Hoofdstuk 8 Paragraaf 5 p Hberekeningen aan zure

Hoofdstuk 8 Paragraaf 5 p. H-berekeningen aan zure oplossingen

Een zure oplossing bevat: H 3 O+ ionen. . . . De zuurheid van een oplossing wordt +] ionen (in mol per liter) bepaald door de [H O. . . . . 3 De p. H van een oplossing moet dus iets te maken hebben met de [H 3 O+] ionen. . . . .

Bij een zure oplossing geldt: p. H = - log [H 3 O+] of: [H 3 O+] = 10 -p. H

Bereken de p. H van 0, 0045 M zoutzuur HCl in water: Zoutzuur is een oplossing van. . . HCl. . . + H 2 O. . . . H 3 O+ + Cl⁻ 0, 0045 M HCl dus, [H 3 O+] =. . 0, 0045 +] = -log(0, 0045) p. H = -log[H. . . . O. . . . =. . . . 2, 35 3

Bereken de p. H van 5, 6. 10⁻ 4 M zwavelzuur Zwavelzuur is. . H 2 SO 4 + 2 H 2 O. . . . . 2. . . . . H 3 O+ + SO 42⁻ 5, 6. 10⁻ 4 M H 2 SO 4 dus [H 3 O+] =. . . 1, 12. 10⁻ 3 +] = -log(1, 12. 10⁻ 3) p. H = -log[H. . . . O. . . . . =. . . . 2, 95 3

Een fles bevat zoutzuur met p. H = 2, 72 Bereken de molariteit p. H = 10⁻ 2, 72 = 1, 91. 10⁻ 3 [H 3 O+] = 10⁻. . . . 1. . . . mol HCl. . . . 1 mol H 3 O+ De molariteit van het zoutzuur is 1, 91. 10⁻. . . 3. . M

Een fles bevat zwavelzuur met p. H = 1, 73 Bereken de molariteit p. H = 10⁻ 1, 73 = 1, 86. 10⁻ 2 [H 3 O+] = 10⁻. . . . 1. . . . mol H 2 SO 4 3 mol 9, 31. 10⁻. . . . . 2. . . . mol H 3 O+ 2 mol 1, 86. 10⁻. . . . . De molariteit van het zwavelzuur is 9, 31. 10⁻ M. . . 3. .

In een zure oplossing van 300 m. L zit in het totaal 1, 20. 10 -3 mol H 3 O+ Bereken de p. H Stap 1: Bereken. . . . . [H 3 O+] (het aantal mol H 3 O+ in 1 liter) Stap 2: . . . . Bereken p. H (met p. H = - log[H 3 O+] )

In een zure oplossing van 300 m. L zit in het totaal 1, 20. 10 -3 mol H 3 O+ Stap 1: Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 1 L? mol volume 1, 20. 10 -3 300 m. L 0, 3 L x 1 L -3 x 1 1, 20. 10 x= = 4, 0. 10 -3 0, 3 -3 mol L⁻ 1. . . . . Dus: [H 3 O+] = 4, 0. 10 Stap 2: p. H = -. . . . log[H 3 O+] =. . . . . - log(4, 0. 10 -3) = 2, 40. . . Dus: p. H = 2, 40

Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 150 m. L oplossing met p. H=2, 65? +] gebruik: [H O+] = 10 -p. H Stap 1: Bereken [H. . O. . . . . 3 3 Stap 2: Bereken het aantal mol H 3 O+ in 150 m. L. . .

Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 150 m. L oplossing met p. H=2, 65? Stap 1: Bereken [H 3 O+] -2, 65 = 2, 24. 10ˉ3 -p. H = 10. . . . [H 3 O+] = 10. . . mol L⁻ 1 Stap 2: mol volume 2, 24. 10ˉ3 1 L x 0, 15 2, 24. 10ˉ3 x 0, 15 = 3, 4. 10⁻ 4 mol H 3 O+ x= 1 Dus in 150 m. L met p. H = 2, 65 zit 3, 4. 10⁻. . 4 mol H 3 O+

En nu zelf aan de slag: 1. In een zure oplossing van 125 m. L zit in het totaal 4, 70. 10 -4 mol H 3 O+ Bereken de p. H 2. Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 50 m. L oplossing met p. H=1, 26? Antwoorden: 1. p. H = 2, 42 2. 2, 8. 10ˉ3 mol H 3 O+

In een zure oplossing van 125 m. L zit in het totaal 4, 70. 10 -4 mol H 3 O+ Bereken p. H Stap 1: Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 1 L? mol volume 4, 70. 10 -4 125 m. L 0, 125 L x 1 L -4 x 1 4, 70. 10 x= = 3, 76. 10⁻ 3 0, 125 Dus: [H 3 O+] = 3, 76. 10 -3 mol L⁻ 1 Stap 2: p. H = - log[H 3 O+] = - log(3, 76. 10 -3) = 2, 42 Dus: p. H = 2, 42

Hoeveel mol H 3 O+ zit er in 50 m. L oplossing met p. H=1, 26? p. H = 1, 26 dus: [H 3 O+] = 10ˉ1, 26 = 5, 5. 10ˉ2 mol L⁻ 1 5, 5. 10ˉ2 mol volume 1 L x= x 0, 050 L 5, 5. 10ˉ2 x 0, 050 = 2, 75. 10ˉ3 1 Dus in 50 m. L zit 2, 8. 10ˉ3 mol H 3 O+

Wat gebeurt er met de p. H als je een oplossing verdunt? Als je een zure oplossing verdunt, dan wordt de [H 3 O+] kleiner. . de p. H wordt dan. . hoger Als je een basische oplossing verdunt, dan daalt. . . . de p. H zure oplossing verdunnen basische oplossing p. H = 7 verdunnen

Aan 100 m. L zoutzuur met p. H = 2, 63 wordt 400 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H. Dit kan je op twee manieren berekenen. 1. Met de verdunningsfactor 2. Met een berekening Eerst: p. H = 2, 63 2, 234. 10⁻ 3 dus: [H 3 O+] =. . . .

Aan 100 m. L zoutzuur met p. H = 2, 63 wordt 400 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H. 1. Met de verdunningsfactor 3 mol L⁻ 1 [H 3 O+] was vóór verdunning: 2, 34. 10⁻. . . . . Het volume was eerst: 100 m. L Het volume wordt: . . 500 m. L 5 x verdund Het zoutzuur is dus. . . . [H 3 O+] wordt dan 5 x kleiner 3 2, 34. 10⁻ [H 3 O+] wordt dus = 4, 698. 10⁻. . . . 4 5. . . . log 4, 69. 10⁻ 4 = 3, 33 p. H = -. . . . .

Aan 100 m. L zoutzuur met p. H = 2, 63 wordt 400 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H. 2. Met een berekening [H 3 O+] = 2, 34. 10⁻ 3 2, 34. 10⁻ 4 mol H 3 O+ In 100 m. L zit. . . . m. L Het nieuwe volume wordt 500 2, 34. 10⁻ 4 mol H 3 O+ in 500 m. L [H 3 O+] =. . . 4, 69. 10⁻ 4. . . . log 4, 6. 10⁻ 4 = 3, 33 p. H = -. . . . .

Probeer nu zelf: Aan 10 m. L zwavelzuur met p. H = 1, 24 wordt 90 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H Antwoord: p. H = 2, 24

Aan 10 m. L zwavelzuur met p. H = 1, 24 wordt 90 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H Met de verdunningsfactor: p. H = 1, 24 dus: [H 3 O+] = 10⁻ 1, 24 = 5, 754. 10⁻ 2 beginvolume: 10 m. L eindvolume: 100 m. L 2 5, 754. 10⁻ = 5, 754. 10⁻ 3 [H 3 O+] = 10 p. H = - log 5, 754. 10⁻ 3 = 2, 24

Aan 10 m. L zwavelzuur met p. H = 1, 24 wordt 90 m. L water toegevoegd. Bereken de nieuwe p. H Met een berekening: [H 3 O+] = 5, 75. 10⁻ 2 In 10 m. L zit 5, 75. 10⁻ 4 mol H 3 O+ Het nieuwe volume wordt. . . 100 m. L 5, 75. 10⁻ 4 mol H 3 O+ in 100 m. L [H 3 O+] = 5, 75. 10⁻ 3 p. H = - log 5, 75. 10⁻ 3 = 2, 24

Je lost 45, 0 g salpeterzuur op in 2, 5 liter water. Bereken de p. H Plan: 1. Hoeveel mol salpeterzuur? 2. Hoeveel mol H 3 O+ ? 3. Hoeveel mol H 3 O+ per liter? 4. Bereken p. H

Je lost 45, 0 g salpeterzuur op in 2, 5 liter water. Bereken de p. H 1. Hoeveel mol salpeterzuur? Molaire massa HNO 3=. . . . . 63, 01 g mol⁻ 1 45, 0. . mol = 0, 7142 45, 0 g HNO 3 = 63, 01 2. Hoeveel mol H 3 O+ ? + + NO ⁻ H O HNO + H O. . . . . 3 3 3 2 0, 7142 mol H 3 O+ 0, 7142 mol HNO 3

Je lost 45, 0 g salpeterzuur op in 2, 5 liter water. Bereken de p. H 2. 0, 7142 mol H 3 O+ in 2, 5. . . liter 3. Hoeveel mol H 3 O+ per liter? 0, 7142 =. . . + 0, 2857 mol L‾ 1 [H 3 O ] = 2, 5 4. Bereken p. H 0, 54 p. H =. . . . . -log 0, 2857 =. . . .

En nu zelf Je lost 1, 96 g zwavelzuur op in 5, 00 liter water. Bereken de p. H

Je lost 1, 96 g zwavelzuur op in 5, 00 liter water. Bereken de p. H Molaire massa H 2 SO 4 =. . . 98, 079 g mol⁻ 1 1, 96 g H 2 SO 4 = =. . 0, 0200 mol 98, 079 + + SO 2⁻ H. . . . . SO + 2 H O. . . . . 2 H O 2 4 2 3 4 0, 020 mol H 2 SO 4. . . 0, 040 mol H 3 O+ 0, 040 [H 3 = =. . . 0, 0080 mol L⁻ 1 5 p. H =. . . . -log 0, 0080 = 2, 10. . . . O +]

Hoe bereken je nu de p. H van een zwak zuur in water? Een zwak zuur is niet. . . volledig in ionen gesplitst:

De zuurconstante Een zwak zuur in water: + HZ(aq) + H 2 O(l). . . H 3 O (aq) + Zˉ(aq) De evenwichtsvoorwaarde is: [H 3 O+]. [Zˉ] Dus: Kz= [HZ] Deze K is de …………. …. . ……. . Zuurconstante: . . . Kz zwakker Hoe kleiner de waarde van Kz is, des te. . . het zuur is Zie Binas, tabel 49 !!!

Bereken de p. H van 0, 10 M azijnzuur oplossing Azijnzuur =. . . . . CH 3 - COOH HAc Afgekort: . . . Binas, tabel 49: Kz (CH 3 COOH) =. . . 1, 7. 10ˉ5

0, 10 M HAc KZ = 1, 7. 10ˉ5 HAc(aq). . . + H 2 O(l) +]. [Ac⁻] [H O. . . . . 3 Kz = [HAc]. . . . H 3 O+(aq) + Acˉ(aq). . . . x Stel: [H 3 O+] =. . Maak een BOE: Begin Omgezet Evenwicht HAc 0, 10 -x 0, 10 - x H 3 O + 0 +x x Ac⁻ 0 +x x

