Βοήθημα Γ Λυκείου "Γενική Χημεία Γ Λυκείου Κατευθ." Επίδραση Κοινού Ιόντος

Βοήθημα Χημείας Γ Λυκείου

"Γενική Χημεία Γ Λυκείου Θετ. Κατ." Κ. Καλαματιανός - Επίδραση Κοινού Ιόντος

Οι ασκήσεις στο άρθρο αυτό προέρχονται από την ενότητα 2.1.4 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» - Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks  

 Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

 Διατίθεται επίσης στα εξής  βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων): Ιανός (Αθήνα – Θεσ/νικη), Κορφιάτης,  Πατάκης,  Αναστασάκης,  Βιβλιοχώρα.

Άσκηση – Παράδειγμα  #2-28  

Nα υπολογισθεί το pH σε διάλυμα που προκύπτει από την ανάμειξη 30 cm³ διαλύματος ΗCl 1M και 30 cm³ διαλύματος ΝΗ₃ 2Μ. Κατά την ανάμειξη δεν μεταβάλλεται ο συνολικός όγκος (δίνεται k_b ≈ 10^-5) 

  Λύση:

 Aρχικά δεν φαίνεται ότι πρόκειται για άσκηση ασθενούς βάσης και άλατός της με το οποίο έχει κοινό ιόν. Η αντίδραση όμως του ισχυρού οξέος ΗCl με την ασθενή βάση ΝΗ₃ δίνει το άλας ΝΗ₄Cl το οποίο ιοντίζεται πλήρως στο νερό σε ΝΗ₄⁺ και Cl^-. Εάν μετά την αντίδραση οξέος και βάσης υπάρχει στο διάλυμα και NH₃ που δεν έχει αντιδράσει τότε οι κύριες ουσίες στο διάλυμα θα είναι NH₃ και ΝΗ₄Cl. Στην περίπτωση αυτή έχουμε μία άσκηση ασθενούς βάσης και άλατός της με κοινό ιόν το ΝΗ₄⁺ και ακολουθούμε την Μεθοδολογία #5. Διαφορετικά μπορούμε να θεωρήσουμε ότι έχουμε μία άσκηση άλατος που προκύπτει από την αντίδραση ισχυρού οξέος και ασθενούς βάσης που υδρολύεται και ακολουθούμε την Μεθοδολογία #3 στην σελίδ 249 . Τα αρχικά όμως βήματα και στις δύο περιπτώσεις είναι ίδια.

ΒΗΜΑ 1: Γράφουμε τα δεδομένα και τα ζητούμενα της άσκησης:

ΔΕΔΟΜΕΝΑ	VHCl = 30 cm3  VNH3 = 30 cm3  [ΗCl] = 1M, [ΝΗ3 ] = 2Μ   kb = kΝΗ3 ≈ 10-5
ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ	pH = ;

ΒΗΜΑ 2: Γράφουμε τις σχέσεις που συνδέουν τα δεδομένα και τα ζητούμενα:

 α) Οι σχέσεις που συνδέουν τα δεδομένα με τα ζητούμενα είναι: 

pOH = -log[OH^-]   (1)  και  

pH + pOH = 14     (2)

O όγκος του διαλύματος V_Δ μετά την ανάμειξη είναι:

V_Δ = V_HCl  + VNH₃ = 30 cm³ + 30 cm³ = 60 cm³    (3) 

Τα mol του HCl και της NH₃ στο διάλυμα των 60 cm³ που προκύπτει από την ανάμειξή  τους υπολογίζονται ως εξής: Υπολογίζουμε τα mol του «καθαρού» ΗCl στα 30 cm³ διαλύματος ΗCl 1M είναι:

Στα 1000 cm³ διαλύματος ΗCl υπάρχει 1 mol «καθαρού» ΗCl   

 Στα 30  cm³ διαλύματος ΗCl υπάρχει  α = ; mol «καθαρού» ΗCl

 α = 3 . 10^-2 mol «καθαρού» ΗCl

Eπομένως: Τα mol του HCl n_HCl  στο διάλυμα των 60 cm³  = 3 . 10^-2 mol    (4)

Τα mol της NH₃  nNH₃ στο διάλυμα των 60 cm³  = 6 . 10^-2 mol    (5)

Η αντίδραση του HCl με την NH₃ δίνεται από: 

                              ΗCl  +  NH₃    →       NH₄⁺  +   Cl^-   (6)                      

