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1 Problem Set 1 1] Express the answer for the following operation the proper number of significant digits and absolute uncertainty: (5 points) (36.2 ± 0.4)/(27.1 ± 0.6) = ____ 2] What is the molar concentration of 0.78 % (w/v) NaCl(aq) (MW = 58.4 g/mol). (5 points) 3] How many milliliters of 0.1000 M HCl are required to make 100.0 mL of 25.00 mM HCl? (5 points) 4] You have obtained the following values for the analysis of Cu in an ore sample. (10 points) 2.53% 2.47% 2.51% 2.99% 2.49% 2.54% Using valid statistical methods show how one of the values can be rejected. 5] The analysis of phosphate in fertilizer was made using a reliable method. Seven measurements were conducted. The mean value of phosphate in the sample is 1.72 mg/g with a standard deviation, s of 0.17. Express the sample concentration (with uncertainty) assuming a 95% confidence level. (10 points) 6] Using the information from problem 5 estimate the chance that the true mean will be 2.20 mg/g or greater. Hint – you will need to calculate “z” for this one, and think about the light bulb example from lecture. (10 points) 7] A blood sample was sent to two different labs for cholesterol analysis. The results are: Lab 1 x = 221 mg/dL s = 11 n = 10 Lab 2 x = 233 mg/dL s = 14 n = 10 Are the two standard deviations different significantly different at the 95% confidence limit? (10 points) 8] You have carefully followed an analytical procedure with n = 6 and found a mean of 6.37 mM with s = 0.37. Meanwhile, Joe Cutcorners used a modified procedure with n = 4, x = 6.87 mM with s = 0.22. Assuming that the standard deviations are not statistically different from each other, does Joe’s method have a systematic error, i.e. statistically different at the 95% confidence limit? (10 points) 9] What is the pH of a solution of 0.100 M HCl? (5 points) 10) Calculate the pH of a solution of 0.025 M acetic acid, K a = 1.8 × 10 5 . (5 points)

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Problem  Set  1    1]  Express  the  answer  for  the  following  operation  the  proper  number  of  significant  digits  and  absolute  uncertainty:  (5  points)      (36.2  ±  0.4)/(27.1  ±  0.6)  =  ____    2]  What  is  the  molar  concentration  of    0.78  %  (w/v)  NaCl(aq)  (MW  =  58.4  g/mol).  (5  points)    3]  How  many  milliliters  of  0.1000  M  HCl  are  required  to  make  100.0  mL  of  25.00  mM  HCl?  (5  points)    4]  You  have  obtained  the  following  values  for  the  analysis  of  Cu  in  an  ore  sample.  (10  points)       2.53%   2.47%   2.51%   2.99%   2.49%   2.54%    Using  valid  statistical  methods  show  how  one  of  the  values  can  be  rejected.    5]  The  analysis  of  phosphate  in  fertilizer  was  made  using  a  reliable  method.    Seven  measurements  were  conducted.  The  mean  value  of  phosphate  in  the  sample  is  1.72  mg/g  with  a  standard  deviation,  s  of    0.17.  Express  the  sample  concentration  (with  uncertainty)  assuming  a  95%  confidence  level.  (10  points)    6]  Using  the  information  from  problem  5  estimate  the  chance  that  the  true  mean  will  be  2.20  mg/g  or  greater.  Hint  –  you  will  need  to  calculate  “z”  for  this  one,  and  think  about  the  light  bulb  example  from  lecture.  (10  points)    7]  A  blood  sample  was  sent  to  two  different  labs  for  cholesterol  analysis.  The  results  are:       Lab  1   x  =  221  mg/dL     s  =  11     n  =  10     Lab  2   x  =  233  mg/dL     s  =  14     n  =  10    Are  the  two  standard  deviations  different  significantly  different  at  the  95%  confidence  limit?  (10  points)    8]  You  have  carefully  followed  an  analytical  procedure  with  n  =  6  and  found  a  mean  of  6.37  mM  with  s  =  0.37.  Meanwhile,  Joe  Cutcorners  used  a  modified  procedure  with  n  =  4,  x  =  6.87  mM  with  s  =  0.22.  Assuming  that  the  standard  deviations  are  not  statistically  different  from  each  other,  does  Joe’s  method  have  a  systematic  error,  i.e.  statistically  different  at  the  95%  confidence  limit?  (10  points)    9]  What  is  the  pH  of  a  solution  of  0.100  M  HCl?  (5  points)    10)  Calculate  the  pH  of  a  solution  of  0.025  M  acetic  acid,  Ka  =  1.8  ×  10

