QUIZ DI "ACIDI E BASI" - REGIONALI CATEGORIA C

La domanda riguarda una titolazione acido-base tra una soluzione di acido fosforico (H₃PO₄) e una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) utilizzando l'indicatore metilarancio per determinare il punto di equivalenza della titolazione, che si verifica a un pH di 5.0.

L'equazione chimica bilanciata per la reazione tra l'acido fosforico (H₃PO₄) e l'idrossido di sodio (NaOH) è la seguente:

H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

In questa reazione, ogni molecola di acido fosforico (H₃PO₄) reagisce con tre molecole di idrossido di sodio (NaOH) per formare una molecola di fosfato di sodio (Na₃PO₄) e tre molecole di acqua (H₂O).

Poiché il pH finale della titolazione è 5.0, ciò indica che l'acido fosforico è stato neutralizzato fino a quando è rimasto solo l'acido fosforico monoprotonato (H₂PO₄^-), che ha un solo atomo di idrogeno ionizzabile. Questa è la prima ionizzazione dell'acido fosforico, che ha una costante di dissociazione acida (K_a1) di 7,5 x 10^-3.

Quindi, per determinare la concentrazione della soluzione di acido fosforico, possiamo semplicemente calcolare le moli di NaOH che sono state utilizzate, poiché le moli di NaOH sono uguali alle moli di acido fosforico presente nella soluzione. Ecco come si fa:

1. Calcola le moli di NaOH utilizzate:
n(NaOH) = M(NaOH) * V(NaOH) = 0,150 mol/L * 8,44 mL * (1 L / 1000 mL) = 0,001266 mol

2. Ora, puoi calcolare la concentrazione della soluzione di acido fosforico (H₃PO₄):
M(H₃PO₄) = n(H₃PO₄) / V(soluzione) = 0,001266 mol / 0,045 L = 0,028 M

Quindi, la concentrazione della soluzione di acido fosforico è di 0,028 M, che corrisponde alla risposta B.

La domanda riguarda l'ordine crescente di acidità tra i composti dati. Per determinare l'ordine di acidità, possiamo considerare i valori di pKa dei composti. Il pKa è una misura della forza acida di una sostanza, dove valori più bassi indicano una maggiore acidità.

Ecco il ragionamento per stabilire l'ordine di acidità corretto:

1. Acido nitrico (HNO₃): Ha un pKa di circa -1,4, il che lo rende un acido molto forte. È il composto più acido tra quelli elencati.

2. Acido formico (HCOOH): Ha un pKa di circa 3,7, quindi è meno acido dell'acido nitrico ma più acido degli altri composti.

3. Cloroformio (CHCl₃): Ha un pKa di circa 15,7. Nonostante sia meno acido rispetto all'acido formico e all'acido nitrico, ha ancora una buona acidità.

4. Metanolo (CH₃OH): Ha un pKa di circa 15,5, simile a quello del cloroformio, ma leggermente meno acido.

5. Metano (CH₄): Ha un pKa molto alto, intorno a 60, il che lo rende estremamente poco acido. È il composto meno acido tra quelli elencati.

Ora, possiamo mettere questi composti in ordine crescente di acidità:

1. Metano (CH₄)

2. Metanolo (CH₃OH)

3. Cloroformio (CHCl₃)

4. Acido formico (HCOOH)

5. Acido nitrico (HNO₃)

Quindi, l'ordine crescente di acidità è il seguente:

A) metano < cloroformio < metanolo < acido formico < acido nitrico

La soluzione iniziale di HI (acido iodidrico) ha un pH di 2,53. Utilizzando la relazione pH = -log[C], dove [C] rappresenta la concentrazione di ioni idrogeno, possiamo calcolare la concentrazione di HI:

pH = -log[C]

[C] = 10^-pH

[C] = 10^-2,53

[C] = 2,95 ∙10^-3 M

La soluzione iniziale di HI a pH 2,53 ha una concentrazione di 2,95 ∙10^-3 M.

La domanda ci chiede quanto volume di una soluzione di KOH 0,02 M è necessario aggiungere a 0,500 dm³ della soluzione di HI per portare il pH a 7,00. Poiché pH = 7,00 è neutro, significa che le concentrazioni di H⁺ e OH⁻ devono essere uguali, quindi la quantità di KOH aggiunta dovrebbe essere uguale alla quantità di HI presente.

Le moli di HI presenti nella soluzione di 0,500 dm³ sono:

M = n/V, quindi n = M × V

n_(HI) = 2,95 ∙10^-3 mol/dm³ × 0,500 dm³ = 1,475 ∙10^-3 mol

Per raggiungere un pH di 7,00, occorre aggiungere un numero uguale di moli di KOH. Poiché la soluzione di KOH ha una concentrazione di 0,02 M, il volume di KOH necessario può essere calcolato come:

V_(KOH) = n/M

V_(KOH) = 1,475 ∙10^-3 mol / 0,02 mol/dm³ = 7,375 ∙10^-2 dm³

Quindi, la quantità di soluzione di KOH necessaria per portare la soluzione di HI a pH 7,00 è di 7,375 ∙ 10^-2 dm³, che corrisponde alla risposta C.