Obliczanie pH mieszaniny kwasów i zasad

Jesteśmy już na samym końcu obliczania pH. Nie pojawi się już tutaj nic trudnego, ponieważ na maturze jedyne co może się wydarzyć, to zmieszanie ze sobą mocnych kwasów i zasad, ponieważ mieszanie słabych elektrolitów bardzo mocno komplikuje sprawę i jest to raczej przedmiot zainteresowania Olimpiady Chemicznej, a nie matury.

1. Obliczanie pH mieszaniny mocny kwas + mocna zasada

Są właściwie trzy pseudoróżne przypadki, które mogą się tutaj pojawić. Jedyne co tutaj może się zmieniać, to stechiometria w jakiej będą reagować ze sobą kwas i zasadą. Dlatego, aby Wam namieszać, to typowo wrzucą Wam wodorotlenek baru oraz kwas siarkowy. Innymi słowy, kwas który będzie dwuprotonowy oraz zasadę dwuwodorotlenową. Oto trzy typowe kombinacje zadań tego typu :

➤ NaOH + HCl

➤ Ba(OH)2 + HCl

➤ NaOH + H2SO4

Żeby ogarnąć obliczanie pH mieszaniny, zawsze luczowe będzie pisania równania reakcji, a dalej jest to już zwykłe zadanie ze stechiometrii.

Mocna zasada z mocnym kwasem będą się neutralizować. Nieważne jakiego mocnego kwasu i jakiej mocnej zasady użyjemy, reakcja będzie przebiegać zawsze według równania :

H+ + OH ⟶ H2O

To co nam pozostanie do roboty, to ustalenie ile zostanie jonów lub po reakcji, a więc musimy zwyczajnie ustalić co jest w nadmiarze, obliczyć ile tego związku zostanie po reakcji zobojętnienia, a następnie wyliczenie pH.


Oblicz pH mieszaniny, powstałej w wyniku zmieszania 250 ml NaOH (c = 0,4 mol • dmー3) oraz 300 ml HCl (c = 0,3 mol • dmー3 ).

Piszemy równanie reakcji oraz obliczamy liczby moli substratów otrzymując nHCl = 0,3 • 0,3 = 0,09 mol oraz nNaOH = 0,25 • 0,4 = 0,1 mol

HCl + NaOH ⟶ NaCl + H2O

HClNaOHNaClH2O
Liczba moli
na początku
0,090,100
Liczba moli
na końcu
00,1 − 0,09 = 0,010,090,09
Tabela stechiometrii podczas reakcji mocny kwas + mocna zasada

W takim razie po reakcji zostało 0,01 mola wodorotlenku sodu, a całkowita objętość roztworu wynosi V = 0,25 + 0,3 = 0,55 dm3 . Wyliczamy zatem stężenie NaOH po reakcji (w nowej objętości) jak równe 0,01 : 0,55 = 0,018 mol • dmー3 . NaOH dysocjuje całkowicie :

NaOH ⟶ Na+ + OH

Czyli pOH = − log (0,018) = 1,74 ⇒ pH = 12,26


Oblicz pH mieszaniny, powstałej w wyniku zmieszania 100 ml Ba(OH)2 (c = 0,2 mol • dmー3) oraz 100 ml HCl (c = 0,3 mol • dmー3 ).

Piszemy równanie reakcji oraz obliczamy liczby moli substratów otrzymując nHCl = 0,3 • 0,1 = 0,03 mol oraz nBa(OH)2 = 0,2 • 0,1 = 0,02 mol . *Szybka (pochopna) ocena mogła by Was wprowadzić w maliny , bo można pomyśleć, że kwasu użyto za dużo (jest w nadmiarze). Ale zobaczmy na równanie reakcji :

Ba(OH)2 + 2HCl ⟶ BaCl2 + 2H2O

Ba(OH)2HClBaCl2H2O
Liczba moli
na początku
0,020,0300
Liczba moli
na końcu
0,02 0,015 = 0,00500,0150,03
Tabela stechiometrii podczas reakcji mocny kwas + mocna zasada

W takim razie po reakcji zostało 0,005 mola wodorotlenku baru, a całkowita objętość roztworu wynosi V = 0,1 + 0,1 = 0,2 dm3 . Wyliczamy zatem stężenie Ba(OH)2 po reakcji (w nowej objętości) jako równe 0,005 : 0,2 = 0,025 mol • dmー3 . Ba(OH)2 dysocjuje całkowicie, musimy tylko uważać, bo z jednego mola wodorotlenku powstanie aż dwa mole jonów OH :

Ba(OH)2 ⟶ Ba2+ + 2OH

Czyli pOH = − log (2 • 0,025) = 1,3 ⇒ pH = 12,7


Oblicz pH mieszaniny, powstałej w wyniku zmieszania 250 ml NaOH (c = 0,28 mol • dmー3) oraz 200 ml H2SO4 (c = 0,18 mol • dmー3 ).

Piszemy równanie reakcji oraz obliczamy liczby moli substratów otrzymując nH2SO4 = 0,18 • 0,2 = 0,036 mol oraz nNaOH = 0,25 • 0,28 = 0,07 mol

H2SO4 + 2NaOH ⟶ Na2SO4 + 2H2O

H2SO4NaOHNa2SO4H2O
Liczba moli
na początku
0,0360,0700
Liczba moli
na końcu
0,036 − 0,035 = 0,00100,0350,07
Tabela stechiometrii podczas reakcji mocny kwas + mocna zasada

W takim razie po reakcji zostało 0,001 mola kwasu siarkowego, a całkowita objętość roztworu wynosi V = 0,25 + 0,2 = 0,45 dm3 . Wyliczamy zatem stężenie H2SO4 po reakcji (w nowej objętości) jak równe 0,001 : 0,45 = 0,0022 mol • dmー3 . H2SO4 dysocjuje całkowicie, musimy tylko uważać, bo z jednego mola kwasu powstanie aż dwa mole jonów H+ :

H2SO4 ⟶ 2H+ + SO42ー

Czyli pH = −log (2 • 0,0022) = 2,46

2. Obliczanie pH mieszaniny, czyli co jeszcze mogłoby się pojawić ?

Jeżeli chodzi o samą kwestię mieszania kwasu i zasady to omówiliśmy już wszystko, co może się pojawić na maturze. Jedyne komplikacje na jakie można tutaj liczyć, to dodatkowe zabawy na stężeniach.

zamiast podania stężenia molowego (c) związku mogliby podać stężenie procentowe (Cp) i gęstość (d), z którego dopiero należałoby wyliczyć stężenie molowe.

na samym końcu (po zmieszaniu kwasu + zasady), można jeszcze roztwór rozcieńczyć lub zatężyć, co oczywiście nie wpływa na liczbę moli, a wpływa jedynie na całkowitą objętość.

Leave a Reply

%d bloggers like this: