Kafli 14 - Æfingar í lok kafla

Æfingar í lok kafla

14.1 Brønsted-Lowry sýrur og basar

Skrifið jöfnur sem sýna NH₃ bæði sem samoka sýru og samoka basa.

Skrifið jöfnur sem sýna ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}}$ virka bæði sem sýru og basa.

Sýnið með viðeigandi nettójónajöfnum að hver eftirfarandi efnainda geti virkað sem Brønsted-Lowry-sýra:

(a) ${{\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}}$

(b) HCl

(c) NH₃

(d) CH₃CO₂H

(e) ${{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}}$

(f) ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$

Sýnið með viðeigandi nettójónajöfnum að hver eftirfarandi efnainda geti virkað sem Brønsted-Lowry-sýra:

(a) HNO₃

(b) ${{{\text{PH}}}_{4}^{\text{+}}}$

(c) H₂S

(d) CH₃CH₂COOH

(e) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(f) HS⁻

Sýnið með viðeigandi nettójónajöfnum að hver eftirfarandi efnainda geti virkað sem Brønsted-Lowry-basi:

(a) H₂O

(b) OH⁻

(c) NH₃

(d) CN⁻

(e) S²⁻

(f) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}}$

Sýnið með viðeigandi nettójónajöfnum að hver eftirfarandi efnainda geti virkað sem Brønsted-Lowry-basi:

(a) HS⁻

(b) ${{{\text{PO}}}_{4}^{\text{3−}}}$

(c) ${{{\text{NH}}}_{2}^{\text{−}}}$

(d) C₂H₅OH

(e) O²⁻

(f) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}}$

Hver er samoka sýra hverrar eftirfarandi efnaindar? Hver er samoka basi hverrar þeirra?

(a) OH⁻

(b) H₂O

(c) ${{{\text{HCO}}}_{3}^{\text{−}}}$

(d) NH₃

(e) ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(f) H₂O₂

(g) HS⁻

(h) ${{\text{H}}_{5}{\text{N}}_{2}^{\text{+}}}$

Hver er samoka sýra eftirfarandi efna? Hver er samoka basi hvers þeirra?

(a) H₂S

(b) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(c) PH₃

(d) HS⁻

(e) ${{{\text{HSO}}}_{3}^{\text{−}}}$

(f) ${{\text{H}}_{3}{\text{O}}_{2}^{\text{+}}}$

(g) H₄N₂

(h) CH₃OH

Auðkennið og merkið Brønsted-Lowry sýruna, samoka basa hennar, Brønsted-Lowry basann og samoka sýru hans í hverri af eftirfarandi jöfnum:

(a) ${{{\text{HNO}}}_{3}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, {\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}+{{\text{NO}}}_{3}^{\text{−}}}$

(b) ${{{\text{CN}}}^{\text{−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, \text{HCN}+{{\text{OH}}}^{\text{−}}}$

(c) ${{\text{H}}_{2}{{\text{SO}}}_{4}+{{\text{Cl}}}^{\text{−}}\, \longrightarrow \, \text{HCl}+{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(d) ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}+{{\text{OH}}}^{\text{−}}\, \longrightarrow \, {{\text{SO}}}_{4}^{\text{2−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}}$

(e) ${{\text{O}}^{{2−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, 2{{OH}}^{\text{−}}}$

(f) ${{{[\text{Cu}{(\text{H}2\text{O})}3(\text{OH})]}}^{\text{+}}+{{[\text{Al}{(\text{H}2\text{O})}6]}}^{{3+}}\, \longrightarrow \, {{[\text{Cu}{(\text{H}2\text{O})}4]}}^{{2+}}+{{[\text{Al}{(\text{H}2\text{O})}5(\text{OH})]}}^{{2+}}}$

(g) ${{\text{H}}_{2}\text{S}+{{\text{NH}}}_{2}^{\text{−}}\, \longrightarrow \, {{\text{HS}}}^{\text{−}}+{{\text{NH}}}_{3}}$

Auðkennið og merkið Brønsted-Lowry sýruna, samoka basa hennar, Brønsted-Lowry basann og samoka sýru hans í hverri af eftirfarandi jöfnum:

(a) ${{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, {{\text{HNO}}}_{2}+{{\text{OH}}}^{\text{−}}}$

(b) ${\text{HBr}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, {\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}+{{\text{Br}}}^{\text{−}}}$

