Κεφάλαιο 5.1 – Οξέα – Βάσεις (σελ. 183-184) – Απαντήσεις – Λύσεις

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 1 (σελ. 184)

Πώς γίνεται η διάλυση μιας ιοντικής ένωσης, π.χ. NaCl, στο νερό;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση του μηχανισμού ηλεκτρολυτικής διάστασης.

Απάντηση: Το νερό, λόγω της πολικότητάς του, προσανατολίζεται γύρω από τα ιόντα του κρυσταλλικού πλέγματος του NaCl. Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ Na⁺ και Cl⁻ εξασθενίζουν λόγω της μεγάλης διηλεκτρικής σταθεράς του νερού, τα ιόντα αποσπώνται από τον κρύσταλλο και περνούν στο διάλυμα, όπου περιβάλλονται από μόρια νερού (ενυδάτωση): NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq).

Άσκηση 2 (σελ. 184)

Τι ονομάζεται οξύ και τι βάση σύμφωνα με τη θεωρία των Brönsted - Lowry;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση ορισμού.

Απάντηση: Οξύ είναι η ουσία που μπορεί να δώσει ένα ή περισσότερα πρωτόνια. Βάση είναι η ουσία που μπορεί να δεχτεί ένα ή περισσότερα πρωτόνια.

Άσκηση 3 (σελ. 184)

Πώς γίνεται η διάλυση του HF στο νερό;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το HF είναι ασθενές οξύ, άρα ιοντίζεται μερικώς.

Απάντηση: Το HF είναι ομοιοπολική ένωση και ασθενές οξύ. Κατά τη διάλυσή του στο νερό δεν διίσταται, αλλά ιοντίζεται μερικώς κατά Brönsted - Lowry, δίνοντας πρωτόνιο στο νερό: HF + H₂O ⇌ H₃O⁺ + F⁻ (το HF δρα ως οξύ, το H₂O ως βάση).

Άσκηση 4 (σελ. 184)

Να γράψετε την εξίσωση ιοντισμού της NH₃ στο νερό.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η NH₃ είναι ασθενής βάση, δέκτης πρωτονίου από το νερό.

Απάντηση: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ (η NH₃ δρα ως βάση δεχόμενη πρωτόνιο, το H₂O ως οξύ).

Άσκηση 5 (σελ. 184)

Πότε ένα οξύ χαρακτηρίζεται ασθενές σε υδατικό διάλυμα και πότε ισχυρό; Να δώσετε σχετικά παραδείγματα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Διάκριση πλήρους από μερικό ιοντισμό.

Απάντηση: Ένα οξύ χαρακτηρίζεται ισχυρό όταν ιοντίζεται πλήρως (σχεδόν 100%) στο νερό, π.χ. HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄ (1η βαθμίδα): HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻ (μονόδρομη, α=1). Χαρακτηρίζεται ασθενές όταν ιοντίζεται μερικώς, π.χ. HF, HCN, HClO, HCOOH, CH₃COOH: HF + H₂O ⇌ H₃O⁺ + F⁻ (αμφίδρομη, α<1).

Άσκηση 6 (σελ. 184)

Πότε μια βάση χαρακτηρίζεται ασθενής σε υδατικό διάλυμα και πότε ισχυρή; Να δώσετε σχετικά παραδείγματα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ισχυρές βάσεις κατά Arrhenius διίστανται πλήρως· ασθενείς βάσεις κατά Brönsted-Lowry ιοντίζονται μερικώς.

Απάντηση: Ισχυρές βάσεις είναι οι ιοντικές ενώσεις που διίστανται πλήρως δίνοντας OH⁻, π.χ. NaOH → Na⁺ + OH⁻, KOH, Ca(OH)₂. Ασθενείς βάσεις είναι αυτές που ιοντίζονται μερικώς δεχόμενες πρωτόνιο από το νερό, π.χ. NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻, ή ανιόντα όπως το F⁻: F⁻ + H₂O ⇌ HF + OH⁻.

Άσκηση 17 (σελ. 184)

Να συμπληρώσετε τα κενά στις ακόλουθες προτάσεις. α. Δεν μπορεί να εκδηλωθεί όξινος χαρακτήρας χωρίς την παρουσία ..., και δεν μπορεί να εκδηλωθεί ο ... χαρακτήρας χωρίς την παρουσία οξέος. β. Οξύ είναι η ουσία που μπορεί να ... ένα ή περισσότερα πρωτόνια. Βάση είναι η ουσία που μπορεί να ... ένα ή περισσότερα πρωτόνια. γ. Η βάση A⁻ λέγεται ... του οξέος HA. Το οξύ HB⁺ λέγεται ... της βάσης B. Το ζεύγος HA και A⁻ ονομάζεται ... ζεύγος. Το ζεύγος HF και ... ονομάζεται συζυγές ζεύγος.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εφαρμογή των βασικών ορισμών Brönsted - Lowry.

