QUIZ DI "ACIDI E BASI" - NAZIONALI CATEGORIA C

La risposta corretta è la A) V < 100 mL.

Nel contesto di questa domanda, l'acido borico (H₃BO₃) è caratterizzato da un pK_a1 di circa 9,1. Quando titolato con una base forte come il NaOH, in presenza di fenolftaleina come indicatore, solo circa il 50% del primo equivalente di ioni H⁺ viene titolato al punto di viraggio della fenolftaleina.

La fenolftaleina è un indicatore di pH che cambia colore intorno a pH 9, passando da incolore a rosa. A causa dell'elevato pK_a1 dell'acido borico, il pH al punto di viraggio è prossimo a 9, e solo metà degli ioni H⁺ dell'acido borico viene neutralizzata dal NaOH.

Poiché si sta titolando solo il 50% del primo equivalente di H⁺ dell'acido borico, ciò implica che il volume di NaOH richiesto per raggiungere il punto di viraggio della fenolftaleina è inferiore a 100 mL, indicando la risposta corretta come A) V < 100 mL.

Per determinare il pH di una soluzione acquosa di NH₄NO₃ a 0,340 M a 25 °C, dobbiamo considerare la dissociazione dell'NH₄⁺ e la formazione di ioni idrogeno (H⁺) in soluzione.

La reazione di dissociazione dell'NH₄⁺ può essere rappresentata come segue:

NH₄⁺ → NH₃ + H⁺

La costante di equilibrio (Ka) per questa reazione è definita come:

Ka = [NH₃] [H⁺] / [NH₄⁺]

Dato che Ka = Kw / Kb, possiamo calcolare Ka utilizzando la costante di dissociazione basica (Kb) dell'NH₃ fornita:

Ka = Kw / Kb = 1,00 × 10^-14 / 1,75 × 10^-5 ≈ 5,714 × 10^-10

Ora possiamo calcolare la concentrazione di ioni idrogeno (H⁺) nella soluzione utilizzando la relazione [H⁺] = √(Ka × C), dove C è la concentrazione di NH₄NO₃ (0,340 M):

[H⁺] = √(5,714 × 10^-10 × 0,34) ≈ 1,39 × 10^-5 M

Il pH della soluzione è quindi calcolato come pH = -log[H⁺] = -log(1,39 × 10^-5) ≈ 4,86.

Quindi, la risposta corretta è B) 4,86.

Vediamo meglio il procedimento per calcolare la Kb della base debole R-NH₂ utilizzando i dati forniti:

1. Calcolo della frazione di base convertita: Dopo l'aggiunta di 10,00 mL di HCl, si è formato RNH₃⁺. La frazione della base convertita è data dal rapporto tra il volume di acido aggiunto e il volume totale al punto di equivalenza: (10,00 / 21,55) ≈ 46,4%.

2. Calcolo della frazione di base rimasta: La frazione di base rimasta dopo l'aggiunta di 10 mL di HCl è 100% - 46,4% = 53,6%.

3. Calcolo del pH della soluzione tampone: Il pH della soluzione tampone può essere calcolato utilizzando l'equazione di Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log(Acido coniugato / Base coniugata). Dato che la base RNH₂ è debole, possiamo considerare la specie RNH₃⁺ come l'acido coniugato. Quindi, pKa = pH + log(46,4% / 53,6%). Risolvendo questa equazione si ottiene pKa ≈ 8,93.

4. Calcolo di pKb e Kb: Dato che pKa + pKb = 14, possiamo calcolare pKb = 14 - 8,93 ≈ 5,07. Infine, Kb può essere ottenuto calcolando 10^-pKb, che dà Kb ≈ 8,5 × 10^-6.

Quindi, la risposta corretta è la (C): la Kb di R-NH₂ vale 8,5 × 10^-6.