(c) ${{{\text{HS}}}^{\text{−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}\, \longrightarrow \, {\text{H}}_{2}\text{S}+{{\text{OH}}}^{\text{−}}}$

(d) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}+{{\text{OH}}}^{\text{−}}\, \longrightarrow \, {{\text{HPO}}}_{4}^{\text{2−}}+{\text{H}}_{2}\text{O}}$

(e) ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{\text{−}}+\text{HCl}\, \longrightarrow \, {\text{H}}_{3}{{\text{PO}}}_{4}+{{\text{Cl}}}^{\text{−}}}$

(f) ${{{[\text{Fe}{(\text{H}2\text{O})}5(\text{OH})]}}^{{2+}}+{{[\text{Al}{(\text{H}2\text{O})}6]}}^{{3+}}\, \longrightarrow \, {{\text{[Fe}{(\text{H}2\text{O})}6]}}^{{3+}}+{{[\text{Al}{(\text{H}2\text{O})}5(\text{OH})]}}^{{2+}}}$

(g) ${{{\text{CH}}}_{3}\text{OH}+{\text{H}}^{\text{−}}\, \longrightarrow \, {{\text{CH}}}_{3}{\text{O}}^{\text{−}}+{\text{H}}_{2}}$

Hvað eru tvíátta efni? Lýstu með viðeigandi jöfnum.

Tilgreindu hvaða af eftirfarandi efnum eru amfíprótísk og skrifaðu efnajöfnur sem sýna amfíprótíska eiginleika þessara efna:

(a) H₂O

(b) ${{\text{HPO}}_{4}^{\text{2−}}}$

(c) S²⁻

(d) ${{{\text{CO}}}_{3}^{\text{2−}}}$

(e) ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$

Tilgreindu hvaða af eftirfarandi efnum eru amfíprótísk og skrifaðu efnajöfnur sem sýna amfíprótíska eiginleika þessara efna.

(a) ${\text{NH}}_{3}$

(b) ${{\text{HPO}}_{4}^{\text{2−}}}$

(c) Br⁻

(d) ${{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}}$

(e) ${{{\text{AsO}}}_{4}^{\text{3−}}}$

Er sjálfjónun vatns innvermin eða útvermin? Jónunarfasti vatns (K_w) er 2,9 $\times$ 10⁻¹⁴ við 40 C og 9,3 $\times$ 10⁻¹⁴ við 60 C.

14.2 pH og pOH

Útskýrðu hvers vegna sýni af hreinu vatni við 40 °C er hlutlaust þótt [H₃O⁺] = 1,7 $\times$ 10⁻⁷ M. K_w er 2,9 $\times$ 10⁻¹⁴ við 40 °C.

Jónunarfasti vatns (K_w) er 2,9 $\times$ 10⁻¹⁴ við 40 °C. Reiknaðu [H₃O⁺], [OH⁻], pH og pOH fyrir hreint vatn við 40 °C.

Jónunarfasti vatns (K_w) er 9,311 $\times$ 10⁻¹⁴ við 60 °C. Reiknaðu [H₃O⁺], [OH⁻], pH og pOH fyrir hreint vatn við 60 °C.

Reiknaðu pH og pOH fyrir hverja eftirfarandi lausna við 25 °C þar sem efnin jónast að fullu:

(a) 0,200 M HCl

(b) 0,0143 M NaOH

(c) 3,0 M HNO₃

(d) 0,0031 M Ca(OH)₂

Reiknaðu pH og pOH fyrir hverja eftirfarandi lausna við 25 °C þar sem efnin jónast að fullu:

(a) 0,000259 M HClO₄

(b) 0,21 M NaOH

(c) 0,000071 M Ba(OH)₂

(d) 2,5 M KOH

Hvert er pH og pOH í 2,0 M HCl lausn, sem jónast að fullu?

Hver er styrkur oxóníumjóna og hýdroxíðjóna í lausn með pH 6,52?

Reiknaðu styrk vetnisjóna og styrk hýdroxíðjóna í víni út frá pH-gildi þess. Sjá Mynd 14.2 fyrir gagnlegar upplýsingar.

Reiknaðu styrk oxóníumjóna og styrk hýdroxíðjóna í límónusafa út frá pH-gildi hans. Sjá Mynd 14.2 fyrir gagnlegar upplýsingar.

Styrkur oxóníumjóna í sýni af regnvatni reynist vera 1,7 $\times$ 10⁻⁶ M við 25 °C. Hver er styrkur hýdroxíðjóna í regnvatninu?

