Monitoraatsessie Chemie 2
Zuren en basen
14 - 15 maart 2017
Inhoudstafel H15 (1: Algemeen)
1. Zuur-base theorie van Arrhenius
2. BrØnsted-Lowry zuur-base concept
° geconjugeerd zuur-base koppel
° relatieve zuur-base sterkte
3. Moleculaire structuur en zuursterkte (thermodynamische cyclus)
° binaire niet-metaalhydriden (bv. HBr, H2S , PH3)
° oxyzuren of oxozuren (bv. H2SO4, H3PO4)
° gehydrateerde metaalionen (bv. Al3+ (aq), Fe3+ (aq))
° BrØnsted N-basen (bv. NH3 en NR1R2R3)
4. Ionenproduct van water. De pH-schaal
Inhoudstafel H15 (2: Oplossingen)
5. Sterke zuren en basen in water
HCl → H+ + Cl–
NaOH → Na + + OH–
6. Zwakke zuren in water (Ka)
° monoprotische zwakke zuren
° polyprotische zwakke zuren
7. Zwakke basen in water (Kb)
Ka.Kb = 10-14
8. Mengsels van zuren of van basen
° oplossing van 2 sterke zuren
° oplossing van een sterk zuur en een zwak zuur
° oplossing van 2 zwakke zuren
9. Lewis zuur-base definitie
Aflopende reacties
Evenwichtsreacties
Inhoudstafel H15 (3: Zouten)
10. Zuur-base eigenschappen van zouten
° zouten van een sterk zuur + een sterke base
Kh ° zouten van een zwak zuur + een sterke base
° zouten van een sterk zuur + een zwakke base
° zouten van een zwak zuur + een zwakke base
° zouten met anionen van een
polyprotisch zwak zuur + een sterke base
° amfolyten
Opgave 1
Quinine, C20H24N2O2, is een anti-malariamiddel en bevat 2 basische groepen (pKb1 =
5,1 en pKb2 = 9,7). Bereken de pH van een 1,5% (massaprocent) oplossing van
quininemonohydrochloride (het geconjugeerde zuur van quinine) (dichtheid van
de oplossing is 1,0 g/mL).
Opgaven ‘vertalen’
1
Werk-
College
aj 16-17
2
3
Oplossing van opgave2 ‘vertalen’
2
Oplossingen:
(a) pH = 2,63
(b) % geïoniseerd = 2,33%
(c) pH = 8,48
(d) pH = 6,75
Opgaven ‘vertalen’
GH2+
GH
Zuur 1
Ka1
Zuur 2
Ka2
Base 2
Kb2
G-
Base 1
Kb1
GH2+ClGH
G-Na+
Opgave 1
Quinine, C20H24N2O2, is een anti-malariamiddel en bevat 2
basische groepen (pKb1 = 5,1 en pKb2 = 9,7). Bereken de pH
van een 1,5% (massaprocent) oplossing van
quininemonohydrochloride (het geconjugeerde zuur van
quinine) (dichtheid van de oplossing is 1,0 g/mL).
Opgave 1
Quinine, C20H24N2O2, is een anti-malariamiddel en bevat 2 basische groepen (pKb1 =
5,1 en pKb2 = 9,7). Bereken de pH van een 1,5% (massaprocent) oplossing van
quininemonohydrochloride (het geconjugeerde zuur van quinine) (dichtheid van
de oplossing is 1,0 g/mL).
QH22+
QH+
Zuur 1
Ka1
Zuur 2
Ka2
Base 2
Kb2
Q
Base 1
Kb1
GH2+ClQuininemonohydrochloride:
QH+Cl-
Oplossing opgave 1
Quinine, C20H24N2O2, is een anti-malariamiddel en bevat 2 basische groepen (pKb1 = 5,1 en
pKb2 = 9,7). Bereken de pH van een 1,5% (massaprocent) oplossing van
quininemonohydrochloride (het geconjugeerde zuur van quinine) (ρ = 1,0 g/mL).
Zout QH+Cl- : dissociatie tot QH+ en Cl- en hydrolyse van QH+
Q + H2O
QH+ + OHpKb1 = 5,1
QH+ + H2O
QH22+ + OHpKb2 = 9,7
Amfolyt:
QH22+
Zuur 1
Ka1
QH+
Zuur 2
Ka2
Base 2
Kb2
amfolyt
pKa1 = 14 – pKb2 = 4,3  Ka1 =
pKa2 = 14 – pKb1 = 8,9  Ka2 = 1,26.10-9  Kw/Ka2 = 7,94.10-6
1,5m% = 1,5g/100 g oplossing = 1,5g/100 mL oplossing
met Mg = 360,37 g/mol  camfolyt = 0,0416M = 4,16.10-2 M >> Ka1 en Kw/Ka2
5,01.10-5
pH = ½(4,3 + 8,9) = 6,6
Q
Base 1
Kb1
Opgave 2
Een oplossing wordt bereid door samenvoegen van:
–
–
–
–
10,0 mL 0,015 mol L-1 KOH
20,0 mL 0,010 mol L-1 Na2CO3
55,0 mL 0,010 mol L-1 HCl
40,0 mL 0,050 mol L-1 NaCl
Bereken de zuurtegraad van het mengsel.
Oplossing opgave 2 (1)
Mengsel van 10,0 mL 0,015 mol L-1 KOH; 20,0 mL 0,010 mol L-1
Na2CO3; 55,0 mL 0,010 mol L-1 HCl & 40,0 mL 0,050 mol L-1 NaCl
10-7 ;
no

