pH di miscele di acidi e basi forti: esercizi

Se si vuole conoscere il pH di una soluzione ottenuta unendo una soluzione di acido forte a una di base forte si può procedere secondo la seguente strategia:

• Calcolare le moli di acido conoscendo la sua molarità e il suo volume: moli = M · V
• Calcolare le moli di base conoscendo la sua molarità e il suo volume: moli = M · V
• Sottrarre il numero più piccolo da quello più grande determinando così le moli di H⁺ o le moli di OH^– in eccesso
• Sommare il volume della soluzione di acido a quello della base supponendo che i volumi siano additivi
• Calcolare la molarità di H⁺o di OH^–
• Determinare il pH o il pOH. Noto il pOH il valore di pH può essere calcolato dall’equazione pH + pOH = 14

Esercizi

• Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 20.0 mL di NaOH 0.0700 M con 13.0 mL di HCl 0.0900 M

Moli di acido = M · V = 0.0900 · 0.0130  = 0.00117
Moli di base = M · V = 0.0700 · 0.0200 =0.00140
Moli di base in eccesso = moli di OH^– in eccesso = 0.00140 – 0.00117 =0.000230
Volume totale = 13.0 + 20.0 = 33.0 mL = 0.0330 L

[OH^–] = 0.000230/0.0330 =0.00697 M
pOH = – log [OH^–] = – log 0.00697 = 2.1
pH = 14 – pOH = 14 – 2.16 =11.8

• Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 50.0 mL di HCl 0.100 M a 48.0 mL di NaOH 0.100 M

Moli di acido = M · V = 0.100 · 0.0500 = 0.00500
Moli di base = M · V = 0.100 · 0.0480 = 0.00480
Moli di acido in eccesso = moli di H⁺ in eccesso = 0.00500 – 0.00480 = 0.000200

Volume totale = 50.0 + 48.0 = 98.0 mL = 0.0980 L
[H⁺] = 0.000200/0.0980 = 0.00204 M
pH = – log [H⁺] = – log 0.00204 =2.69

• Calcolare il pH di una soluzione mescolando 5.0 L di una soluzione di H₂SO₄  0.45 M con 2.3 L di una soluzione di KOH 1.2 M

In questo caso poiché l’acido solforico è diprotico occorre prima calcolare le moli di acido e successivamente quelle di H⁺

Moli di acido = 0.45 · 5.0 = 2.25
Moli di H⁺ = 2.25 · 2 = 4.5
Le moli di base = 1.2 · 2.3 = 2.8

Moli di acido in eccesso = moli di H⁺ in eccesso = 4.5 – 2.8= 1.7
Volume totale = 5.0 + 2.3 = 7.3 L
[H⁺] = 1.7/7.3 = 0.23 M
pH = – log [H⁺] = – log 0.23 = 0.64