-­‐5.  (5  points)  

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 11)  Calculate  the  pH  of  a  solution  of  0.025  M  acetic  acid  and  0.025  M  sodium  acetate.  (5  points)    12)  Calculate  the  Ksp  of  barium  sulfate  (MW  233)  if  its  solubility  is  measured  as  0.0023  mg/mL.  (5  points)    13)  Part  of  the  labeling  of  a  class  “A”  pipet  is  the  letters  TD.  What  does  this  mean?  (5  points)    

a) The  correct  liquid  delivery  process  should  have  entire    contents  of  the  pipet  should  be  blown  out  with  the  pipet  blub.  

b) The  pipet  should  be  acid  washed  between  usages.  c) The  pipet  is  defective  and  only  semi-­‐quantitative  d) The  pipet  is  coated  with  an  inert  agent.  e) The  solution  delivery  process  will  leave  behind  a  small  amount  of  liquid  in  the  

tip.      14)  Calculate  the  solubility  of  PbCl2  (Ksp  =  1.7  x  10

-­‐5)  in  the  presence  of  0.122  M  NaCl.  (10  points)    Answers  to  Problem  Set  1    1]  1.34  ±  0.03     2]  0.13     3]  25.0    4]  Q  =  2.99-­‐2.54/2.99-­‐2.47  =  0.865     Qtable  =  0.56    Q  >  Qtable  so  it  can  be  rejected    5]  1.72±(2.447*0.17/71/2)=1.72±0.16mg/g    6]    z=(2.20-­‐1.72/0.17)=2.8    Table  4-­‐1  z=2.8;area=.4974      chance  =  0.5000-­‐0.4974  =  0.0026,  0.26%  chance    7]    F=142/112=1.62     F-­‐Table  =  3.18    so  they  are  not  different  from  each  other      8]  Spooled=(0.37

2*5+0.222*3/6+4-­‐2)1/2=0.332        t=(6.87-­‐6.37/0.332)(6*4/6+4)1/2=2.41      ttable@95%=2.306     so  they  are  different  from  each  other.    9]  1.000   10)  3.17   11)  4.74   12)  9.7  x  10-­‐11    

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 13)  The  solution  delivery  process  will  leave  behind  a  small  amount  of  liquid  in  the  tip.      14)     x(0.122+2x)2=1.7e-­‐5;   x=1.7e-­‐5/(0.122+2x)2;  let  2x=0;      x1=1.14e-­‐3  (10pts)   x2=1.10e-­‐3;  x3=1.10e-­‐3        

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Problem  Set  2    1) Detection  limit  of  any  instrumental  method  is  defined  as  (5  points)    

a)  signal/background  =  4/1     b)  background/signal  =  2/1  c)  signal/background  =  3/2     d)  signal/background  =  3/1  

 2) Express  the  answer  for  the  following  calculation  the  proper  number  of  significant  

figures:  (5  points)  (2.772±0.002  +  8.27±0.05)  =    

Answer__________    3) The  concentration  of  H+  in  a  pH  6.772  solution  is  (5  points)    a)  1.6904  ×  10-­‐7   b)  1.69  ×  10-­‐7   c)  1.690  ×  10-­‐7   d)  1.7  ×  10-­‐7   e)  1.69044×  10-­‐7    4) Standard  deviation  is  expression  of  (5  points)    a)  precision   b)  background   c)  sensitivity   d)  accuracy   e)  dynamic  

range    5) The  analysis  of  Mn  (m/m)  was  conducted  on  a  Martian  rock  sample.  The  following  

values  were  obtained:    

4.77%    4.82%    5.22%    4.92%    5.82%  4.99%    Using  valid  statistics,  which  if  any  of  the  values  can  be  rejected?  Show  your  work  for  credit  (5  points)    6)  Sketch  a  plot  of  a  calibration  curve.  Label  the  axes  and  the  following:  (10  points)  

a) background  b) dynamic  range  c) sensitivity  d) limit  of  detection  

   7)  A  sample  solution  with  an  unknown  concentration  of  herbicide  (λmax  =  636  nm)  was  analyzed  by  absorption  spectroscopy.  A  10.0  mL  sample  was  diluted  to  500.0  mL  and  the  absorbance  was  measured  as  0.366.  Another  10.0  mL  sample  was  mixed  with  10.0  mL  of  5.00×10-­‐3  M  then  diluted  to  500.0  mL.  The  absorbance  of  this  solution  was  measured  as  0.559.  The  absorbance  of  the  blank  was  zero.  What  is  the  concentration  of  this  herbicide?      

