Răspuns: O Variantă de rezolvare.
V-am propus un algoritm cu pași de rezolvare, din aproape, în aproape. D-voastră veți deduce și o schemă simplificată, fiindcă v-am dat indicații.
a) Avem o reacție de neutralizare dintre o bază tare Sr(OH)₂ și un acid tare HNO₃:
Sr(OH)₂ + 2 HNO₃ → 2H₂O + Sr(NO₃)₂
Ecuația ionică redusă, este reacția de neutralizare dintre ionii HO⁻ și H⁺:
2HO⁻ + 2 H⁺ = 2H₂ O; Se formează apă, care are pH=7(neutru).
Soluția finală, după terminarea neutralizării dintre un acid tare cu o bază tare, dacă reactanții sunt în cantități stoechiometrice ( nu avem exces) are pH-ul 7 (neutru). Sarea formată Sr(NO₃)₂ nu hidrolizează, deci concentrația molară a ionilor din autoionizarea apei solvent(se adaugă și apa din reacție) nu este modificată:
Astfel: C M H₃O⁺ = C M HO⁻= 10⁻⁷ M
pH = pOH = -lg 10⁻⁷ = 7 (neutru)
b) Concentrațiile molare ale ionilor rămași în soluția finală.
La fiecare ion din soluția finală, calculăm concentrația molară, CM , cu expresia matematică:
C M = n d mol/Vs (mol/L, sau M)
unde:
nd mol= număr moli de ion dizolvat în soluția finală
Vs= volum soluție finală (mL)=? notăm Vsf (L)
Dar:
Vs f= suma dintre Volumul soluției de HNO₃ 0,2 M + Volum apă din reacție ( pentru densitatea apei, d=1 g/mL)
b1) Calculăm n moli de Sr(OH)₂ introduși în reacție, cu expresia matematică:
n moli = masa /Masa moleculară ( m /g/mol)
unde:
masa Sr(OH)₂=m=3,05 g
Masa moleculară=M=A Sr + 2 A O + 2 AH=87,62+2.16+2.1=121,62 g/mol
n moli Sr(OH)₂= 3,05 g/121,62 g/mol=0,025 moli
b2) Calculăm n moli de HNO₃ aduși de 80 mL soluție(Vs)d de 0,2 M, cu relația cunoscută, pentru C M:
C M HNO₃ = n moli HNO₃ dizolvați / Vs HNO₃(L)
n moli HNO₃= CM HNO₃. Vs HNO₃ = 0,2 mol/L . 0,080L=0,016 moli
b3) Verificăm, dacă se consumă total n moli de Sr(OH)₂, respectiv de HNO₃ în reacție, prin calcul stoechiometric:
n moli: 0,025moli(?)........0,016 moli........X...............Y
Sr(OH)₂ + 2 HNO₃ = Sr(NO₃)₂ + 2H₂O
Stoechiometric, raport molar:
1mol bază..........2moli acid.......1mol......2mol
Rezultă că:
0,025 moli de bază consumă: 0,025 moli bază.2 moli acid/1mol bază=0,050 moli
Și:
0,016 moli acid consumă: 0, o16 moli acid.1 mol bază/2moli acid=0,008 moli bază
____________________________________________
⇒Sr(OH)₂ este în exces, fiindcă din 0,025 moli se consumă numai 0,008 moli de către 0,016 moli acid
n moli Sr(OH)₂ exces= 0,025-0,008=0,017 moli
În acest caz soluția finală, fiindcă conține 0,017 moli de bază tare nereacționată, Sr(OH)₂, nu mai are pH neutru(7). Apare o cantitate suplimentară de ioni HO⁻ din disocierea bazei nereacționate, care depășește C M a ionilor HO⁻, din autoionizarea apei și va da un caracter bazic.
b4) Calculăm n moli(X) de Sr(NO₃)2 și n moli(Y) de H₂O format de 0,016 moli de HNO₃ (sau 0,008 moli de Sr(OH)₂) care se consumă total astfel:
b4.1) din calcul stoechiometric:
X moli Sr(NO₃)₂ = 0,016. 1 /2 =0,008 moli ( este =C M de bază)
Y moli H₂O = 0,016.2/2= 0,016 moli (este = C M acid)
b.4.2) din numărul de moli de ioni rezultați din disociere:
b5) Stabilim substanțele care sunt în soluția finală și ionii:
Avem:
-substanțe dizolvate: Sr(OH)₂ exces; Sr(NO₃)₂ format;
-solvent: H₂O adusă de acid + H₂O format
Avem reacții de disociere și numărul de moli de ioni:
Sr(OH)₂ aq = Sr²⁺aq + 2(OH)⁻aq
1mol bază.....1molSr²⁺....2moli HO⁻
Atunci: 0,017 moli Sr(OH)₂ exces disociază în:
-0,017 mol Sr²⁺ și 0,034 moli HO⁻
Și:
Sr(NO₃)₂ aq =Sr²⁺aq + 2(NO₃)⁻aq
Raport stoechiometric :
1mol sare......1mol Sr²⁻...2 mol NO³⁻
Atunci: 0,008 moli sare formează:
0,008 moli Sr²⁺ și 0,016 moli NO³⁺
Referitor la autoionizarea apei, se poate neglija contribuția concentrațiilor molare mici, 10⁻⁷M de ioni.
Deci soluția finală va conține ionii și numărul lor de moli:
Sr²⁺ total = 0,017 (din exces) + 0,008(din sare)=0,025 moli (Este n moli de Sr(OH)₂ introdus)
NO₃⁻ total = 0,016 moli
b6) C M ioni:
dacă Vs f= 80 mL fiindcă, neglijăm contribuția apei din reacție=0,080L
C M Sr²⁺ = 0,025 moli/0,080 L=0,3125 M aprox 0,313 M
C M NO₃⁻ = 0,016 moli/0,080 L=0,2 M (concentrația molară acid, fiindcă el se consumă total).
c) Culoare turnesol=albastră, avem mediu bazic.
R: C M Sr²⁺= 0,313 M; C M NO₃⁻=0,20M
Explicație:
