22.14.14: Capítulo 14
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Um exemplo de NH 3 como ácido conjugado:como base conjugada:
(uma)(b)(c)(d)(e)(f)
(uma)(b)(c)(d)(e)(f)
(a) H 2 O, O 2−; (b) H 3 O +, OH −; (c) H 2 CO 3,(d) (e) H 2 OS 4,(f) (g) H 2 S; − 2; (h)H 4 EM 2
Os rótulos são ácido Brønsted-Lowry = BA; sua base conjugada = CB; base Brønsted-Lowry = BB; seu ácido conjugado = CA. (a) HNO 3 (BA), H 2 O (BB), H 3 O (+ CA),(b) CN − (BB), H 2 O (BA), HCN (CA), OH − (CB); (c) H 2 SO 4 (BA), Cl − (BB), HCl (CA),(d)AH − (BB),(CB), H 2 O (CA); (e) O 2− (BB), H 2 O (BA) OH − (CB e CA); (f) [Cu (H 2 O) 3 (OH)] + (BB), [Al (H 2 O) 6] 3+ (BA), [Cu (H 2 O) 4] 2+ (CA), [Al (H 2 O) 4] 2+ (CA), [Al (H 2 O) 2 O) 5 (OH)] 2+ (CB); (g) H 2 S (BA),HS − (CB), NH 3 (CA)
As espécies anfipróticas podem ganhar ou perder um próton em uma reação química, agindo assim como base ou ácido. Um exemplo é H 2 O. Como ácido: Como base:
anfiprótico: (a) (b) não anfiprótico: (c) Br −; (d)(e)
Em uma solução neutra [H 3 O +] = [OH −]. A 40 °C, [H 3 O +] = [OH −] = (2,910 × 10 −14) 1/2 = 1,710 −7.
x = 3,05110 −7 M = [H 3 O +] = [OH −]; pH = −log3,05110 −7 = − (−6,5156) = 6,5156; pOH = pH = 6,5156
(a) pH = 3,587; pOH = 10,413; (b) pOH = 0,68; pH = 13,32; (c) pOH = 3,85; pH = 10,15; (d) pOH = −0,40; pH = 14,4
[H 3 O +] = 3,010 −7 M; [OH −] = 3,310 −8 M
[H 3 O +] = 110 −2 M; [OH −] = 110 −12 M
[OH −] = 3,110 −12 M
O sal ioniza em solução, mas o ânion reage levemente com a água para formar o ácido fraco. Essa reação também forma OH −, o que faz com que a solução seja básica.
[H 2 O] > [CH 3 CO 2 H] >≈> [OH −]
O estado de oxidação do enxofre em H 2 SO 4 é maior do que o estado de oxidação do enxofre em H 2 SO 3.
A base mais forte ou o ácido mais forte é aquele com o maior K b ou K a, respectivamente. Nesses dois exemplos, eles são (CH 3) 2 NH e
trietilamina
(uma)maior eletronegatividade do íon central. (b) H 2 O; NH 3 é uma base e a água é neutra, ou decida com base nos valores de K a. (c) HI; PH 3 é mais fraco que HCl; HCl é mais fraco que HI. Assim, o PH 3 é mais fraco que o HI. (d) PH 3; em compostos binários de hidrogênio com não metais, a acidez aumenta para o elemento inferior em um grupo. (e) HBr; em um período, a acidez aumenta da esquerda para a direita; em um grupo, aumenta de cima para baixo. Br está à esquerda e abaixo de S, então HBr é o ácido mais forte.
(a) NaHSEO 3 < NaHSO 3 < NaHSO 4; em polioxi-ácidos, o elemento central mais eletronegativo - S, neste caso - forma o ácido mais forte. O maior número de átomos de oxigênio no átomo central (conferindo-lhe um estado de oxidação mais alto) também cria uma maior liberação de átomos de hidrogênio, resultando em um ácido mais forte. Como sal, a acidez aumenta da mesma maneira. (b)a basicidade dos ânions em uma série de ácidos será o oposto da acidez em seus oxiácidos. A acidez aumenta à medida que a eletronegatividade do átomo central aumenta. Cl é mais eletronegativo que Br e I é o menos eletronegativo dos três. (c) HOI < HOBr < HOCl; em uma série da mesma forma de oxiácidos, a acidez aumenta à medida que a eletronegatividade do átomo central aumenta. Cl é mais eletronegativo que Br e I é o menos eletronegativo dos três. (d) HOCl < HOClo < HOClo 2 < HOClo 3; em uma série de oxiácidos do mesmo elemento central, a acidez aumenta à medida que o número de átomos de oxigênio aumenta (ou à medida que o estado de oxidação do átomo central aumenta). (e) esão ânions de bases fracas, então eles agem como bases fortes em direção a H +.e HS − são ânions de ácidos fracos, então eles têm menos caráter básico. Em um grupo periódico, o elemento mais eletronegativo tem o ânion mais básico. (f)com um número maior de átomos de oxigênio (ou seja, à medida que o estado de oxidação do íon central aumenta), o ácido correspondente se torna mais ácido e o ânion, consequentemente, menos básico.
1. Suponha que a mudança na concentração inicial do ácido à medida que o equilíbrio é estabelecido possa ser negligenciada, então essa concentração pode ser considerada constante e igual ao valor inicial da concentração total de ácido. 2. Suponha que possamos negligenciar a contribuição da água para a concentração de equilíbrio de H 3 O +.