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8)  The  analysis  of  Pb  in  a  drinking  water  was  repeated  6  times  and  yielded  a  mean  of  0.245  ppm  with  a  standard  deviation  of  0.011  ppm.  What  are  the  limits  for  the  concentration  assuming  a  95%  confidence  level?  (5  points)    a)  0.245±0.065  ppm    

b)  0.245±0.011  ppm   c)  0.245±0.013  ppm   d)  0.245±0.007  ppm  

 9)  The  pH  of  a  solution  of  a  0.100  M  weak  acid  (HA)  Ka  =  2.7×10

-­‐6  is  (5  points)    a)  4.7  ×  10-­‐5   b)  4.7  ×  10-­‐6   c)  2.7  ×  10-­‐5   d)  5.2  ×  10-­‐4    10)  The  solubility  of  the  salt  MA2  (Ksp  =  8.9×10

-­‐17)  is  (5  points)       MA(s)  =  M2+(aq)  +  2A-­‐(aq)    a)  3.9  ×  10-­‐5   b)  2.8  ×  10-­‐6   c)  4.5  ×  10-­‐6   d)  8.4  ×  10-­‐7    11)  What  is  the  solubility  of  a  salt,  AB  (Ksp  =  7.2×10

-­‐12)  in  the  presence  of  0.10  M  B-­‐?  (5  points)    a)  7.2  ×  10-­‐12   b)  7.2  ×  10-­‐11   c)  5.7  ×  10-­‐13   d)  2.7  ×  10-­‐6    12)  The  mass  of  37.1%  (m/m)  HCl(aq)  (d  =  1.19  g/mL,  MWHCl  =  36.46)  required  to  make  2.00  L  of  1.00  M  HCl  is  (5  points)    a)  83.9  g   b)  128  g   c)  72.9  g   d)  197  g    13)  A  100.0  mL  sample  was  diluted  to  2.00  L.  A  subsequent  analysis  revealed  that  the  concentration  of  analyte  revealed  in  the  diluted  sample  was  1.00  ×  10-­‐3  M.  What  is  the  concentration  of  this  analyte  in  the  original  undiluted  sample?  (5  points)    a)  1.00  ×  10-­‐3  M   b)  2.00  ×  10-­‐2  M   c)  5.00  ×  10-­‐5  M   d)  2.00  ×  10-­‐1  M    14)  The  Ka  of  a  weak  acid  (HA)  is  7.2×10

-­‐6.  What  is  Kb  for  the  following  reaction?  (5  points)    

A-­‐  +  H2O  =  HA  +  OH-­‐  

 a)  1.4  ×  10-­‐9   b)  7.2  ×  108  M   c)  7.2  ×  10-­‐8  M   d)  6.8  ×  10-­‐1  M    15)  The  Rope-­‐A-­‐Dope  fishing  line  company  guarantees  that  their  “Jaws-­‐Max”  nylon  line  will  haul  in  at  least  an  80  lbs  gilled  monster.    Their  chief  statistician,  Myron  Knumbers  has  200  samples  of  the  Jaws-­‐Max  line  tested  and  finds  that  the  mean  weight  for  line  

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breakage  is  120  lbs  with  a  standard  deviation  of  60  lbs.  What  are  the  chances  that  the  hooked  80  pounder  will  get  away  if  you  were  using  Jaws-­‐Max  and  end  up  being  another  fishing  story?  (10  points)    Problem  Set  2  Answers    1]  d   2]  11.04+/-­‐0.05   3]  b   4]  a      5]  Q=(5.82-­‐5.22)/(5.82-­‐4.77)  =  0.57  df  =5  Qtable  =  0.56  <  0.57  the  number  can  be  rejected.    6]  see  book  and  lecture  notes    7]     0.559  =  kCx(10.0/500.0)  +  k  5.00e-­‐3*(10.00/500.0)  

-­‐0.366  =  -­‐  kCx(10.0/500.0)  0.193  =  k  5.00e-­‐3*(10.00/500.0)    k  =  1930  use  0.559  =  kCx(10.0/500.0)    0.559  =  1930Cx(10.0/500.0)  Cx  =  9.48e-­‐3  M  

 8]  0.245  +/-­‐  (2.571*0.011/61/2)  =  0.245  +/-­‐  0.0115  ppm*     *b  was  the  best  answer.      9]     HA     =     H+     +     A-­‐  

