جواب تمرین های دوره ای صفحه 33 درس 1 شیمی دوازدهم (مولکول ها در خدمت تندرستی)

1

آ ثابت یونش کوچک نشان دهنده میزان یونش کم و غلظت کم یون ها در محلول است.

ب اغلب اسیدهای شناخته شده (آلی و معدنی) ضعیف هستند به طوریکه مصرف خوراکی ها و داروها و همچنین استفاده از بسیاری پاک کننده های گوناگون ، این ویژگی را تأیید می کند.

پ نیتریک اسید یک اسید قوی است. از این رو در محلول آن، یونش به طور کامل رخ می دهد و به ازای یونش هر HNO₃ در محلول، یک یون هیدرونیوم و یک یون نیترات تولید می شود. پس:

\([\text{HNO}_3] = [\text{H}^+] = [\text{NO}_3^-] = 0.1\text{ mol.L}^{-1}\)

ت فورمیک اسید یک اسید ضعیف است از این رو در محلول به طور جزئی یونیده می شود در واقع مولکول های  HCOOH به طور عمده به شکل یونیده نشده در محلول وجود دارند.

رنگ سرخ کاغذ نشانه اسیدی بودن محلول است. رسانایی الکتریکی کم آن، محلول الکترولیت ضعیف را یادآوری می کند.

2 رنگ سرخ کاغذ PH نشانه اسیدی بودن محلول است. رسانایی الکتریکی کم آن، محلول الکترولیت ضعیف را یادآوری می‌کند. این ویژگی‌های محلول یک اسید ضعیف است که با HCOOH(aq) همخوانی دارد. HCl ، KOH و KBr الکترولیت‌های قوی بوده اما \(CH_3OH\) غیر الکترولیت است. NH₃ با اینکه الکترولیت ضعیف است اما محلول آبی آن خاصیت بازی دارد.

3 بر اساس مقدار ثابت یونش محلول (3) با هیدروبرمیک اسید، محلول (2) با استیک اسید، و محلول (1) با هیدروسیانیک اسید همخوانی دارد. زیرا برای اسیدهای تک پروتون دار هرچه غلظت یون هیدرونیوم بیشتر باشد ، ثابت یونش بزرگتر است.

4

\(\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(2 \times 10^{-5}) = 4.7\\\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(4 \times 10^{-9}) = 8.4\)

5 شکل «ت»

توضیح و علت:

مفهوم حاصل‌ضرب یونش آب (\(K_w\)):

حاصل‌ضرب غلظت یون‌های هیدرونیوم و هیدروکسید در تمام محلول‌های آبی در یک دمای ثابت (مثلاً \(25^\circ \text{C}\))، یک مقدار ثابت و برابر با \(10^{-14}\) است:

\([\text{H}_3\text{O}^+] \times [\text{OH}^-] = K_w = 10^{-14}\)

عدم وابستگی به حجم محلول:

تغییر حجم محلول (مثلاً اضافه کردن آب یا رقیق کردن محلول) اگرچه غلظت هر یک از یون‌ها را تغییر می‌دهد، اما حاصل‌ضرب آن‌ها \(([\text{H}_3\text{O}^+] \times [\text{OH}^-])\) همیشه ثابت باقی می‌ماند و فقط تابع دما است.

نتیجه‌گیری:

چون محور عمودی برابر با مقدار ثابت \(K_w\) است، تغییرات آن نسبت به حجم محلول (محور افقی) به صورت یک خط افقی (ثابت) خواهد بود که در شکل «ت» نشان داده شده است.

6

\([\text{H}^+] = 4 \times 10^6 \, [\text{OH}^-] \Rightarrow [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 10^{-14} \Rightarrow 4 \times 10^6 \, [\text{OH}^-]^2 = 10^{-14}\)

\(\Rightarrow [\text{OH}^-]^2 = 0.25 \times 10^{-20} \Rightarrow [\text{OH}^-] = 0.5 \times 10^{-10} = 5 \times 10^{-11}\text{ mol.L}^{-1}\)

\([\text{H}^+] = 4 \times 10^6 \, [\text{OH}^-] = 2 \times 10^{-4}\text{ mol.L}^{-1}\)

7

\(\text{pH} = 4.7 \Rightarrow [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} = 10^{-4.7} = 10^{-5+0.3} = 2 \times 10^{-5}\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\Rightarrow [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 10^{-14} \Rightarrow [\text{OH}^-] = \frac{10^{-14}}{[\text{H}^+]} = \frac{10^{-14}}{2 \times 10^{-5}} = 5 \times 10^{-10}\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\Rightarrow \frac{[\text{H}^+]}{[\text{OH}^-]} = \frac{2 \times 10^{-5}}{5 \times 10^{-10}} = 4 \times 10^4\)

8

آ اسید آرنیوس ، زیرا با حل شدن در آب باعث افزایش غلظت یون هیدرونیوم شده اند.

