DWMED

Miareczkowanie alkacymetryczne jest metodą stosowaną do ilościowego oznaczania zawartości substancji chemicznej w jej wodnym roztworze. Podczas jego wykonywania, do roztworu analitu o znanej objętości, lecz nieznanym stężeniu molowym ostrożnie wprowadza się znajdujący w biurecie mianowany (o ściśle określonym stężeniu) roztwór titranta. Charakterystyczny podczas miareczkowania jest tzw. punkt równoważnikowy, czyli moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. Praktycznie w każdym przypadku, podczas miareczkowania, do roztworu analitu wprowadzany jest niewielki nadmiar roztworu titranta, który doprowadzi do trwałej  zmiany zabarwienia zastosowanego wskaźnika alkacymetrycznego. Dlatego rzeczywisty punkt końcowy miareczkowania odpowiada wartości pH innej, niż punkt równoważnikowy.

Na podstawie: R. Szczypiński, Projektowanie doświadczeń chemicznych. Dla maturzystów i nie tylko, Warszawa 2019.

W wyniku wykonanego miareczkowania 50 cm³ roztworu kwasu solnego roztworem zasady sodowej o wartości pH równej 13,3 ustalono, że początkowe stężenie analitu wynosiło 0,08 mol∙dm^–3.

Zmiany pH miareczkowanego roztworu w zależności od objętości dodanego roztworu titranta można przedstawić graficznie w postaci tzw. krzywej miareczkowania. Rysunki poniżej przedstawiają takie krzywe w trzech różnych układach kwas-zasada, a znajdujące się na nich linie przerywane wskazują wartość pH przy której osiągnięto punkt równoważnikowy.

Spośród podanych rysunków tylko jeden może ilustrować zmiany zarejestrowane podczas miareczkowania opisanego w treści wstępnej do zadania. Wybierz te grafiki, które nie ilustrują krzywej miareczkowania sporządzonej podczas tego doświadczenia. Uzasadnij swój wybór.

Punktem równoważnikowym miareczkowania określa się moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. Roztwór wodorotlenku baru o objętości równej 50 cm³ miareczkowano 0,35-molowym roztworem kwasu solnego wobec błękitu bromotymolowego jako wskaźnika. Punkt równoważnikowy osiągnięto w momencie wykorzystania dokładnie 40 cm³ roztworu titranta.

Jaka była wartość pH miareczkowanego roztworu w momencie zobojętnienia połowy początkowej liczby jonów wodorotlenkowych, pochodzących z dysocjacji elektrolitycznej zasady barowej? Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Do 27 g wody destylowanej dodano 6 g tlenku potasu i  uzupełniono wodą do objętości 150 cm³. Z uzyskanego w ten sposób roztworu pobrano 20 cm³ próbki za pomocą której zobojętniono 40 cm³ roztworu kwasu siarkowego(VI).

Oblicz, jakie było stężenie molowe zmiareczkowanego roztworu kwasu oraz jego pH? Przyjmij, że powstały w pierwszym etapie dysocjacji anion wodorosiarczanowy(VI) dysocjuje całkowicie. Wyniki obliczeń podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Punktem równoważnikowym miareczkowania określa się moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. Roztwór wodorotlenku baru o objętości równej 50 cm³ miareczkowano 0,35-molowym roztworem kwasu solnego wobec błękitu bromotymolowego jako wskaźnika. Punkt równoważnikowy osiągnięto w momencie wykorzystania dokładnie 40 cm³ roztworu titranta.

Ustal wartość pH miareczkowanego roztworu wodorotlenku baru. Wynik obliczeń podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

Do 27 g wody destylowanej dodano 6 g tlenku potasu i  uzupełniono wodą do objętości 150 cm³. Z uzyskanego w ten sposób roztworu pobrano 20 cm³ próbki za pomocą której zobojętniono 40 cm³ roztworu kwasu siarkowego(VI).

Oblicz, jakie było pH roztworu wykorzystanego do zmiareczkowania roztworu kwasu siarkowego(VI)? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Punktem równoważnikowym miareczkowania określa się moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. Roztwór wodorotlenku baru o objętości równej 50 cm³ miareczkowano 0,35-molowym roztworem kwasu solnego wobec błękitu bromotymolowego jako wskaźnika. Punkt równoważnikowy osiągnięto w momencie wykorzystania dokładnie 40 cm³ roztworu titranta.

W zakresie pH 6,2÷7,6 roztwory zawierające błękit bromotymolowy mają kolor zielony. Określ, czy w punkcie równoważnikowym miareczkowany roztwór przyjął podane zabarwienie? Odpowiedź uzasadnij jednym zdaniem.

W stałym stanie skupienia liczne związki chemiczne tworzą sole uwodnione zwane hydratami.

Oblicz, jaką masę hydratu siarczanu(VI) cynku-woda (1/7) należy rozpuścić w 200 g wody, aby uzyskać 5% roztwór ZnSO₄? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

W stałym stanie skupienia liczne związki chemiczne tworzą sole uwodnione zwane hydratami.

Oblicz, jaką ilość hydratu chlorku magnezu-woda (1/6) należy rozpuścić w 200 dm³ wody destylowanej, aby w uzyskanym w ten sposób roztworze stężenie jonów magnezowych było równe 0,6%? Dla uproszczenia obliczeń przyjmij gęstość wody równą 1 g/cm³. Wynik podaj w gramach, stosując przybliżenie do cyfry jedności.