0.100-­‐x     +x     +x     x2/0.100-­‐x  =  2.7e-­‐6   x  =  5.2e-­‐4  M    pH  =  3.28  

 10]     MA2   =   M2+   +   2A-­‐  

-­‐-­‐     +x     +2x     (2x)2x  =  8.9e-­‐17   x  =  2.8e-­‐6  M    11]   AB   =   A+   +   B-­‐     -­‐-­‐     x     0.10+x     x(0.10+x)  ≈  0.10x  =  7.2e-­‐12    

x  =  7.2e-­‐11  M    12]  2.00L*1.00  mol/L*36.46g/mol*1/0.371  =  197  g    13]  1.00e-­‐3  M  *  2.00/0.1000  =  2.00e-­‐2  M    14]  KaKb  =  Kw     Kb  =  1.00e-­‐14/7.2e-­‐6  =  1.4e-­‐9    15]  z  =  [x  –  x-­‐bar]/s  =  [80  –  120]/60  =  0.667   z  ≈  0.7    area  =  0.258       Area  from  0  to  80  is     0.500  –  0.258  =  0.242     ≈24%    

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Problem  Set  3    1) The  background  of  a  method  based  on  Beer’s  law  is  best  described  as    a)  concentration    

b)  absorbance    

c)  molar  absorptivity    

d)  noise    

   

2) Express  the  answer  for  the  following  calculation  the  proper  number  of  significant  figures:  (5  points)  

(2.75cm  ±0.03  cm  ×  4.28cm  ±0.05  cm)  =  _________________________    All  answers  are  in  units  of  cm2    a)  11.77  ±  1.6   b)  11.770  ±  

1.60  c)  11.77  ±  0.20   d)  11.8  ±  0.2   e)  12  ±  0.2  

 3) The  concentration  of  H+  in  a  pH  8.55  solution  is  (5  points)    a)  2.82e-­‐9  M   b)  2.818e-­‐9  M   c)  3.5e8  M   d)  3.55e8  M   e)  2.8e-­‐9  M      4) Linear  Range  is  an  expression  of  (5  points)    a)  signal  to  noise  ratio  

b)  analyte  concentration  range  over  which  the  c  ∝  signal  

c)  analyte  detection  limits  of  method  

d)  accuracy  and  precision  of  method  or  technique  

e)  precision  of  repeated  experiment  results    

 5) What  is  the  pH  of  a  2.11  M  solution  of  HNO3(aq)?    a)  -­‐0.324   b)  0.324   c)  -­‐0.32   d)  7.76e-­‐4   e)  0.32      6)  Which  of  the  following  best  describes  the  reason  for  using  the  method  standard  addition  over  the  calibration  curve?    a)  Limited  dynamic  range  of  technique  

b)  To  compensate  for  nonlinear  effects  

c)  To  accommodate  the  effects  of  a  complex  matrix  

d)  To  increase  the  detection  limit  of  the  method  

e)  To  decrease  the  detection  limit  of  the  method  

 

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7)  What  is  the  95%  confidence  interval  for  5  measurements  whose  average  is  3.44  and  with  a  standard  deviation  of  0.04?    a)  ±  0.04   b)  ±  0.4   c)  ±  0.05   d)  ±  0.1   e)  ±  0.06      8)  What  is  the  relative  population  that  lies  above  the  value  of  55.1  for  a  Gaussian  distribution  whose  mean  is  33.8  and  with  a  standard  deviation  of  11.8?    a)  0.50%   b)  3.6%   c)  1.8%   d)  46%   e)  0.  18%      9)  Which  of  the  following  values  may  be  discarded  with  90%  confidence?       9.11     8.89     9.01     9.77     9.05    a)  9.77   b)  9.11   c)  8.89   d)  none  of  the  

