solve this worksheet

  1  

Chemistry  122  (General  College  Chemistry  I)-­‐  Fall  2018   Discussion  Worksheet  Week  11  (Coordinated  by  Dr.  R.  Hatfield)  

  Topics:  Acid-­‐Base  Equlibria  Part  I:  Arrhenius  and  Bronsted-­‐Lowry,  Solving  Weak-­‐Acid  Equilibria  Problems,   pH  and  Autoionization  of  Water,  Acid  Strength,  pK!  concept     Relevant  Chapters  in  Silberberg,  8e:  Chapter  18  Sections  1-­‐5,  pp.  793-­‐818.       Student  Directions:    Try  all  problems  with  your  best  effort  and  bring  your  work  to  discussion.    Use   your  text  as  a  resource  for  any  constants  or  relationships  needed.  You  will  have  to  work  ahead.   When  topics  are  completely  covered  in  lecture,  go  back  and  redo  any  problems  you  did  not   understand.    See  pages  832  of  your  text  for  a  summary  list  of  key  equations  and  relationships.      

1. Arrhenius  acids  and  bases     a. What  do  Arrhenius  acids  have  in  common?  

  b. What  do  Arrhenius  bases  have  in  common?  

  c. Give  an  example  of  a  base  that  does  not  satisfy  the  “Arrhenius”  base  definition.    What  

new  definition  can  be  applied  to  classify  your  example  as  a  base?        

d. Circle  any  of  the  following  substances  that  are  Arrhenius  acids:     H!O                HBr    CH!    CH!COOH    HCO!

!         HClO     NaH    

e. Circle  any  of  the  following  substances  that  are  Arrhenius  bases  according  to  our   textbook  definition  on  page  794:     H!O   CH!COO!   HCO!

!            NH!       Sr(OH)!   KOH    

f. Now,  put  a  box  around  the  substances  that  are  Bronsted-­‐Lowry  acids  in  part  d  and   Bronsted-­‐Lowry  bases  in  part  e.  

  2. Circle  the  stronger  acid  in  each  pair  and  briefly  explain  your  choice.  

a. HCl   HBr    

b. H!Te          HI    

c. HSO! !      H!SO!  

  d. H!AsO!              H!AsO!  

   

3. Write  the  K!  expression  for  each  of  the  following  in  water:   a. HClO!  

  b. HSO!!        

  2  

4. Benzoic  acid  (C!H!COOH)  is  added  to  water.       a. Write  a  balanced  equation  for  this  reaction.  

     

b. Identify  the  conjugate  acid-­‐base  pairs.      

c. Identify  the  stronger  acid  and  the  stronger  base.  Briefly  explain  your  choice.          

d. Write  the  K!  expression  for  this  reaction.      

    e. Calculate  the  [H!O!]  and  the  pH  of  0.18  M  C!H!COOH  (pK! = 4.20)?  

[3.4  x  10-­‐3  M  H!O!;  pH  =  2.47]                              

   

f. What  percent  of  benzoic  acid  is  dissociated?       [1.9  %]    

     

   

g. Now,  calculate  the  [H!O!]  and  the  pH  of  0.18  nitric  acid  and  compare  your  answer   to  part  e.    Explain  why  the  steps  for  calculating  the  pH  of  0.18  M  nitric  acid  and  0.18   M  benzoic  acid  are  different?           [pH  =  0.74]  

     

 

  3  

5. For  each  of  the  following,  give  the  chemical  formula  for    

a. the  conjugate  base  of  the  following  substances:   NH!

!         HSO!!     CH!OH     HI       H!O     HS!  

             HPO!!!             HClO!     b. the  conjugate  acid  of  the  following  substances:  

HS!        F!     CH!NH!   H!O       HPO!!!     HSO!!   O!!         CN!      

6. For  the  following  equation,  use  figure  18.8  on  page  806  in  your  text  to  determine  if  Kc  <1          HCN  +    HCO!

!    CN!  +    H!CO!            

7. The  polyprotic  acid,  phosphoric  acid,  has  the  following  three  successive  K!  values:    K!! =  7.2  x  10-­‐3   K!! =  6.3  x  10-­‐8     K!! =  4.2  x  10-­‐13     Why  do  these  successive  K!  values  decrease?                  

8. Fill  in  the  following  table  using  correct  significant  figures.  (Review  Basic  Math  Worksheet  1)    

[H!O!]    

pH   [OH!]    

pOH   Acidic  or  basic   (choose  one)  

1.60  x  10-­‐4    

       

   

5.4        

   

  3.4  x  10-­‐5      

   

1.76        

   

    10.00