(b) A adição de HCl
(a) A adição de HCl adicionará íons H 3 O +, que então reagirão com os íons OH −, diminuindo sua concentração. O equilíbrio mudará para a direita, aumentando a concentração de HNO 2 e diminuindo a concentração deíons. (b) Adicionar HNO 2 aumenta a concentração de HNO 2 e desloca o equilíbrio para a esquerda, aumentando a concentração deíons e diminuição da concentração de íons OH −. (c) A adição de NaOH adiciona íons OH −, que deslocam o equilíbrio para a esquerda, aumentando a concentração deíons e diminuição das concentrações de HNO 2. (d) A adição de NaCl não tem efeito nas concentrações dos íons. (e) Adicionar KNO 2 adicionaíons e desloca o equilíbrio para a direita, aumentando as concentrações de íons HNO 2 e OH −.
Este é um caso em que a solução contém uma mistura de ácidos de diferentes forças de ionização. Em solução, o HCO 2 H existe principalmente como moléculas de HCO 2 H porque a ionização do ácido fraco é suprimida pelo ácido forte. Portanto, o HCO 2 H contribui com uma quantidade insignificante de íons hidrônio para a solução. O ácido mais forte, HCl, é o produtor dominante de íons hidrônio porque é completamente ionizado. Em tal solução, o ácido mais forte determina a concentração de íons hidrônio, e a ionização do ácido mais fraco é fixada pelo [H 3 O +] produzido pelo ácido mais forte.
(uma) (b) (c) (d)
(uma) (b) (c) (d) (e) (f)
(uma)
Resolver para x dá 1,6310 −5 M. Esse valor é inferior a 5% de 0,0092, portanto, a suposição de que ele possa ser negligenciado é válida. Assim, as concentrações de espécies de soluto em equilíbrio são:
[H 3 O +] = [ClO —] = 1,610 −5 M
[HClO —] = 0,0092 M
[OH −] = 6,110 −10 M;
(b)
Resolver para x dá 5,8110 −6 M. Esse valor é inferior a 5% de 0,0784, portanto, a suposição de que ele pode ser negligenciado é válida. Assim, as concentrações de espécies de soluto em equilíbrio são:
= [OH −] = 5,810 −6 M
[C 6 H 5 NH 2] = 0,0784 M
[H 3 O +] = 1,710 −9 M;
(c)
Resolver para x dá 6,3010 −6 M. Esse valor é inferior a 5% de 0,0810, portanto, a suposição de que ele pode ser negligenciado é válida. Assim, as concentrações de espécies de soluto em equilíbrio são:
[H 3 O +] = [CN −] = 6,310 −6 M
[HCN] = 0,0810 M
[OH −] = 1,610 −9 M;
(d)
Resolver para x dá 2,6310 −3 M. Esse valor é inferior a 5% de 0,11, portanto, a suposição de que ele pode ser negligenciado é válida. Assim, as concentrações de espécies de soluto em equilíbrio são:
[(CH 3) 3 NH +] = [OH −] = 2,610 −3 M
[(CH 3) 3 N] = 0,11 M
[H 3 O +] = 3,810 −12 M;
(e)
Resolver para x dá 1,3910 −4 M. Esse valor é inferior a 5% de 0,120, portanto, a suposição de que ele pode ser negligenciado é válida. Assim, as concentrações de espécies de soluto em equilíbrio são:
[Fe (H 2 O) 5 (OH) +] = [H 3 O +] = 1,410 −4 M
= 0,120 M
[OH −] = 7,210 −11 M
pH = 2,41
[C 10 H 14 N 2] = 0,049 M; [C 10 H 14 N 2 H +] = 1,910 −4 M; = 1,410 −11 M; [OH −] = 1,910 −4 M; [H 3 O +] = 5,310 −11 M
(a) ácido; (b) básico; (c) ácido; (d) neutro
[H 3 O +] esão praticamente iguais
[C 6 H 4 (CO 2 H) 2] 7,210 −3 M, [C 6 H 4 (CO 2 H) (CO 2) −] = [H 3 O +] 2,810 −3 M,3.910 −6 M, [OH −] 3,610 −12 M
(uma)
(b)
(c)
Resolver para x dá 1,510 −11 M. Portanto, comparado com 0,014 M, esse valor é insignificante (1,1)10 −7%).
O excesso de H 3 O + é removido principalmente pela reação:
O excesso de base é removido pela reação:
[H 3 O +] = 1,510 −4 M
[OH −] = 4,210 −4 M
(a) O HCl adicionado aumentará ligeiramente a concentração de H 3 O +, o que reagirá come produza CH 3 CO 2 H no processo. Assim,diminui e [CH 3 CO 2 H] aumenta. (b) O KCH 3 CO 2 adicionado aumentará a concentração deque reagirá com H 3 O + e produzirá CH 3 CO 2 H no processo. Assim, [H 3 O +] diminui ligeiramente e [CH 3 CO 2 H] aumenta. (c) O NaCl adicionado não terá efeito na concentração dos íons. (d) O KOH adicionado produzirá íons OH −, que reagirão com o H 3 O +, reduzindo assim [H 3 O +]. Alguns CH 3 CO 2 H adicionais se dissociarão, produzindoíons no processo. Assim, [CH 3 CO 2 H] diminui ligeiramente eaumenta. (e) O CH 3 CO 2 H adicionado aumentará sua concentração, fazendo com que mais dele se dissocie e produzindo maise H 3 O + no processo. Assim, [H 3 O +] aumenta ligeiramente eaumenta.
pH = 8,95
37 g (0,27 mol)
(a) pH = 5,222; (b) A solução é ácida. (c) pH = 5,220
No ponto de equivalência na titulação de uma base fraca com um ácido forte, a solução resultante é levemente ácida devido à presença do ácido conjugado. Portanto, escolha um indicador que mude de cor na faixa ácida e coloque o pH entre parênteses no ponto de equivalência. A laranja metílica é um bom exemplo.
(a) pH = 2,50; (b) pH = 4,01; (c) pH = 5,60; (d) pH = 8,35; (e) pH = 11,08