above      10)  What  is  the  volume  of  0.233  M  HCl(aq)  required  to  make  a  solution  of  500.0-­‐mL  of  0.0840  M  HCl(aq)?    a)  90.0-­‐mL     b)  622-­‐mL   c)  33.4-­‐mL   d)  180-­‐mL   e)  233-­‐mL      11)  The  concentrated  HCl(aq)  is  37.1%  (m/m)  HCl(aq)  (d  =  1.19  g/mL,  MWHCl  =  36.46).  What  is  the  molarity  of  this  solution?    a)  6.22  M   b)  8.44  M   c)  12.1  M   d)  3.77  M   e)    6.71  M      12)  The  molality  of  a  solution  of  HX  is  1.56.  What  is  the  molarity  of  that  solution  of  the  density  is  measured  as  1.33  g/mL  and  the  MW  of  the  solute  is  88.2  g/mol?      a)  0.924  M   b)  1.24  M   c)  2.81  M   d)  1.82  M   e)  0.155  M      13)  A  sample  solution  of  an  analyte  has  an  absorbance  of  0.229.  A  solution  of  standard  has  an  absorbance  of  0.327  when  that  analyte  has  a  concentration  of  3.44e-­‐3M.  Assuming  that  Beer’s  law  applies  to  both  solutions  what  is  the  concentration  of  analyte  in  the  sample?  Also  assume  that  the  absorbance  of  the  blank  solution  is  zero.    a)  3.77e-­‐3  M   b)  1.81e-­‐3  M   c)  8.19e-­‐4  M   d)  4.66e-­‐3M   e)  2.41e-­‐3  M  

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14)    Two  methods  of  analyses  were  compared.  Method  A  had  a  mean  of  23.2  with  a  standard  deviation  of  4.4.    Method  B  had  a  mean  of  24.1  with  a  standard  deviation  of  4.8.  Both  sets  of  measurements  were  done  6  times.  What  is  the  F  ratio  and  are  the  standard  deviations  significantly  different  from  each  other  at  the  95%  confidence  level?    a)  1.19,  no   b)  1.19,  yes   c)  0.840,  no   d)  0.840,  yes   e)  1.09,  no      15)    Standard  deviation  can  be  best  described  as  a  measure  of    a)  detection  limit  

b)  accuracy   c)  sensitivity   d)  linearity   e)  precision  

   16)  The  method  of  least  squares  fits  a  line  (L)  to  a  set  of  x,y  data  by    a)  maximizing    Σ  (xi  -­‐  xL)  

b)  minimizing    Σ  (xi  -­‐  xL)

2  c)  minimizing    Σ  (yi  -­‐  yL)

2  d)  maximizing  Σ  (yi  -­‐  yL)

2  e)  minimizing    Σ  (yi  -­‐  yL)  

   17)  When  does  Beer’s  law  typically  fail?    a)  when  c  <  1  M   b)  when  A  >  1   c)  when  e  >  1e4   d)  when  b  =  1  

cm  e)  when  eb  <  0  

   18)  Sensitivity  in  a  Beer’s  law  analysis  can  be  best  described  as        a)  The  value  of  A  when  c  =  0  

b)  The  product  of  e×b  

c)  The  minimum  c  detectable  by  the  method  

d)  The  concentration  range  in  which    A  ∝  c  

e)  The  precision  achieved  when  the  method  is  repeated  several  times    

   19)  (10  points)  A  sample  solution  was  analyzed  by  the  standard  addition  method  using  its  absorbance  characteristic  at  455  nm.    a)  In  the  first  experiment  a  10.00-­‐mL  of  aqueous  sample  was  diluted  to  500.0-­‐mL  with  water.  Its  measured  absorbance  is  0.378.    b)In  the  second  experiment  10.00-­‐mL  was  mixed  with  1.00-­‐µL  of  3.22e-­‐5M  and  diluted  to  500.0-­‐mL  with  water.  The  measured  absorbance  of  this  solution  is  0.402.  What  is  the  concentration  of  the  analyte  in  the  sample?    

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Answers  to  Problem  Set  3    Answers    1)  d     2)  d   (2.75  cm  ±0.03  cm  ×  4.28cm  ±0.05  cm)    

=  (2.75  cm  ±1.1%  ×  4.28  cm  ±  1.2%)    =  11.77  ±  (1.1%2  +  1,2%2)1/2  =  11.8  cm2  ±  1.6%  =  11.8  cm2  ±  0.2  cm2  

 3)  e   4)  b   5)  a   6)  c   7)  c   ±  2.776  (0.04)/(5)1/2    8)  b   z  =  (33.8-­‐55.1)/11.8  ≅  1.80  use  table  4-­‐1     area  =  0.4641    

above  =  0.5000  –  0.04641  ≅  3.6%    9)  a   Q  =  9.77-­‐9.11/9.77-­‐8.89  =  0.75   Qtable  =  0.64  for  n  =  5  so  9.77  can  be  discarded      10)  d   11)  c     12)    d    1.56  mol  *  88.2  g  HX  =  137.5  g         1.56  mol  HX/1137.5g  soln  *  1.33  g/mL  *  1000  mL/L  =  1.824  mol/L  