Styrkur hýdroxíðjóna í heimilisammoníaki er 3,2 $\times$ 10⁻³ M við 25 °C. Hver er styrkur oxóníumjóna í lausninni?

14.3 Hlutfallslegur styrkur sýra og basa

Útskýrðu hvers vegna hlutleysingarhvarf sterkrar sýru og veiks basa gefur veikt súra lausn.

Útskýrðu hvers vegna hlutleysingarhvarf veikrar sýru og sterks basa gefur veikt basíska lausn.

Notaðu þennan lista yfir mikilvæg iðnaðarefnasambönd (og Mynd 14.8) til að svara eftirfarandi spurningum varðandi: Ca(OH)₂, CH₃CO₂H, HCl, H₂CO₃, HF, HNO₂, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄, NH₃, NaOH, Na₂CO₃.

(a) Tilgreindu sterkar Brønsted-Lowry sýrur og sterka Brønsted-Lowry basa.

(b) Tilgreindu þau efnasambönd sem geta hagað sér eins og Brønsted-Lowry sýrur með styrk á milli H₃O⁺ og H₂O.

(c) Tilgreindu þau efnasambönd sem geta hagað sér eins og Brønsted-Lowry basar með styrk á milli H₂O og OH⁻.

Edikslykt stafar af ediksýru, CH₃CO₂H, sem er veik sýra. Skráðu, í lækkandi röð eftir styrk, allar jóna- og sameindategundir sem eru til staðar í 1-M vatnslausn af þessari sýru.

Heimilissalmiak er lausn af veika basanum NH₃ í vatni. Skráðu, í lækkandi röð eftir styrk, allar jóna- og sameindategundir sem eru til staðar í 1-M vatnslausn af þessum basa.

Útskýrðu hvers vegna jónunarfastinn, K_a, fyrir H₂SO₄ er stærri en jónunarfastinn fyrir H₂SO₃.

Útskýrðu hvers vegna jónunarfastinn, K_a, fyrir HI er stærri en jónunarfastinn fyrir HF.

Magasafi, meltingarvökvinn sem framleiddur er í maganum, inniheldur saltsýru, HCl. Magnesíummjólk, sem er grugga af föstu Mg(OH)₂ í vatnskenndum miðli, er stundum notuð til að hlutleysa umframmagns magasýru. Skrifaðu fulla, stillta jöfnu fyrir hlutleysingarhvarfið og tilgreindu samoka sýru-basa pörin.

Saltpéturssýra hvarfast við torleyst kopar(II)oxíð og myndar auðleyst kopar(II)nítrat, Cu(NO₃)₂, efnasamband sem hefur verið notað til að koma í veg fyrir þörungavöxt í sundlaugum. Skrifaðu stillta efnajöfnu fyrir efnahvarf vatnslausnar af HNO₃ við CuO.

Hver er jónunarfastinn við 25 °C fyrir veiku sýruna ${{{\text{CH}}}_{3}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}},}$ , samoka sýru veika basans CH₃NH₂, K_b = 4,4 $\times$ 10⁻⁴.

Hver er jónunarfastinn við 25 °C fyrir veiku sýruna ${{({\text{CH}}3)}2{{\text{NH}}}_{2}^{\text{+}},}$ samoka sýru veika basans (CH₃)₂NH, K_b = 5,9 $\times$ 10⁻⁴?

Hvort er sterkari basinn, CH₃NH₂ eða (CH₃)₂NH? Hvor samoka sýran, ${{({\text{CH}}3)}2{{\text{NH}}}_{2}^{\text{+}}}$ eða ${{{\text{CH}}}_{3}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}}}$ , er sterkari sýran?

Hvort er sterkari sýran, ${{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}}$ eða HBrO?

Hvort er sterkari basinn, (CH₃)₃N eða ${{\text{H}}_{2}{{\text{BO}}}_{3}^{\text{−}}?}$

Spáðu fyrir um hvor sýran í eftirfarandi pörum er sterkari og útskýrðu rökstuðning þinn fyrir hvoru um sig.

(a) H₂O eða HF

(b) B(OH)₃ eða Al(OH)₃

(c) ${{{\text{HSO}}}_{3}^{\text{−}}}$ eða ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(d) NH₃ eða H₂S

(e) H₂O eða H₂Te

Spáðu fyrir um hvort efnasambandið í hvoru eftirfarandi para af efnasamböndum er súrara og útskýrðu rökstuðning þinn fyrir hvoru um sig.