nev
no

nev
Oplossing opgave 2 (2)
no

nev
no

nev
Oplossing opgave 2 (3)
no

nev
Opgave 3
Waterstofperoxide, H2O2 (pKa = 11,75), wordt
gewoonlijk als antiseptisch en bleekmiddel gebruikt.
De commerciëel beschikbare oplossing bevat 3%
H2O2 (gewichtsprocent) en 0,001 % fosforzuur
(gewichtsprocent) om de oplossing te stabiliseren.
Welke van beide producten levert de grootste bijdrage
in de H3O+ concentratie?
Oplossing opgave 3 (1)
De commerciëel beschikbare oplossing bevat 3 m%
H2O2 en 0,001 m% fosforzuur.
3 m% H2 O2 =
3g
100 g oplossing
=
0,0882 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿
0,001 m% H3 PO4 =
0,001 g
100 g oplossing
(in M)
H2 O
[]0
Δ
[]ev
HX +
8,82x10-1
-x
8,82x10--1 -x
=
(𝑀𝑔 = 34 g/mol)
1,02.10−4 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿
X- + H3O+
+x
x
+x
x
(𝑀𝑔 = 98 g/mol)
Oplossing opgave 3 (2)
De commerciëel beschikbare oplossing bevat 3 m%
H2O2 en 0,001 m% fosforzuur.
3 m% H2 O2 =
(in M)
[]0
Δ
[]ev
𝐾𝑎 =
3g
100 g oplossing
HX +
=
0,0882 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿
H2O
8,82x10-1
-x
8,82x10-1 -x
𝐻𝑋 − [𝐻 + ]
[𝐻2 𝑋]
=
X- + H3O+
+x
x
𝑥2
0,882−𝑥
(𝑀𝑔 = 34 g/mol)
+x
x
= 10−11,75 = 1,78. 10−12
⟹ 𝑥 = [𝐻 + ] = 1,25. 10−6 𝑀
Oplossing opgave 3 (3)
De commerciëel beschikbare oplossing bevat 3 m%
H2O2 en 0,001 m% fosforzuur.
0,001 m% H3 PO4 =
(in M)
[]0
Δ
[]ev
𝐾𝑎,1 =
0,001 g
100 g oplossing
H3X +
H2O
1,02x10-4
-x
1,02x10-4 -x
𝐻2 𝑋 − [𝐻 + ]
[𝐻3 𝑋]
=
1,02.10−5 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿
H2X- + H3O+
+x
x
=
(𝑀𝑔 = 98 g/mol)
𝑥2
1,03.10−4 −𝑥
+x
x
= 6,9.10−3
⟹ 𝑥 = [𝐻 + ] = 1,01. 10−4 𝑀
⟹ fosforzuur levert de grootste bijdrage
Verwaarloosbaar:
Ka,2 = 6,2.10-8
Ka,3 = 4,8.10-13
Opgave 4
Melkzuur, CH3CH(OH)COOH, is aanwezig in zuur geworden melk en
wordt gevormd onder invloed van bacteriële werking. Het is ook
verantwoordelijk voor spierkrampen bij te heftige inspanningen. De
pKa van melkzuur bedraagt 3,85.
a)
b)
c)
Bereken de concentratie aan lactaation in 0,05 mol/L melkzure
oplossing.
Wanneer een oplossing van natriumlactaat gemengd wordt met
een waterige koper(II)-oplossing, dan kunnen hieruit blauwgroene kristallen van koper(II)lactaat, [CH3CH(OH)COO]2Cu.xH2O