W wyniku redukcji 11,47 g mieszaniny tlenków PbO i PbO₂ wodorem uzyskano 1,26 cm³ wody (warunki normalne). Podczas opisanego eksperymentu przebiegły reakcje chemiczne:

PbO + H₂ → Pb + H₂O

PbO₂ + 2H₂ → Pb + 2H₂O

Oblicz, jaka objętość odmierzonego w warunkach normalnych wodoru została zużyta podczas opisanego eksperymentu? Wynik podaj w centymetrach sześciennych.

Mieszaninę gazów, w której na 3 cząsteczki azotu przypadały 2 cząsteczki tlenu poddano reakcji z próbką magnezu o masie 18 g. W układzie przebiegły dwie reakcje chemiczne:

2Mg + O₂ → 2MgO oraz 3Mg + N₂ → Mg₃N₂

Oblicz, jaką objętość zajmowała wyjściowa mieszanina gazów w temperaturze 298 K pod ciśnieniem normalnym. Wynik wyraź w dm³ z dokładnością do cyfry jedności.

Roztwory buforowe są układami zdolnymi do utrzymywania względnie stałego pH środowiska, a ich składowymi są sprzężone pary kwas-zasada Brønsteda. Gdy do roztworu zawierającego bufor wprowadzi się kwas, wówczas pochodzące z jego dysocjacji jony wodorowe zostaną zneutralizowane w wyniku ich reakcji z zasadą Brønsteda stanowiącą składową buforu. Z kolei, wprowadzając do roztworu pewną liczbę jonów wodorotlenkowych, pochodzących z dysocjacji mocnej zasady, wówczas przereagują one z obecnym w układzie składnikiem buforu jakim jest kwas Brønsteda.

W tzw. buforze fosforanowym kwasem Brønsteda jest wodoroanion, w którym fosfor stanowi 31,9% masy. Wartość pH takiego roztworu można obliczyć z zależności:

W wyrażeniu tym C_k jest stężeniem molowym kwasu Brønsteda o stałej dysocjacji K_a, natomiast C_z to stężenie molowe sprzężonej z nim zasady.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Zmieszano 200 cm³ roztworu diwodoroortofosforanu(V) sodu zawierającego 10,2 g rozpuszczonej soli oraz 50 cm³ roztworu wodoroortofosforanu(V) sodu, w którym stężenie jonów Na⁺ było równe 0,2 mol∙dm^–3.

Oblicz wartość pH uzyskanego buforu fosforanowego. Wynik podaj z dokładnością do cyfry jedności.

Roztwory buforowe są układami zdolnymi do utrzymywania względnie stałego pH środowiska, a ich składowymi są sprzężone pary kwas-zasada Brønsteda. Gdy do roztworu zawierającego bufor wprowadzi się kwas, wówczas pochodzące z jego dysocjacji jony wodorowe zostaną zneutralizowane w wyniku ich reakcji z zasadą Brønsteda stanowiącą składową buforu. Z kolei, wprowadzając do roztworu pewną liczbę jonów wodorotlenkowych, pochodzących z dysocjacji mocnej zasady, wówczas przereagują one z obecnym w układzie składnikiem buforu jakim jest kwas Brønsteda.

Przykładem buforu jest roztwór stanowiący mieszaninę wody amoniakalnej z chlorkiem amonu.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie procesu, jaki przebiegnie po wprowadzeniu do takiego układu buforującego kilku kropli roztworu wodorotlenku potasu. W zapisanym równaniu wskaż sprzężone pary kwas-zasada Brønsteda.

Roztwory buforowe są układami zdolnymi do utrzymywania względnie stałego pH środowiska, a ich składowymi są sprzężone pary kwas-zasada Brønsteda. Gdy do roztworu zawierającego bufor wprowadzi się kwas, wówczas pochodzące z jego dysocjacji jony wodorowe zostaną zneutralizowane w wyniku ich reakcji z zasadą Brønsteda stanowiącą składową buforu. Z kolei, wprowadzając do roztworu pewną liczbę jonów wodorotlenkowych, pochodzących z dysocjacji mocnej zasady, wówczas przereagują one z obecnym w układzie składnikiem buforu jakim jest kwas Brønsteda.

Stosunkowo popularnym układem buforującym jest tzw. bufor octanowy, którego składnikami są kwas octowy, woda oraz octan sodu.

Oceń poprawność poniższych zdań wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Roztwory buforowe można uzyskać również po rozpuszczeniu w wodzie dwóch wodorosoli. Przykładem takiego układu jest bufor fosforanowy, w którym rolę kwasu Brønsteda pełni ten wodoroanion, którego stała równowagi dysocjacji kwasowej jest większa.

Uzupełnij poniższy schemat wzorami odpowiednich drobin, aby zilustrować równaniami jonowymi działanie buforu fosforanowego po wprowadzeniu do niego roztworu kwasu oraz roztworu zasady. Przyjmij, że stosunek molowy reagentów jest równy jedności.

Roztwory buforowe są układami złożonymi:

– ze słabego kwasu (HA) i jego soli (anion A^–) pochodzącej od mocnej zasady, przy czym przyjmuje się, że stężenie jonu A^–  jest wówczas równe stężeniu soli,

– ze słabej zasady (B) i jej soli (kation BH⁺) pochodzącej od mocnego kwasu, przy czym przyjmuje się, że stężenie jonu BH⁺ jest wówczas równe stężeniu soli.

Dla opisanych układów buforowych istnieją zależności:

Rola bufora sprowadza się do utrzymania względnie stałego pH roztworu.

Na podstawie: P. W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2012.

Poniżej znajdują się ułożone parami, wodne roztwory wybranych związków chemicznych.

Podkreśl tę parę, której roztwory po zmieszaniu ze sobą w odpowiednich proporcjach utworzą roztwór buforowy i wskaż w powstałym układzie kwas oraz sprzężoną z nim zasadę Brønsteda.