(a) ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$ eða ${{{\text{HSeO}}}_{4}^{\text{−}}}$

(b) NH₃ eða H₂O

(c) PH₃ eða HI

(d) NH₃ eða PH₃

(e) H₂S eða HBr

Raðaðu efnasamböndunum í hverjum eftirfarandi hópa eftir vaxandi sýrustigi eða basastigi, eins og gefið er til kynna, og útskýrðu röðina sem þú setur fram.

(a) sýrustig: HCl, HBr, HI

(b) basastig: H₂O, OH⁻, H⁻, Cl⁻

(c) basastig: Mg(OH)₂, Si(OH)₄, ClO₃(OH) (Vísbending: Formúluna mætti einnig skrifa sem HClO₄.)

(d) sýrustig: HF, H₂O, NH₃, CH₄

Raðaðu efnasamböndunum í hverjum eftirfarandi hópa eftir vaxandi sýrustigi eða basastigi, eins og gefið er til kynna, og útskýrðu röðina sem þú setur fram.

(a) sýrustig: NaHSO₃, NaHSeO₃, NaHSO₄

(b) basastig: ${{{\text{BrO}}}_{2}^{\text{−}},}$ ${{{\text{ClO}}}_{2}^{\text{−}},}$ ${{{\text{IO}}}_{2}^{\text{−}}}$

(c) sýrustig: HOCl, HOBr, HOI

(d) sýrustig: HOCl, HOClO, HOClO₂, HOClO₃

(e) basastig: ${{{\text{NH}}}_{2}^{\text{−}},}$ HS⁻, HTe⁻, ${{{\text{PH}}}_{2}^{\text{−}}}$

(f) basastig: BrO⁻, ${{{\text{BrO}}}_{2}^{\text{−}},}$ ${{{\text{BrO}}}_{3}^{\text{−}},}$ ${{{\text{BrO}}}_{4}^{\text{−}}}$

Bæði HF og HCN jónast í vatni að takmörkuðu leyti. Hvor samsvarandi basinn, F⁻ eða CN⁻, er sterkari basinn?

Virka efnið sem myndast úr aspiríni í líkamanum er salisýlsýra, C₆H₄OH(CO₂H). Karboxýlhópurinn (−CO₂H) virkar sem veik sýra. Fenólhópurinn (OH-hópur tengdur arómatískum hring) virkar einnig sem sýra en mun veikari sýra. Skráðu, í röð eftir lækkandi styrk, allar jóna- og sameindategundir sem eru til staðar í 0,001-M vatnslausn af C₆H₄OH(CO₂H).

Eru styrkir oxóníumjónar og hýdroxíðjónar í lausn sýru eða basa í vatni í beinu eða öfugu hlutfalli? Útskýrðu svarið.

Hvaða tvær algengu forsendur geta einfaldað útreikning á jafnvægisstyrkjum í lausn af veikri sýru eða basa?

Hvað af eftirfarandi mun auka hlutfall NH₃ sem breytist í ammóníumjón í vatni?

(a) álagning NaOH

(b) álagning HCl

(c) álagning NH₄Cl

Hvað af eftirfarandi mun auka hlutfall HF sem breytist í flúoríðjón í vatni?

(a) álagning NaOH

(b) álagning HCl

(c) álagning NaF

Hver eru áhrifin á styrk ${{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}},}$ HNO₂ og OH⁻ þegar eftirfarandi er bætt við lausn af KNO₂ í vatni:

(a) HCl

(b) HNO₂

(c) NaOH

(d) NaCl

(e) KNO₂

Hver eru áhrifin á styrk flúorsýru, hýdróníumjónar og flúoríðjónar þegar eftirfarandi efnum er bætt við aðskildar lausnir af flúorsýru?

(a) HCl

(b) KF

(c) NaCl

(d) KOH

(e) HF

Af hverju ræðst styrkur hýdróníumjóna í lausn sem er 0,10 M í HCl og 0,10 M í HCOOH af styrk HCl?

Út frá gefnum jafnvægisstyrkjum, reiknaðu K_a fyrir hverja af veiku sýrunum og K_b fyrir hvern af veiku bösunum.

