Esercizio svolto di chimica n.1

Esercizio 1

Calcolare quanti ml di una soluzione di NaOH 0,2 M,

devono essere mescolati con

100 ml di una soluzione di CH₃COOH 0,2 M,

affinché il pH della soluzione risultante sia 4,05.

Ka di CH3COOH = 1,8 ·10-5.

Innanzi tutto trascuri, ai fini del pH, lo ione Na⁺, in quanto “ione spettatore nel pH”; cioè essendo Na⁺ derivante dalla base forte NaOH, secondo la reazione “a freccia unica” : NaOH--> Na⁺ + OH^- , non sarà possibile la reazione inversa, cioè non sarà possibile che Na⁺ dia un qualsivoglia contributo al pH della soluzione.

Quindi ti rmangono in soluzione, l'acido debole CH₃COOH, e OH^- , la base più forte che ci sia,

i quali reagiscono tra loro secondo la seguente reazione di neutralizzazione :

_________CH3COOH____+____OH-__--->__CH3COO-__+__H2O

moli iniz.0,2m·0,1L=0,02n____0,2M·V_________--
__________eccesso__________difetto

moli finali___0,02-0,2V________---___________0,2V____________

(devi presupporre in difetto OH-, in quanto dal testo dell'esercizio si sa che il pH della soluzione poi risultante dovrà essere acido!)
Quindi metti le due specie rimaste alla fine della neutralizzazione,

CH3COOH e CH3COO-,

in un unico equilibrio in cui siano coinvolte entrambe in soluzione acquosa,

e questo è l'equilibrio di dissociazione di CH3COOH:

________CH3COOH____+__H2O_<=>___CH3COO-__+___H3O+

Miniz:__0,02-0,2V/Vtot._______________0,2V/Vtot.________--

Mequil.0,02-0,2V/Vtot.-x______________0,2V/Vtot.+x_____x=10-4,05(dal pH dato 4,05!)

[questa è una soluzione tampone, in cui cioè hai la presenza contemporanea dei 2 coniugati,

l'acido debole CH3COOH, ed il suo anione coniugato CH3COO-]
V incognito è il volume della soluzione di NaOH da trovare,
Vtot. Chiaram.= 0,1L+V

trascuri -x e +x perché piccole rispetto alle Miniziali, e hai:
Ka=1,8·10-5= 0,2V/Vtot. · 10-4,05/ 0,02-0,2V/Vtot. (si elide Vtot.)
1,8·10-5·(0,02-0,2V) = 1,78·10-5V
3,6·10-7-3,6·10-6V =1,78·10-5V

3,6·10-7= 2,14·10-5V
V=0,0168 litri = 16,8 ml