⁺] = [A^-] + [OH^-]

[A^-] - [H⁺] [OH^-] trascurato

BILANCIAMENTO DI MASSA

   C_a = [HA] + [A^-]

        HA = C_a - [A^-]

Controlliamo che le approssimazioni siano corrette

K_a [H⁺][A^-] = [H⁺]² = √K_a · C_a = 5,75 · 10^-3

   [HA]         C_a

[A^-] = 5,75·10^-3 · 10^-7 ≈ 5,75 · 10^-3 OK!

(HA) · C_a - [A^-] → [HA] = 0,486 - 5,75 · 10^-3 appross 4,86 ·10^-3 = 5,75 · 10^-3

[A^-] + [H⁺] → [HA] = C_a - [A^-] = C_a - [H⁺]

K_a = [H⁺][A^-]= [H⁺]² - K_a (C_a - [H⁺]) = [H⁺]² + [H⁺]² + K_a - K_a · C_a = 0

      [HA]

[H⁺]² = [H⁺]² - 0    = 5,74 · 10

                    pH ≈ 2,24

   ↘                  passo approssimato

2) Calcola il pH di 1 L di HCOOH 0,25 M, a cui vengono addizionati 8,42 g

di KOH. (Ka = 2,1 · 10^-4; PM: 56)

HCOOH + KOH ⇌ HCOOK + H₂O

0,25 0,15

eq ----- ----- 0,15

[H⁺] = (K_an_a)/n_s → pH = 3,87

1 L HCOOH + 14,03 g KOH

HCOOH + KOH ⇌ HCOOK + H₂O

0,25 0,25

eq ---- ----- 0,25

HCOOH + H₂O ⇌ HCOO^- + OH^-

C_s = 0,25 = 0,25 M

--------------------------1 L

[H⁺] = √((K_WK_a)/C_s) → pH = 8,33

3) Calcola il pH di una soluzione che ottengo mescolando 25 mL AcOH 1,7 · 10^-5 M

(K_a = 1,8 · 10^-5) e 75 mL di HCN 2,8 · 10^-2 M (K_a = 4 · 10^-10)

AcOH ⇌ AcO^- + H⁺

K_a1 = [AcO^-][H⁺]/[AcOH] = D [AcO^-] = V_i [AcOH]/[H⁺]

HCN ⇌ CN^- + H⁺

K_a2 = [CN^-][H⁺]/[HCN] 0 [CN^-] = V_i[HCN]/[H⁺]

H₂O ⇌ H⁺ + OH^-

K_w = [H⁺][OH^-]

CARICA

[H⁺] = [AcO^-] + [CN^-] + [OH^-]

C_s = (AcOH) C₂ = (HCN)

[H⁺] = K_a1 C₁ K_a2 C₂ = D ([H⁺])²

K_a 1 C₁ + K_a2 C₂ ⇒ √(K_a1 C_a + [H⁺])

C_a 1 · 7·10^-5, 0,025 = 4,25 · 10^-6

C_a 2 · 1,8·10^-2, 0,075/1 = 2,1 · 10^-2

[H⁺] = 9,2 · 10^-6 → pH = 5,03

3) Calcola i grammi di AgCl che si sciolgono in 0,5 l di NaCl 10^-3M (Kps = 1,2.10^-10).

AgCl ↔ Ag⁺ + Cl^-

Kps = [Ag⁺] [Cl^-]

Kps = n (Na 10^-3)

Kps = n (10^-2)

[Ag⁺] = 1,2.10^-7

1,2.10^-7 * 0,5 L = 6.10^-8 mol Ag⁺

6.10^-8 * 143,32 = 8,6.10^-6 g

4) Calcola il volume di HCl 30 % p/p da aggiungere a 10 ml di HCl al 36 % p/v per ottenere una soluzione al 25 % p/v HCl.

10x + 10.36 = y 25 → 10x + 360 = 250 + 25x

x + 10 = y

15x = 110 → x = 110 / 15 = 7,33 ml

7,33 + 10 = 17,33 Vtot HCl 25%

5) Calcola la solubilità moli/l di Fe(OH)₃ (Kps = 1,1.10^-36), in acqua e in un soluzione tampone a pH 4.

Fe³⁺ + 3OH^- ↔ Fe(OH)₃

Kps = [Fe³⁺] [OH^-]³

Kps : 1 (3x)³ = 27x⁴

x = 4√^Kps/27 = 4.49.10^-9 = [Fe³⁺] non è corretto così...

3.4.49.10^-9 = 1,37.10^-9 ← [OH^-]

7) Calcola il potenziale nelle seguenti condizioni:

Elettrodo inverso

• a) Cu(NO₃)₂ 0,044 M
• NaCl 0,0780 M
• CaCO₃ Kps = 4,9·10^-9
• Cu e₂/Cu = 0,34 V
• NaOH 0,044 M
• CuOH Kps = 10^-10
• Cu e₂+/Cu = 0,32 V

a) Cu²⁺ + 2e^- ⟶ Cu⁰

E⁰ = 0,34 V

E = 0,34 + 0,0592/2 log 0,44 = 0,299 ≈ 0,30 V

b) Cu⁰ + Cl^- ⟶ CuCl ↔

0,0780 M

Kps = [Cu⁺][Ce^-] ⟶ [Cu⁺] = Kps/[Ce^-] = 4,9·10^-9/0,0780 = 2,53·10^-6

E = 0,52 + 0,0592/1 log 2,53·10^-6 = 0,19 V

c) Cu²⁺ + 2OH^- ⟷ Cu(OH)₂

Kps = [Cu²⁺][OH^-]²

10^-10 = x(0,044)² = x

x = 10^-10/(0,044)² = 5,17·10^-8

Cu²⁺ + 2e^- ⟶ Cu⁰

E = 0,34 + 0,0592/2 log (5,17·10^-8) = 0,13 V