(a) CH₃CO₂H: ${[{\text{H}}_{{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]}$ = 1,34 $\times$ 10⁻³ M;
${[{{\text{CH}}}_{3}{{\text{CO}}}_{2}^{\text{−}}]}$ = 1,34 $\times$ 10⁻³ M;

[CH₃CO₂H] = 9,866 $\times$ 10⁻² M;

(b) ClO⁻: [OH⁻] = 4,0 $\times$ 10⁻⁴ M;

[HClO] = 2,38 $\times$ 10⁻⁴ M;

[ClO⁻] = 0,273 M;

(c) HCO₂H: [HCO₂H] = 0,524 M;
${[{\text{H}}_{{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]}$ = 9,8 $\times$ 10⁻³ M;
${[{{\text{HCO}}}_{2}^{\text{−}}]}$ = 9,8 $\times$ 10⁻³ M;

(d) ${{\text{C}}_{6}{\text{H}}_{5}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}}:}$ ${[{\text{C}}_{6}{\text{H}}_{5}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}}]}$ = 0,233 M;

[C₆H₅NH₂] = 2,3 $\times$ 10⁻³ M;
${[{\text{H}}_{{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]}$ = 2,3 $\times$ 10⁻³ M

Út frá gefnum jafnvægisstyrkjum, reiknaðu K_a fyrir hverja af veiku sýrunum og K_b fyrir hvern af veiku bösunum.

(a) NH₃: [OH⁻] = 3,1 $\times$ 10⁻³ M;
${[{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}]}$ = 3,1 $\times$ 10⁻³ M;

[NH₃] = 0,533 M;

(b) HNO₂: ${[{\text{H}}_{{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]}$ = 0,011 M;
${[{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}}]}$ = 0,0438 M;

[HNO₂] = 1,07 M;

(c) (CH₃)₃N: [(CH₃)₃N] = 0,25 M;
[(CH₃)₃NH⁺] = 4,3 $\times$ 10⁻³ M;

[OH⁻] = 3,7 $\times$ 10⁻³ M;

(d) ${{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}:}$ ${[{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}]}$ = 0,100 M;

[NH₃] = 7,5 $\times$ 10⁻⁶ M;
[H₃O⁺] = 7,5 $\times$ 10⁻⁶ M

Ákvarðaðu K_b fyrir nítrítjónina, ${{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}}.}$ Í 0,10-M lausn er þessi basi 0,0015% jónaður.

Ákvarðaðu K_a fyrir vetnissúlfatjónina, ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}.}$ Í 0,10-M lausn er sýran 29% jónuð.

Reiknaðu jónunarfastann fyrir hverja af eftirfarandi sýrum eða bösum út frá jónunarfasta samoka basa þeirra eða samoka sýru:

(a) F⁻

(b) ${{{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}}$

(c) ${{{\text{AsO}}}_{4}^{{3−}}}$

(d) ${{({\text{CH}}3)}2{{\text{NH}}}_{2}^{\text{+}}}$

(e) ${{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}}}$

(f) ${{{\text{HC}}}_{2}{\text{O}}_{4}^{\text{−}}}$ (sem basi)

Reiknaðu jónunarfastann fyrir hverja af eftirfarandi sýrum eða bösum út frá jónunarfasta samoka basa þeirra eða samoka sýru:

(a) HTe⁻ (sem basi)

(b) ${{({\text{CH}}3)}3{{\text{NH}}}^{\text{+}}}$

(c) ${{{\text{HAsO}}}_{4}^{{2–}}}$ (sem basi)

(d) ${{{\text{HO}}}_{2}^{\text{−}}}$ (sem basi)

(e) ${{\text{C}}_{6}{\text{H}}_{5}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}}}$

(f) ${{{\text{HSO}}}_{3}^{\text{−}}}$ (sem basi)

Notaðu K_a gildið 1,4 $\times$ 10⁻⁵ til að staðsetja ${\text{Al}{(\text{H}2\text{O})}6^{{3+}}}$ á réttum stað í Mynd 14.7.

Reiknaðu styrk allra tegunda leystra efna í hverri af eftirfarandi lausnum af sýrum eða bösum. Gerðu ráð fyrir að hægt sé að vanrækja jónun vatns og sýndu fram á að hægt sé að vanrækja breytinguna á upphafsstyrknum.