  -0,03 mol   -0,03 mol         0,03 mol  0,03 mol

Από την παραπάνω αντίδραση φαίνεται ότι παράγονται 0,03 mol NH₄Cl το οποίο ιοντίζεται πλήρως σε NH₄⁺ και Cl^-.Aπό τις (4), (5) και (6) προκύπτει ότι η NH₃ βρίσκεται σε περίσσεια καθώς 3 . 10^-2 mol mol HCl αντιδρούν πλήρως με 3 . 10^-2 mol NH₃. Τα mol της NH₃ σε περίσσεια, δηλαδή τα mol της NH₃ που δεν αντιδρούν είναι:nNH₃ στο διάλυμα των 60 cm³  σε περίσσεια = 6 . 10^-2 mol - 3 . 10^-2 mol= 3 . 10^-2 mol NH₃

H συγκέντρωση της NH₃ στο διάλυμα των 60 cm³  είναι:

   Στα 60 cm³ διαλύματος υπάρχουν 0,03 mol NH₃

  “   1000 cm³ διαλύματος υπάρχουν   z = ; mol NH₃

z = [NH₃] = 0,5 M  (7)

Όμοια από την (6) προκύπτει ότι η:

 [NH₄Cl] = 0,5 M στο διάλυμα των 60 cm³   (8)

Επομένως το πρόβλημα ανάγεται στην περίπτωση διαλύματος που περιέχει  ασθενή βάση (την NH₃) με συγκέντρωση [NH₃] = 0,5 M και το άλας της [NH₄Cl] = 0,5 M  με το οποίο έχει κοινό ιόν (επίδραση κοινού ιόντος) το NH₄⁺ (θυμηθείτε ότι η NH₃ αντιδρά με το νερό και δίνει επίσης NH₄⁺). Επομένως ακολουθούμε την Μεθοδολογία #5.

β) Oι κύριες ουσίες επομένως στο διάλυμα είναι: NH₃ (ασθενής βάση) και το  NH₄Cl το οποίο ιοντίζεται πλήρως στο νερό και δίνει NH₄⁺ (συμπεριφέρεται σαν οξύ στην αντίδρασή του με το νερό) και Cl^- (δεν αντιδρά με το νερό).

γ) Η αντίδραση ιοντισμού του άλατος NH₄Cl  δίνεται από:

                                       NH₄Cl           →            NH₄⁺  +     Cl^-     (9)

                                      -0,5 mol/ℓ                 +0,5 mol/ℓ    +0,5 mol/ℓ

Η αντίδραση ιοντισμού της NH₃ στο νερό δίνεται από:

NH₃   +   H₂O   =     NH₄⁺   +  ΟΗ^-  (10)

H (10) είναι η σημαντικότερη αντίδραση ισορροπίας η οποία καθορίζει το pH του διαλύματος στην άσκηση (k_b = kΝΗ₃ ≈ 10^-5).

Υπάρχει και η ισορροπία αυτοϊοντισμού του νερού η οποία γίνεται ταυτόχρονα αλλά η σταθερά ισορροπίας k_w = 10^-14 υποδηλώνει ότι το νερό είναι πολύ ασθενέστερη βάση από την NH₃ και επομένως η αντίδραση αυτή δεν καθορίζει το pH στην συγκεκριμένη άσκηση.

δ) Έστω χ mol/ℓ από την NH₃ ιοντίζονται. Ο πίνακας με τις αρχικές και τελικές συγκεντρώσεις των ουσιών στην ισορροπία είναι:

                               NH₃   +  H₂O         →       NH₄⁺   +    ΟΗ^-   (10)

Αρχικά	0,5 Μ	0,5 Μ	0
Μεταβολή	-x M	+x Μ	+x M
Τελικά(στην xημική ισορροπία)	(0,5–x) M	(0,5+x) M	x M

 ε) Για την σταθερά ιοντισμού της NH₃ ισχύει:

k_b = kΝΗ₃ = [NH₄⁺] . [ΟΗ^-] / [NH₃] = 10^-5        (11)

ΒΗΜΑ 3: Aπό την σχέση (11) και τις συγκεντρώσεις στην χημική ισορροπία από τον πίνακα:

k_b = kΝΗ₃ = [NH₄⁺] . [ΟΗ^-] / [NH₃] =10^-5   και  k_b = kΝΗ₃ = (0,5+x) . x / (0,5–x) =10^-5    και k_b = kΝΗ₃ = 0,5 . x / 0,5 = 10^-5  Then  x = [ΟΗ^-] = 10^-5 M     (12) 

Σημείωση: Το 0,5+x ≈ 0,5  και το 0,5-x ≈ 0,5  αφού k_b/c = 10^-5 /5 .10^-1 < 10^-2