Απάντηση: α. ...βάσης..., ...βασικός... β. ...δώσει..., ...δεχτεί... γ. ...συζυγής..., ...συζυγές..., ...συζυγές..., ...F⁻...

Άσκηση 18 (σελ. 185)

Να χαρακτηρίσετε με ένα Σ όσες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και με ένα Λ όσες είναι λανθασμένες. α. Το συζυγές οξύ της NH₃ είναι το NH₄⁺. β. Η συζυγής βάση του H₂O είναι το H₃O⁺. γ. Σε κάθε υδατικό διάλυμα και σε οποιαδήποτε θερμοκρασία ισχύει η σχέση [H₃O⁺][OH⁻] = 10⁻¹⁴. δ. Στα υδατικά διαλύματα οξέων: [H₃O⁺] > [OH⁻]. ε. Στα υδατικά διαλύματα βάσεων: [H₃O⁺] < [OH⁻].

Λύση:

1. α: NH₃+H⁺→NH₄⁺, άρα το NH₄⁺ είναι όντως το συζυγές οξύ της NH₃. Σωστό.
2. β: Η συζυγής βάση του H₂O (μετά αποβολή H⁺) είναι το OH⁻, όχι το H₃O⁺ (που είναι το συζυγές ΟΞΥ του H₂O). Λάθος.
3. γ: Η σχέση [H₃O⁺][OH⁻]=Kw ισχύει σε κάθε υδατικό διάλυμα, αλλά η τιμή Kw=10⁻¹⁴ ισχύει μόνο στους 25 °C (η Kw μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία). Λάθος όπως διατυπώνεται.
4. δ: Σε όξινα διαλύματα ισχύει [H₃O⁺]>10⁻⁷>[OH⁻], άρα πράγματι [H₃O⁺]>[OH⁻]. Σωστό.
5. ε: Σε βασικά διαλύματα [OH⁻]>10⁻⁷>[H₃O⁺], άρα [H₃O⁺]<[OH⁻]. Σωστό.

Απάντηση: α. Σ, β. Λ, γ. Λ, δ. Σ, ε. Σ

Πρόσεξε: Το γ απαιτεί προσοχή: η ΜΟΡΦΗ της σχέσης [H₃O⁺][OH⁻]=Kw ισχύει πάντα, αλλά η ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΗ τιμή 10⁻¹⁴ ισχύει μόνο στους 25 °C — όπως διατυπώνεται η πρόταση (χωρίς αναφορά θερμοκρασίας) κρίνεται Λάθος.

Άσκηση 19 (σελ. 185)

Για κάθε μία από τις ακόλουθες χημικές εξισώσεις και για την κατεύθυνση που δείχνει το βέλος, να σημειώσετε ποια ουσία δρα ως οξύ και ποια είναι η συζυγής βάση της. α. 2H₂SO₄ + HNO₃ → H₃O⁺ + NO₂⁺ + 2HSO₄⁻ β. H₂O + CO₃²⁻ → OH⁻ + HCO₃⁻ γ. [Fe(H₂O)₆]³⁺ + H₂O → [Fe(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺ δ. NH₄⁺ + H₂O → NH₃ + H₃O⁺

Λύση:

1. α: Το H₂SO₄ αποβάλλει πρωτόνιο, άρα δρα ως οξύ· η συζυγής του βάση είναι το HSO₄⁻.
2. β: Το H₂O αποβάλλει πρωτόνιο (δίνοντάς το στο CO₃²⁻), άρα δρα ως οξύ· η συζυγής του βάση είναι το OH⁻.
3. γ: Το [Fe(H₂O)₆]³⁺ αποβάλλει πρωτόνιο (μέσω ενός συντονισμένου H₂O), άρα δρα ως οξύ· η συζυγής του βάση είναι το [Fe(H₂O)₅OH]²⁺.
4. δ: Το NH₄⁺ αποβάλλει πρωτόνιο, άρα δρα ως οξύ· η συζυγής του βάση είναι η NH₃.

Απάντηση: α. οξύ: H₂SO₄, συζυγής βάση: HSO₄⁻. β. οξύ: H₂O, συζυγής βάση: OH⁻. γ. οξύ: [Fe(H₂O)₆]³⁺, συζυγής βάση: [Fe(H₂O)₅OH]²⁺. δ. οξύ: NH₄⁺, συζυγής βάση: NH₃.