(a) 0,0092 M HClO, veik sýra

(b) 0,0784 M C₆H₅NH₂, veikur basi

(c) 0,0810 M HCN, veik sýra

(d) 0,11 M (CH₃)₃N, veikur basi

(e) 0,120 M ${\text{Fe}{(\text{H}2\text{O})}6 ^{{2+}}}$ veik sýra, K_a = 1,6 $\times$ 10⁻⁷

Própíónsýra, C₂H₅CO₂H (K_a = 1,34 $\times$ 10⁻⁵), er notuð við framleiðslu á kalsíumprópíónati, sem er rotvarnarefni í matvælum. Hvert er pH 0,698-M lausnar af C₂H₅CO₂H?

Hvítt edik er 5,0% massalausn af ediksýru í vatni. Ef eðlismassi hvíts ediks er 1,007 g/cm³, hvert er pH-gildið?

Jónunarfasti mjólkursýru, CH₃CH(OH)CO₂H, sýru sem finnst í blóði eftir mikla áreynslu, er 1,36 $\times$ 10⁻⁴. Ef 20,0 g af mjólkursýru eru notuð til að búa til lausn með rúmmálið 1,00 L, hver er þá styrkur hýdróníumjónarinnar í lausninni?

Nikótín, C₁₀H₁₄N₂, er basi sem getur tekið við tveimur róteindum (K_b1 = 7 $\times$ 10⁻⁷, K_b2 = 1,4 $\times$ 10⁻¹¹). Hver er styrkur hverrar efnisagnar sem er til staðar í 0,050-M lausn af nikótíni?

pH-gildi 0,23-M lausnar af HF er 1,92. Ákvarðaðu K_a fyrir HF út frá þessum gögnum.

pH-gildi 0,15-M lausnar af ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$ er 1,43. Ákvarðaðu K_a fyrir ${{{\text{HSO}}}_{4}^{\text{−}}}$ út frá þessum gögnum.

pH-gildi 0,10-M lausnar af koffíni er 11,70. Ákvarðaðu K_b fyrir koffín út frá þessum gögnum:
${{\text{C}}_{8}{\text{H}}_{{10}}{\text{N}}_{4}{\text{O}}_{2}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)\, ⇌\, {\text{C}}_{8}{\text{H}}_{{10}}{\text{N}}_{4}{\text{O}}_{2}{\text{H}}^{\text{+}}(aq)+{{\text{OH}}}^{\text{−}}(aq)}$

pH-gildi lausnar af heimilisammoníaki, 0,950 M lausn af NH_3, er 11,612. Ákvarðaðu K_b fyrir NH₃ út frá þessum gögnum.

14.4 Vatnsrof salta

Ákvarðaðu hvort vatnslausnir eftirfarandi salta séu súrar, basískar eða hlutlausar:

(a) Al(NO₃)₃

(b) RbI

(c) KHCO₂

(d) CH₃NH₃Br

Ákvarðaðu hvort vatnslausnir eftirfarandi salta séu súrar, basískar eða hlutlausar:

(a) FeCl₃

(b) K₂CO₃

(c) NH₄Br

(d) KClO₄

Nóvokaín, C₁₃H₂₁O₂N₂Cl, er salt basans prókaíns og saltsýru. Jónunarfasti prókaíns er 7 $\times$ 10⁻⁶. Er lausn af nóvokaíni súr eða basísk? Hver er styrkur [H₃O⁺], [OH⁻] og hvert er pH 2,0% massalausnar af nóvokaíni, að því gefnu að eðlismassi lausnarinnar sé 1,0 g/ml?

14.5 Fjölvirkar sýrur

Hver af eftirfarandi styrkjum væri nánast jafn í útreikningi á jafnvægisstyrk í 0,134-M lausn af H₂CO₃, tvígildri sýru: ${[{{\text{H}}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}],}$ [OH⁻], [H₂CO₃], ${{[{{{\text{HCO}}}_{3}^{\text{−}}}]},}$ ${{[{{{\text{CO}}}_{3}^{{2−}}}]}?}$ Engir útreikningar eru nauðsynlegir til að svara þessari spurningu.

Reiknaðu styrk hverrar efnategundar sem er til staðar í 0,050-M lausn af H₂S.