0, 10 M HAc KZ = 1, 7. 10ˉ5 [HAc] = 0, 1 -x [H 3 O+] = [Acˉ] = x KZ = [H 3 O+]. [Acˉ] [HAc] Dus: x 2 = 1, 7. 10ˉ5 x. x = 0, 10 - x Dit kan je op twee manieren oplossen: 1. Met de abc-formule 2. Met een verwaarlozing

Met de abc-formule

0, 10 M HAc [HAc] = 0, 10 -x We hebben: KZ = 1, 7. 10ˉ5 [H 3 O+] = [Acˉ] = x x 2 0, 10 - x = 1, 7. 10ˉ5 1. Met de abc-formule x 2 = 1, 7. 10ˉ5. (0, 10 -x) x 2 = 1, 7. 10ˉ6 - 1, 7. 10ˉ5. x x 2 + 1, 7. 10ˉ5. x - 1, 7. 10ˉ6 = 0 a=1 b = +1, 7. 10ˉ5 c = - 1, 7. 10ˉ6

1. Met de abc-formule x 2 + 1, 7. 10ˉ5. x – 1, 7. 10ˉ6 = 0 a = 1 b = +1, 7. 10ˉ5 c = - 1, 7. 10ˉ6 Dus: x = 1, 30. 10ˉ3 of x = -2, 55. 10ˉ3 p. H =. . . . . - log(1, 30. 10ˉ3) = 2, 89

Met een verwaarlozing

0, 10 M HAc KZ = 1, 7. 10ˉ5 [HAc] = 0, 10 -x [H 3 O+] = [Acˉ] = x 2. Met een verwaarlozing x 2 Kz = = 1, 7. 10ˉ5 0, 10 -x x 2 = 1, 7. 10ˉ6 x = 1, 30. 10ˉ3 p. H = -. . . . log(1, 30. 10ˉ3) = 2, 88

Dus: De p. H van een 0, 10 M HAc oplossing is: met de abc formule: p. H = 2, 89 met een verwaarlozing: p. H = 2, 88

En nu zelf

1. Bereken de p. H van 0, 20 M H 2 S oplossing Binas, tabel 49: KZ = 8, 9. 10ˉ8 Pas de verwaarlozing toe 2. Bereken de p. H van 0, 10 M H 3 PO 4 oplossing Binas, tabel 49: KZ = 6, 9. 10ˉ3 Pas de verwaarlozing toe Antwoorden: 1. p. H = 3, 87 2. p. H = 1, 58

0, 20 M H 2 S KZ = 8, 9. 10ˉ8 H 2 S + H 2 O H 3 O+ + HSˉ +]. [HS⁻] [H. . . . . O 3 Kz = [H. . . . 2 S] Begin Omgezet Evenwicht H 2 S 0, 20 -x 0, 20 - x [H 3 O+] = x Stel: . . . . H 3 O + 0 +x x HS⁻ 0 +x x

0, 20 M H 2 S KZ = 8, 9. 10ˉ8 [H 2 S] = 0, 20 -x [H 3 O+] = [HSˉ] = x KZ = [H 3 O+]. [HSˉ] Dus: [H 2 S] x 2 0, 20 -x = 8, 9. 10ˉ8 x. x = 0, 20 - x = 8, 9. 10ˉ8 Verwaarloos x in 0, 20 -x:

0, 20 M H 2 S KZ = 8, 9. 10ˉ8 [H 2 S] = 0, 2 -x [H 3 O+] = [HSˉ] = x x 2 We hebben: x 2 0, 20 -x = 8, 9. 10ˉ8 x 2 = 1, 78. 10ˉ8 x = 1, 33. 10ˉ4 p. H = - log(1, 33. 10ˉ4) = 3, 87

Dus: De p. H van een 0, 20 M H 2 S oplossing is: Berekend met de verwaarlozing: p. H = 3, 87 Berekend met de abc formule: p. H = 3, 87

0, 10 M H 3 PO 4 KZ = 6, 9. 10ˉ3 H 3 O+ + H 2 PO 4ˉ H 3 PO 4 + H 2 O Kz = +]. [H PO ⁻] [H. . . O 3 2 4. . . [H 3 PO 4] Begin Omgezet Evenwicht H 3 PO 4 0, 10 -x 0, 10 - x +] = x O Stel: [H. . . . 3 H 3 O + 0 +x x H 2 PO 4⁻ 0 +x x

0, 10 M H 3 PO 4 KZ = 6, 9. 10ˉ3 [H 3 PO 4] = 0, 10 -x [H 3 O+] = [H 2 PO 4ˉ] = x KZ = Dus: [H 3 O+]. [H 2 PO 4ˉ] [H 3 PO 4] x 2 0, 10 -x = 6, 9. 10ˉ3 Verwaarloos x in 0, 10 -x: x. x = 0, 20 - x

0, 10 M H 3 PO 4 KZ = 6, 9. 10ˉ3 [H 3 PO 4] = 0, 1 -x [H 3 O+] = [H 2 PO 4ˉ] = x We hebben: x 2 0, 10 x 2 = 6, 9. 10ˉ3 0, 10 -x = 6, 9. 10ˉ3 x 2 = 6, 9. 10⁻ 4 x = 2, 6. 10ˉ2 p. H = - log(2, 6. 10ˉ2) = 1, 66

Dus: De p. H van een 0, 10 M H 3 PO 4 oplossing is: Berekend met de verwaarlozing: p. H = 1, 58 Berekend met de abc formule: p. H = 1, 66

Nu nog een drietal puzzeltjes

1. Een 0, 10 M oplossing van het zwakke zuur HZ heeft p. H = 2, 15 Bereken hoeveel% van de HZ moleculen is geïoniseerd 2. Een oplossing van het zwakke zuur HF heeft p. H = 3, 30 Bereken de molariteit van deze oplossing 3. Een 0, 010 M oplossing van het zwakke zuur HZ heeft p. H = 2, 20 Bereken de waarde van Kz Antwoorden: 1. 7, 1% 2. 9, 0. 10⁻ 4 3. Kz = 1, 1. 10⁻ 2

1. p. H = 2, 15 dus: [H 3 O+] = 7, 08. 10⁻ 3 H 3 O+(aq) + F⁻(aq) HF(aq) + H 2 O(l) Van de oorspronkelijke 0, 10 mol HF heeft 7, 08. 10⁻ 3 mol gereageerd 7, 08. 10⁻ 3 x 100% = 7, 1% 0, 10

2. p. H = 3, 30 dus: [H 3 O+] = 5, 0. 10⁻ 4 HF(aq) + H 2 O(l) H 3 O+(aq) + F⁻(aq) 5, 0. 10⁻ 4 4 )2 [H 3 O+]. [F⁻] (5, 0. 10⁻ = 6, 3. 10⁻ 4 = Kz = [HF] Dus : [HF] = 4, 0. 10⁻ 4 Begin Omgezet Evenwicht HF H 3 O + 9, 0. 10⁻ ? 4 0 -5, 0. 10⁻ 4 +5, 0. 10⁻ 4 4, 0. 10⁻ 4 5, 0. 10⁻ 4 De molariteit is 9, 0. 10⁻ 4 F⁻ 0 +5, 0. 10⁻ 4

3. p. H = 2, 20 dus: [H 3 O+] = 6, 31. 10⁻ 3 HA(aq) + H 2 O(l) Begin Omgezet Evenwicht H 3 O+(aq) + A⁻(aq) 6, 31. 10⁻ 3 HA H 3 O+ A⁻ 0 0, 010 0 -6, 31. 10⁻ 3 +6, 31. 10⁻ 3 3, 70. 10⁻ 3 6, 31. 10⁻ 3 [H 3 O+]. [A⁻] (6, 31. 10⁻ 3)2 2 1, 1. 10⁻ Kz = = = [HA] 3, 70. 10⁻ 3