ب

\(\alpha_1 = \frac{10}{10} = 1\)

\([\text{H}^+]_1 = \frac{1 \times 0.001\text{ mol}}{0.5\text{ L}} = 0.02\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\Rightarrow \text{pH}_1 = -\log[\text{H}^+]_1 = -\log(2 \times 10^{-2}) = 1.7\)

\(\alpha_2 = \frac{1}{10} = 0.1\)

\([\text{H}^+]_2 = \frac{1 \times 0.001\text{ mol}}{0.5\text{ L}} = 0.002\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\Rightarrow \text{pH}_2 = -\log[\text{H}^+]_2 = -\log(2 \times 10^{-3}) = 2.7\)

9

\(\text{n}_{\text{HX}} = 12\text{ g} \times \frac{1\text{ mol}}{150\text{ g}} = 0.08\text{ mol} \Rightarrow [\text{HX}] = 0.08\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\text{n}_{\text{HY}} = 8\text{ g} \times \frac{1\text{ mol}}{50\text{ g}} = 0.16\text{ mol} \Rightarrow [\text{HY}] = 0.16\text{ mol.L}^{-1}\)

\(\text{pH}_{\text{HX}} = \text{pH}_{\text{HY}} \Rightarrow [\text{H}^+]_{\text{HX}} = [\text{H}^+]_{\text{HY}} \Rightarrow [\text{HX}] \cdot \alpha_{\text{HX}} = [\text{HY}] \cdot \alpha_{\text{HY}}\)

\(\Rightarrow \frac{\alpha_{\text{HX}}}{\alpha_{\text{HY}}} = \frac{[\text{HY}]}{[\text{HX}]} = \frac{0.16}{0.08} = 2 \Rightarrow \alpha_{\text{HX}} = 2\alpha_{\text{HY}} \Rightarrow \alpha_{\text{HX}} > \alpha_{\text{HY}}\)

10

\({\rm{pH}} = 12 \to [{{\rm{H}}^ + }] = {10^{ - 12}} \to [{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }] = {10^{ - 2}} = [{\rm{KOH}}]\)

\([{\rm{KOH}}] = \frac{{\rm{n}}}{{\rm{v}}} \to {10^{ - 2}}{\rm{ mol}}{\rm{.}}{{\rm{L}}^{ - 1}} = \frac{{\rm{n}}}{{200{\rm{ L}}}} \to {\rm{n}} = 2{\rm{ mol}} \to {{\rm{m}}_{{\rm{KOH}}}} = 112{\rm{ }}{{\rm{g}}_{{\rm{KOH}}}}\)

\({\rm{pH}} = 4.7 \to [{{\rm{H}}^ + }] = {10^{ - 4.7}} = 2 \times {10^{ - 5}} = [{\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}]\)

\([{\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}] = \frac{{\rm{n}}}{{\rm{v}}} \to 2 \times {10^{ - 5}}{\rm{ mol}}{\rm{.}}{{\rm{L}}^{ - 1}} = \frac{{\rm{n}}}{{200{\rm{ L}}}} \to {\rm{n}} = 0.004{\rm{ mol}} \to {{\rm{m}}_{{\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}}} = 0.252{\rm{ }}{{\rm{g}}_{{\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}}}\)

11

آ

ب

\(\text{? }\text{L}_{\text{CO}_{2}} = 0.1\text{ L}_{\text{HCl}} \times \frac{0.1\text{ mol}_{\text{HCl}}}{1\text{ L}_{\text{HCl}}} \times \frac{1\text{ mol}_{\text{CO}_{2}}}{1\text{ mol}_{\text{HCl}}} \times \frac{22.4\text{ L}_{\text{CO}_{2}}}{1\text{ mol}_{\text{CO}_{2}}} = 0.224\text{ L}_{\text{CO}_{2}}\)

12

آ می دانیم که هرچه ثابت یونش یک باز بیشتر باشد، باز قوی تر خواهد بود. در نتیجه محلول B’OH باز قوی تر است.

ب محلول BOH باز ضعیفی است. در نتیجه غلظت یون هیدرونیوم آن به مراتب از محلول دیگری بیشتر است. در نتیجه pH کمتری دارد.