Eπομένως από την (1) και την (12) έχουμε:  pOH = -log[OH^-] = -log(10^-5) = 5    (13)

ΒΗΜΑ 4: Eπομένως  απο την (2) και την (13) έχουμε:  pH = 14 – pOH = 14 – 5 = 9  

Όμοιες ασκήσεις: 190, 191 

Στο video που ακολουθεί παρουσιάζεται μια ακόμη άσκηση σχετική με την επίδραση κοινού ιόντος και δίνεται η λύση της εφαρμόζοντας την παραπάνω μεθοδολογία:

 

---

Σχετικές Ιστοσελίδες

Ασθενή Οξέα και Βάσεις

Επίδραση Κοινού Ιόντος - Ασκήσεις και Μεθοδολογία

Επίδραση Κοινού Ιόντος (video)

 

---

Λέξεις - Κλειδιά

επίδραση κοινού ιόντος, σταθερά ιοντισμού, βιβλίο-βοήθημα χημείας γ λυκείου "Γενική Χημεία" Κ. Καλαματιανός, πανελλαδικές εξετάσεις θέματα χημείας, μεθοδολογία ασκήσεων χημείας γ λυκείου, θεωρία χημείας γ λυκείου, pH σε διάλυμα

 

---

Χημεια Γ Λυκειου Ασθενή Οξέα & Βάσεις "Γενική Χημεία Γ Λυκείου" Κ. Καλαματιανός

Η άσκηση στο άρθρο αυτό προέρχεται από την ενότητα 2.1.3 του βιβλίου «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» - Κ. Καλαματιανός. Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks

 
Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

 

Το βιβλίο διατίθεται επίσης στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων): Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα – Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Πατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), "Βιβλιοεπιλογή" Γ.Χ. Αναστασάκης, Σ. Μαρίνης (Σόλωνος 76, Αθήνα), Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα).

Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων). Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ. Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός Ελλάδας για απλό δέμα.

https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

Άσκηση – Παράδειγμα #2-5

Ποιος είναι ο βαθμός διαστάσεως του οξικού οξέος (ΗC₂H₃O₂) στις παρακάτω συγκεντρώσεις και σε θερμοκρασία 25 °C; α) 1 Μ β) 0,1 Μ γ) 0,01 Μ Δίνεται ότι η k_a≈ 1,8 . 10^-5 και (1,8)^1/2 = 1,3 και (10^-5) ^1/2 = 3,2 . 10^-3 και (10^-7) ^1/2 = 3,2 . 10^-4

 Λύση

Το οξικό οξύ είναι ένα ασθενές οξύ στο νερό. Αυτό υποδηλώνει και η σταθερά ιοντισμού του(k_α<1). H αντίδραση ιοντισμού του οξικού οξέος στο νερό δίνεται από:

ΗC₂H₃O₂ + H₂O = H₃O⁺ + C₂H₃O₂^-

Σε όλες τις περιπτώσεις μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το ΗC₂H₃O₂ ως ασθενές οξύ ιοντίζεται ελάχιστα και ότι πρακτικά η αρχική του συγκέντρωση δεν μεταβάλλεται. Έτσι:

α) Γράφουμε την αντίδραση και τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και προϊόντων:

ΗC₂H₃O₂ + H₂O = H₃O⁺ + C₂H₃O₂^-

Αρχικά	1 Μ		0	0	Οι αρχικές συγκεντρώσεις
Μεταβολή	-x M		+x M	+x M	Έστω ότι xmol αντέδρασαν
Στην χημ. ισορροπία	(1-x) M ≈ 1 M		(0+x) = x M	(0+x) = x M	Θεωρούμε ότι τα xmol που αντέδρασαν είναι x<<1 και ότι (1-x) M ≈ 1 M

Αντικαθιστώντας στην σταθερά ιοντισμού τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και προϊόντων στην ισορροπία έχουμε:

k_a= [H₃O⁺] [C₂H₃O₂^-] / [ΗC₂H₃O₂] = x . x / 1 = 1,8 . 10^-5

x² = 1,8 . 10^-5 και επομένως x = [H₃O⁺] = [C₂H₃O₂^-] = (1,8)^1/2 . (10^-5)^1/2 ≈ 4,2 . 10^-3 M

Aπό την σχέση [2.1] για τον βαθμό διάστασης (α) βρίσκουμε:

α = [διιστάμενα mol ηλεκτρολύτη στο H₂O / συνολικά mol του ηλεκτρολύτη στο Η₂O] =  4,2 . 10^-3 mol [H₃O⁺] /ℓ / 1 mol ΗC₂H₃O₂/ℓ = 4,2 . 10^-3

Για την ερώτηση β δες εδώ. Για την ερώτηση γ η λύση δίνεται εδώ.

Στο video που ακολουθεί παρουσιάζεται η λύση άσκησης σε ασθενή οξέα όπου το pH του διαλύματος και η αρχική του συγκέντρωση είναι γνωστή και ζητείται η σταθερά ιοντισμού Κα του οξέος:

---

---

Βιβλίο - Βοήθημα Χημείας Γ Λυκείου "Γενική Χημεία Γ Λυκείου Κατεύθυνσης" - Κ. Καλαματιανός Ισχυρά - Οξέα και Βάσεις

"Γενικη Χημεια Γ Λυκειου Κατευθυνσης" - Κ. Καλαματιανος Ισχυρα - Οξεα και Βάσεις

Το βιβλίο-βοήθημα "Γενική Χημεία για την Γ΄ Λυκείου" περιλαμβάνει την θεωρία (αναλυτικά και συνοπτικά) αλλά και πληθώρα μεθοδολογικά λυμένων ασκήσεων ώστε να βοηθήσει τον υποψήφιο στις επαναλήψεις της ύλης για τις πανελλαδικές εξετάσεις.

Σχήμα  20,5 x 29,2

Eξώφυλλο / Εσωτερικό : Τετραχρωμία

Σελίδες: 417

ΙSBN 978-960-93-2031-3

  Το βιβλίο απευθύνεται κυρίως στο υποψήφιο για την τριτοβάθμια εκπαίδευση αλλά και σε όσους ενδιαφέρονται να καταλάβουν ή να θυμηθούν βασικές έννοιες στην Χημεία και περιλαμβάνει:

• Όλη την αντίστοιχη θεωρία του σχολικού βιβλίου ενότητα προς ενότητα. Η ύλη παρουσιάζεται αναλυτικά, χωρίς λογικά άλματα και σε μορφή συζήτησης (με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή, με ερωτήσεις-απαντήσεις, επεξηγήσεις καθώς και με λυμένα παραδείγματα ασκήσεων). Στόχος είναι να μπορούν να προσεγγίσουν νοηματικά την ύλη με μεγαλύτερη ευκολία οι αναγνώστες
• Περισσότερα από 80 σχήματα/εικόνες έτσι ώστε να διευκολύνεται η κατανόηση, η σύνδεση και η αναπαράσταση των εννοιών που υπάρχουν στο κείμενο
• Την θεωρία των ενοτήτων παρουσιασμένη και με συνοπτικό τρόπο σε μία σελίδα σε μορφή διαγραμμάτων ροής (για την επανάληψη της ύλης κάθε ενότητας).
• Την ύλη προηγούμενων τάξεων που θεωρείται απαραίτητη για την κατανόηση των ενοτήτων (δίνεται με μορφή ενθέτου θεωρίας και με συνοπτικό τρόπο)
• Μεγάλο αριθμό μεθοδολογικά λυμένων ασκήσεων (400 λυμένες ασκήσεις βήμα-βήμα) ώστε να βοηθηθεί η εμπέδωση της ύλης κάθε ενότητας ή ομάδας συγγενών ενοτήτων  Συμπεριλαμβάνονται θέματα των πανελλαδικών εξετάσεων της τελευταίας δεκαετίας
• Λυμένες ασκήσεις - παραδείγματα στο τέλος κάθε ενότητας και η διασύνδεσή τους με αντίστοιχες ασκήσεις στο τέλος κάθε κεφαλαίου

Στο παρακάτω video παρουσιάζεται η λύση μιας άσκησης σχετικής με το pH διαλυμάτων ισχυρών οξέων και βάσεων από το παραπάνω βιβλίο :

---

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα),  Πατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), "Βιβλιοεπιλογή" Γ.Χ.  Αναστασάκης (Χαριλάου Τρικούπη 26, Αθήνα) , Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα).

 Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων).  Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ.  Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός  Ελλάδας για απλό δέμα.

 https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

---

KEY TERMS

σχολικό βοήθημα χημείας γ λυκείου,  πανελλαδικές,  χημεία, λυμένες ασκήσεις χημείας γ λυκείου , πανελ λαδικές, α α,βιβλίο-βοήθημα "Γενική Χημεία για την Γ΄ Λυκείου", μεθοδολογικά λυμένες ασκήσεις χημείας, θεωρία του σχολικού βιβλίου, 400 λυμένες ασκήσεις βήμα-βήμα, θέματα των πανελλαδικών εξετάσεων χημείας, λυμένες ασκήσεις παραδείγματα χημείας κατεύθυνσης

---