Kemi

syre-base

12. marts 2015 af ghdfir (Slettet) - Niveau: A-niveau

Har svært ved opg c, d og e:

Opgave 4. Hydrazin, N2H4, er en base med basestyrkekonstanten Kb = 10^–6,10 M, svarende til ligevægten: N2H4 + H2O ? N2H5⁺ + HO^-

a) Til 300 ml 0,150 M hydrazin-opløsning sættes 200 ml 0,100 M HCl, som reagerer med hydrazin: N2H4 + H⁺ → N2H5⁺ . Beregn pH i den resulterende opløsning (5 point). Vands ionprodukt er Kv = 10^–14,0 M^2 .

b) Beregn syrestyrkekonstanten, Ks, for hydrazinium-ionen, N2H5⁺ (2 point). Ligevægtskonstanten er K = 10^-3,15 for reaktionen: N2H5⁺ + CH3CO2^- <=>N2H4 + CH3COOH

c) Beregn syrestyrkekonstanten, Ks´, for eddikesyre, CH3COOH (3 point).

d) Der opløses 3,00 g hydraziniumacetat, [N2H5][CH3CO2], i 200 ml vand, hvorved ligevægten beskrevet ovenfor (med ligevægtskonstanten K = 10^–3,15) indtræder. Rumfanget regnes for uændret. Beregn koncentrationen af N2H5 + og N2H4 i opløsningen samt dennes pH (5 point). Molær masse/g·mol–1: [N2H5][CH3CO2]: 92,1.

e) Vandfri eddikesyre har en densitet på 1,049 g/ml. Beregn, hvor stort et volumen vandfri eddikesyre, der skal afmåles, hvis man ønsker at fremstille 2,00 liter 2,00 M opløsning (3 point). Molær masse/g·mol–1: CH3CO2H: 60,05.

Brugbart svar (0)

Svar #1
13. marts 2015 af mathon

N₂H₄ + H⁺ ⇔ N₂H₅⁺

med ligevægtsbrøken:
$\frac{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]}{\left [ N_2H_4 \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}=\frac{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]\cdot \left [ OH^- \right ]}{\left [ N_2H_4 \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]\cdot \left [ OH^- \right ]}=$

$\! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \frac{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]\cdot \left [ OH^- \right ]}{\left [ N_2H_4 \right ] }\cdot \frac{1}{\left [ H^+ \right ]\cdot \left [ OH^- \right ]}=\left ( 10^{-6,10}\; M \right )\cdot \frac{1}{10^{-14}\; M^2}=7,94328\cdot 10^7\; M^{-1}$

Brugbart svar (0)

Svar #2
13. marts 2015 af mathon

$\frac{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]}{\left [ N_2H_4 \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}=7,94328\cdot 10^7\; M^{-1}$

$\frac{\frac{0,020\; mol}{0,500\; L}}{\frac{0,025\; mol}{0,500\; L}\cdot \left [ H^+ \right ]}=7,94328\cdot 10^7\; M^{-1}$

$\left [ H^+ \right ]=1,00714\cdot 10^{-8}\; M$

$pH=-\log(\left [ H^+ \right ])=-\log(1,00714\cdot 10^{-8})=8,0$

Brugbart svar (0)

Svar #3
13. marts 2015 af mathon

Ved 25°C:
$K_s\left ( N_2H_4 \right )=\frac{10^{-14}\; M^2}{K_b}=\frac{10^{-14}\; M^2}{10^{\, 6,10}\; M}=1,26\cdot 10^{-8}\; M$

Brugbart svar (0)

Svar #4
13. marts 2015 af mathon

c)
$\frac{\left [ CH_3COO^- \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}{\left [ CH_3COOH \right ]}=\frac{\left [ N_2H_4 \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]}\cdot \frac{1}{K}$

$\frac{\left [ CH_3COO^- \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}{\left [ CH_3COOH \right ]}=\frac{1}{7{,}94328\cdot 10^7\; M^{-1}}\cdot \frac{1}{10^{-3,15 }}=1{,}78\cdot 10^{-5}\; M$

Brugbart svar (0)

Svar #5
13. marts 2015 af mathon

her er anvendt $\left [ H^+ \right ]$ frem for $\left [ H_3O^+ \right ]$ på grund af din notation.

Brugbart svar (0)

Svar #6
13. marts 2015 af mathon

d)
Den formelle koncentration af 3,00 g hydraziniumacetat CH₃COON₂H₅ opløst i 200 ml vand
er 0,164674 M.

N₂H₅⁺ + CH₃COO^- <=> N₂H₄ + CH₃COOH
ligevægtsmolariteter: 0,164674 - x 0,164674 - x x x

ligevægtsbrøk:
$\frac{x^2}{(0,164674-x)^2}=10^{-3,15}\; \; \; \; \; \; 0<x<0,164674$

$x=4,26796\cdot 10^{-3} M$

$\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]=\left (0,164674 -4,26796\cdot 10^{-3}\right )\; M=0,160406\; M$

$\left [ N_2{H_{4}}^{} \right ]=x=0,00442796\; M$

Brugbart svar (0)

Svar #7
13. marts 2015 af mathon

fra a) haves
$\frac{\left [ N_2{H_{5}}^{+} \right ]}{\left [ N_2H_4 \right ]\cdot \left [ H^+ \right ]}=7,94328\cdot 10^7\; M^{-1}$

$\frac{0,160406\; M}{\left (0,00442796\; M \right )\cdot \left [ H^+ \right ]}=7,94328\cdot 10^7\; M^{-1}$

$\left [ H^+ \right ]=\frac{0,160406\; M}{\left (0,00442796\; M \right )\cdot \left ( 7,94328\cdot 10^7\; M^{-1} \right )}=4,56054\cdot 10^{-7}\; M$

$pH=-\log(4,56054\cdot 10^{-7})=6,34$

Brugbart svar (0)

Svar #8
13. marts 2015 af mathon

e)
${V_{vandfri}}^{CH_3COOH}=\frac{m}{\varrho }=\frac{\left (4\; mol \right )\cdot \left ( 60,05\; \frac{g}{mol} \right )}{1,049\; \frac{g}{mL}}=228,98\; mL$

Skriv et svar til: syre-base

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.