Reiknaðu styrk hverrar efnategundar sem er til staðar í 0,010-M lausn af þalsýru, C₆H₄(CO₂H)₂.
$\begin{aligned} {\text{C}}_{6}{\text{H}}_{4}{({\text{CO}}{2}\text{H})}{2}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)⇌{\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}(aq)+{\text{C}}_{6}{\text{H}}_{4}({\text{CO}}_{2}\text{H})\, {{({{\text{CO}}}_{{2}})}}^{{\text{−}}}(aq)\, {K}_{\text{a}} =1,1\, \times \, {10}^{{−3}} \\ {\text{C}}_{6}{\text{H}}_{4}({\text{CO}}_{2}\text{H})({\text{CO}}_{2})^{–}\, (aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)⇌{\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}(aq)+{\text{C}}_{6}{\text{H}}_{4}{({\text{CO}}{2})}{2}^{{2−}}(aq)\, {K}_{\text{a}}=3,9\, \times \, {10}^{{−6}} \end{aligned}$

Salisýlsýra, HOC₆H₄CO₂H, og afleiður hennar hafa lengi verið notaðar sem verkjalyf. Salisýlsýra finnst í litlu magni í laufum, berki og rótum sumra plantna (sögulega þekktast í berki víðitrésins). Útdrættir úr þessum plöntum hafa verið notaðir sem lyf um aldir. Sýran var fyrst einangruð á rannsóknarstofu árið 1838.

(a) Báðir virknihópar salisýlsýru jónast í vatni, með K_a = 1,0 ${\, \times \,}$ 10⁻³ fyrir —CO₂H hópinn og 4,2 ${\, \times \,}$ 10⁻¹³ fyrir −OH hópinn. Hvert er pH mettaðrar lausnar af sýrunni (leysni = 1,8 g/L).

(b) Aspirín var uppgötvað í kjölfar tilrauna til að framleiða afleiðu salisýlsýru sem myndi ekki ertandi fyrir magaslímhúðina. Aspirín er asetýlsalisýlsýra, CH₃CO₂C₆H₄CO₂H. −CO₂H virknihópurinn er enn til staðar, en sýrustig hans er minnkað, K_a = 3,0 ${\, \times \,}$ 10⁻⁴. Hvert er pH lausnar af aspiríni með sama styrk og mettuð lausn af salisýlsýru (Sjá hluta a).

Jónin HTe⁻ er amfíprótísk tegund; hún getur virkað annaðhvort sem sýra eða basi.

(a) Hvað er K_a fyrir sýruhvarf HTe⁻ við H₂O?

(b) Hvað er K_b fyrir hvarfið þar sem HTe⁻ virkar sem basi í vatni?

(c) Sýndu fram á hvort hægt sé að vanrækja aðra jónun H₂Te við útreikning á [HTe⁻] í 0,10 M lausn af H₂Te.

14.6 Stuðpúðar

Útskýrðu hvers vegna hægt er að útbúa stuðpúða úr efnablöndu af NH₄Cl og NaOH en ekki úr NH₃ og NaOH.

Útskýrðu hvers vegna pH breytist ekki marktækt þegar litlu magni af sýru eða basa er bætt við lausn sem inniheldur jafn mikið af sýrunni H₃PO₄ og salti af samoka basa hennar, NaH₂PO₄.

Útskýrðu hvers vegna pH breytist ekki marktækt þegar litlu magni af sýru eða basa er bætt við lausn sem inniheldur jafn mikið af basanum NH₃ og salti af samoka sýru hans, NH₄Cl.

Hvað er [H₃O⁺] í lausn af 0,25 M CH₃CO₂H og 0,030 M NaCH₃CO₂?
${{{\text{CH}}}_{3}{{\text{CO}}}_{2}\text{H}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)\, ⇌\, {\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}(aq)+{{\text{CH}}}_{3}{{\text{CO}}}_{2}^{\text{−}}(aq)\, {K}_{\text{a}}=1,8\, \times \, {{10}}^{{−5}}}$

Hvað er [H₃O⁺] í lausn af 0,075 M HNO₂ og 0,030 M NaNO₂?
${{{\text{HNO}}}_{2}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)\, ⇌\, {\text{H}}_{3}{\text{O}}^{\text{+}}(aq)+{{\text{NO}}}_{2}^{\text{−}}(aq)\, {K}_{\text{a}}=4,5\, \times \, {{10}}^{{−5}}}$

Hvað er [OH⁻] í lausn af 0,125 M CH₃NH₂ og 0,130 M CH₃NH₃Cl?
${{{\text{CH}}}_{3}{{\text{NH}}}_{2}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)\, ⇌\, {{\text{CH}}}_{3}{{\text{NH}}}_{3}^{\text{+}}(aq)+{{\text{OH}}}^{\text{−}}(aq)\, {K}_{\text{b}}=4,4\, \times \, {{10}}^{{−4}}}$