uitkristalliseren. Elementanalyse van de kristallen geeft 22,9% Cu
en 26,0% C. Wat is de waarde van x in de formule van
koper(II)lactaat?
De hydrolyseconstante van Cu2+ (aq) is 1,0.10-8. Voorspel of een
waterige oplossing van koper(II)lactaat zuur, neutraal of basisch
zal reageren.
Oplossing opgave 4a
Bereken de concentratie aan lactaation in 0,05 mol/L melkzure oplossing.
De pKa van melkzuur bedraagt 3,85.
(in M)
[]0
Δ
[]ev
HX +
0,05
-x
0,05 -x
H2O
X- + H3O+
+x
x
+x
x
Opgave 4b
Wanneer een oplossing van natriumlactaat gemengd wordt met een
waterige koper(II)-oplossing, dan kunnen hieruit blauw-groene
kristallen van koper(II)lactaat, [CH3CH(OH)COO]2Cu.xH2O
uitkristalliseren. Elementanalyse van de kristallen geeft 22,9% Cu en
26,0% C. Wat is de waarde van x in de formule van koper(II)lactaat?
Oplossing opgave 4b
Koper(II)lactaat, [CH3CH(OH)COO]2Cu.xH2O met elementanalyse van
de kristallen: 22,9% Cu en 26,0% C.
Opgave 4c
De hydrolyseconstante van Cu2+ (aq) is 1,0.10-8. Voorspel of een
waterige oplossing van koper(II)lactaat zuur, neutraal of basisch zal
reageren.
Oplossing opgave 4c
De hydrolyseconstante van Cu2+ (aq) is 1,0.10-8. Voorspel of een
waterige oplossing van koper(II)lactaat zuur, neutraal of basisch zal
reageren.
Oplossing opgave 4c
De hydrolyseconstante van Cu2+ (aq) is 1,0.10-8. Voorspel of een
waterige oplossing van koper(II)lactaat zuur, neutraal of basisch zal
reageren.
Opgave 5a
Oplossing opgave 5a
Eenheid van KH = atm/M
𝒌𝑯 =
[𝑪𝑶𝟐]𝒂𝒒
𝒑𝑪𝑶𝟐
Oplossing opgave 5a
H2X
HX-
Zuur 1
Ka1
Zuur 2
Ka2
X2-
Base 2
Kb2
(in M)
[]0
Δ
[]ev
H2CO3 +
1,1x10-5
-x
1,1x10-5 -x
Base 1
Kb1
H2O
HCO3- + H3O+
+x
x
+x
x
Opgave 5b
Oplossing opgave 5b
(in M)
[]0
Δ
[]ev
H2CO3 +
2,1x10-5
-x
2,1x10-5 -x
H2O
HCO3- + H3O+
+x
x
+x
x
Opgave 5c
Oplossing opgave 5c
(in M)
[]0
Δ
[]ev
HCO3- +
2,0x10-6
-x
2,0x10-6 -x
H2O
CO32- + H3O+
+x
x
2,0x10-6
+x
2,0x10-6 +x
Interessante Connectoefn. H15
1
Antwoord: pH = -0,214
2
Antwoord:
Hint niet nodig, in tabellenboekje:
[HSO4-] = 0,51 M
Ka,1 >>1; Ka,2 = 1x10-2
[SO42-] = 0,081 M
[H+] = 0,081 M
Interessante examenvraag
Aj 2011 – 2012 – 2de zittijd
Oplossing voor pH-berekening van mengsel (H15):
i.
pH = 1,86
(overige deeltjes: zie monitoraat H16: Buffers en Zuur-base titraties