QUIZ DI "ACIDI E BASI" - NAZIONALI CATEGORIA B

Il problema riguarda la titolazione di un acido debole (HA) con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH). Ecco una spiegazione più dettagliata:

Calcolo del pH iniziale:
La concentrazione di ione idrogeno (H⁺) in una soluzione di acido debole è data dalla formula [H⁺] = √(K_a ∙ C), dove K_a è la costante di dissociazione dell'acido debole e C è la concentrazione dell'acido. Nel tuo caso, con un pKa di 6,0 e una concentrazione di 0,050 M, il calcolo è:
[H⁺] = √(10^-6 ∙ 0,050) = 2,24 ∙ 10^-4 M.
Il pH iniziale si ottiene utilizzando la relazione pH = -log([H⁺]):
pH = -log(2,24 ∙ 10^-4) = 3,6.

Calcolo del pH dopo l'aggiunta di NaOH:
La reazione tra l'acido debole (HA) e l'idrossido di sodio (NaOH) forma l'ione acetato (A^-) e acqua. L'acido acetico (CH₃COOH) può essere considerato un esempio di questo tipo di reazione.
HA + NaOH → A^- + H₂O
Dopo l'aggiunta di 1,0 mL di NaOH, si ha una reazione di neutralizzazione. Le moli di HA diminuiscono di 0,1 mmol, e le moli di A^- formate sono 0,1 mmol.
Utilizzando la formula di Henderson-Hasselbalch per una soluzione tampone: pH = pKa - log([HA]/[A^-]), possiamo calcolare il pH dopo l'aggiunta di NaOH:
pH = 6 - log(0,4/0,1) = 5,4.

Quindi, la risposta corretta è A) 3,6 e 5,4.

Nella reazione data: NH₄⁺(aq) + H₂O(l) → NH₃(aq) + H₃O⁺(aq), l'acqua (H₂O) si comporta da base.

Per capire questo, è importante considerare il concetto di acidi e basi secondo la teoria di Brønsted-Lowry. Secondo questa teoria, un acido è una specie chimica che può donare un protone (unione H⁺) a un'altra specie, mentre una base è una specie chimica che può accettare un protone.

Nel tuo caso, l'acqua (H₂O) accetta un protone (H⁺) dall'ione ammonio (NH₄⁺), formando così l'ione idronio (H₃O⁺), che è una specie molto simile all'acido idronio (H⁺). L'equazione chimica illustra chiaramente questo processo:

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) → NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Qui, l'acqua (H₂O) accetta un protone dall'ione ammonio (NH₄⁺), diventando l'ione idronio (H₃O⁺). Questo comportamento indica che l'acqua si comporta come una base, poiché sta accettando un protone da un acido (NH₄⁺).

Quindi, la risposta corretta è C) base.

Il problema riguarda la diluizione di una soluzione di un acido debole (HA) in modo che il grado di dissociazione (α) aumenti da 20% a 50%. La reazione di dissociazione dell'acido debole è:

HA → H⁺ + A^-

Dove:

• HA rappresenta l'acido debole non dissociato.
• H⁺ rappresenta gli ioni idrogeno (ioni H⁺) liberati durante la dissociazione.
• A^- rappresenta gli ioni dell'anione associato all'acido debole.

La costante di equilibrio (K) per questa reazione è data da:

K = [H⁺][A^-] / [HA]

All'inizio, hai una soluzione di acido debole HA con una certa concentrazione (C) e un grado di dissociazione α del 20%. Quindi, all'inizio, hai:

• [HA] = C
• [H⁺] = Cα = 0,20C
• [A^-] = Cα = 0,20C

Ora vuoi diluire questa soluzione con acqua in modo che il grado di dissociazione aumenti al 50%, quindi α diventa 0,50. La costante di equilibrio K è costante, quindi possiamo scrivere:

C₁α₁² / (1 - α₁) = C₂α₂² / (1 - α₂)

Dove:

• C₁ è la concentrazione iniziale di HA.
• C₂ è la concentrazione dopo la diluizione.
• α₁ è il grado di dissociazione iniziale (20% o 0,20).
• α₂ è il grado di dissociazione desiderato (50% o 0,50).

Sostituendo i valori noti:

C₁ * (0,20)² / (1 - 0,20) = C₂ * (0,50)² / (1 - 0,50)

Semplificando:

0,04C₁ / 0,80 = 0,25C₂ / 0,50

Ora possiamo semplificare ulteriormente:

0,05C₁ = 0,50C₂

Per ottenere il rapporto tra C₁ e C₂ (la concentrazione iniziale e quella dopo la diluizione), possiamo dividere entrambi i lati per 0,05:

C₁ / 0,05 = C₂ / 0,50

Ora possiamo semplificare ulteriormente dividendo entrambi i lati per 0,05:

C₁ = 10C₂

Questo significa che la concentrazione iniziale dell'acido debole HA deve essere 10 volte maggiore della concentrazione dopo la diluizione per ottenere un aumento del grado di dissociazione da 20% a 50%. Quindi, devi aumentare il volume di soluzione iniziale 10 volte per ottenere il risultato desiderato.

La risposta corretta è quindi C) 10 volte.