Hvað er [OH⁻] í lausn af 1,25 M NH₃ og 0,78 M NH₄NO₃?
${{{\text{NH}}}_{3}(aq)+{\text{H}}_{2}\text{O}(l)\, ⇌\, {{\text{NH}}}_{4}^{\text{+}}(aq)+{{\text{OH}}}^{\text{−}}(aq)\, {K}_{\text{b}}=1,8\, \times \, {{10}}^{{−5}}}$

Hver eru áhrifin á styrk ediksýru, hýdróníumjónar og asetatjónar þegar eftirfarandi er bætt við súra stuðpúðalausn með jöfnum styrk ediksýru og natríumasetats:

(a) HCl

(b) KCH₃CO₂

(c) NaCl

(d) KOH

(e) CH₃CO₂H

Hver eru áhrifin á styrk ammóníaks, hýdroxíðjónar og ammóníumjónar þegar eftirfarandi er bætt út í basíska stuðpúðalausn með jöfnum styrk ammóníaks og ammóníumnítrats:

(a) KI

(b) NH₃

(c) HI

(d) NaOH

(e) NH₄Cl

Hvert verður pH stuðpúðalausnar sem er búin til úr 0,20 mólum af NH₃, 0,40 mólum af NH₄NO₃ og nægu vatni til að gefa 1,00 L af lausn?

Reiknaðu pH stuðpúðalausnar sem er búin til úr 0,155 mólum af fosfórsýru, 0,250 mólum af KH₂PO₄ og nægu vatni til að búa til 0,500 L af lausn.

Hversu miklu af föstu efni NaCH₃CO₂•3H₂O verður að bæta við 0,300 L af 0,50-M ediksýrulausn til að fá stuðpúða með pH 5,00? (Vísbending: Gerðu ráð fyrir óverulegri breytingu á rúmmáli þegar fasta efninu er bætt við.)

Hvaða massa af NH₄Cl verður að bæta við 0,750 L af 0,100-M lausn af NH₃ til að fá stuðpúðalausn með pH 9,26? (Vísbending: Gerðu ráð fyrir óverulegri breytingu á rúmmáli þegar fasta efninu er bætt við.)

Stuðpúðalausn er búin til úr jöfnu rúmmáli af 0,200 M ediksýru og 0,600 M natríumasetati. Notaðu 1,80 $\times$ 10⁻⁵ sem K_a fyrir ediksýru.

(a) Hvert er pH lausnarinnar?

(b) Er lausnin súr eða basísk?

(c) Hvert er pH lausnar sem myndast þegar 3,00 ml af 0,034 M HCl er bætt við 0,200 L af upprunalega stuðpúðanum?

5,36 g sýni af NH₄Cl var bætt út í 25,0 ml af 1,00 M NaOH og lausnin sem myndaðist var

þynnt í 0,100 L.

(a) Hvert er pH þessarar stuðpúðalausnar?

(b) Er lausnin súr eða basísk?

(c) Hvert er pH lausnar sem myndast þegar 3,00 ml af 0,034 M HCl er bætt við lausnina?

14.7 Sýru-basa títranir

Útskýrðu hvernig á að velja viðeigandi sýru-basa litvísi fyrir títrun á veikum basa með sterkri sýru.

Útskýrðu hvers vegna sýru-basa litvísir skiptir um lit yfir svið pH-gilda frekar en við ákveðið pH-gildi.

Reiknaðu pH-gildið á eftirfarandi punktum í títrun á 40 ml (0,040 L) af 0,100 M barbitúrsýru (K_a = 9,8 $\times$ 10⁻⁵) með 0,100 M KOH.

(a) engu KOH bætt við

(b) 20 ml af KOH-lausn bætt við

(c) 39 ml af KOH-lausn bætt við

(d) 40 ml af KOH-lausn bætt við

(e) 41 ml af KOH-lausn bætt við

Litvísirinn dínítrófenól er sýra með K_a upp á 1,1 $\times$ 10⁻⁴. Í 1,0 $\times$ 10⁻⁴-M lausn er hann litlaus í sýru og gulur í basa. Reiknaðu pH-sviðið þar sem hann fer úr því að vera 10% jónaður (litlaus) yfir í að vera 90% jónaður (gulur).