13)  e   0.229/0.327  =  c/3.44e-­‐3  

14)  a   15)  e   16)  c   17)  b   18)  b  

19)   Part  a       0.378  =  k  (10.00/500.0)  c    

Part  b     0.402  =  k  (10.00/500.0)  c  +  k  (1.00e-­‐6/0.5000)  3.22e-­‐5  0.402  =  0.378  +  k  (1.00e-­‐6/0.5000)  3.22e-­‐5  k  =  3.73e8  0.378  =  3.73e8  (10.00/500.0)  c  

      c  =  5.1e-­‐8  M  

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Problem  Set  4    1]  What  is  the  pH  of  a  solution  of  0.100  M  Na2HA  solution  given  the  following:     H3A  =  H2A

-­‐  +  H+     Ka  =  2.8e-­‐2     H2A

-­‐  =  HA2-­‐  +  H+     Ka  =  7.7e-­‐5     HA2-­‐  =  A3-­‐  +  H+     Ka  =  9.3e-­‐11    2]  What  is  the  MBE  for  1.00e-­‐3  M  [Ag(NH3)2]Cl  for  the  following  reaction  sequence?       [Ag(NH3)2]Cl  à  Ag(NH3)2

+  +  Cl-­‐       Ag(NH3)2

+  =  Ag(NH3)+  +  NH3  

    Ag(NH3)+  =  Ag+  +  NH3  

     3]  What  is  the  CBE  for  the  follow  reaction  sequence?       H2S  =  H

+  +  HS-­‐       HS-­‐  =  H+  +  S2-­‐       H2O  =  H

+  +  OH-­‐    4]  What  is  the  pH  of  a  solution  containing  0.25  M  sodium  acetate,  and  0.25  M  CH3COOH?  Ka  =  1.75e-­‐5    5]  Which  of  the  following  monoprotic  acids  would  be  best  for  creating  a  buffer  system  at  pH  7.00?     acid  A    Ka  =  5.6e-­‐4     acid  B   Ka  =  7.7e-­‐6     acid  C   Ka  =  1.9e-­‐8     acid  D   Ka  =  7.3e-­‐11    6]  What  is  pAg  when  of  50.00  mL  of  0.100  M  AgNO3  is  mixed  with  50.00  mL  of  0.100  M  NaCl?     AgCl  Ksp  =  1.8e-­‐10        7]  The  weak  acid,  HA  has  Ka  =  1.0e-­‐5.  What  is  the  fraction,  αA-­‐  at  pH  7.00?      8]  What  is  the  MBE  for  the  following  sequence  of  reactions?     MgF2  =  Mg2+  +  2F-­‐     Ksp     F-­‐  +  H2O  =  HF  +  OH

-­‐     Kb  

  Mg2+  +  H2O  =  Mg(OH)+  +  H+     β    9]  What  is  K  for  this  reaction?     H2SO3  =  SO3

2-­‐  +  2H+     K  =  ?     H2SO3  =  HSO3

-­‐  +  H+     K  =  1.23e-­‐2     HSO3

-­‐  =  SO32-­‐  +  H+     K  =  6.6e-­‐8  

 

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10]  What  is  the  difference  between  the  end  point  and  the  equivalence  point?    11]  What  is  the  solubility  of  SrF2  (Ksp  =  2.8e-­‐9)  at  pH  4.00?  HF  Ka  =  6.76e-­‐4.  For  partial  credit  clearly  express  what  you  are  doing,  e.g.  substitutions  label  equations  as  #1,  #2….  (20  points)    12]  A  mixture  of  AgCl  (MW  143.35,  Ksp=1.8e-­‐10)  and  AgBr  (MW  187.9,  Ksp=5.0e-­‐13)  weighs  2.000  g.  This  mixture  is  reduced  to  silver  metal  (AW  107.9),  which  weighs  1.300  g.  Calculate  the  mass  of  AgCl  in  the  original  sample.  (20  points)    13]  What  is  the  concentration  Cl-­‐  required  to  remove  99%  of  Ag+  in  a  solution  of  0.100  F  AgNO3?  (10  points)    Answers  to  Problem  Set  4    1]  What  is  the  pH  of  a  solution  of  0.100  M  Na2HA  solution  given  the  following:     H3A  =  H2A

-­‐  +  H+     Ka  =  2.8e-­‐2     H2A

-­‐  =  HA2-­‐  +  H+     Ka  =  7.7e-­‐5     HA2-­‐  =  A3-­‐  +  H+     Ka  =  9.3e-­‐11    

pH  =  ½(-­‐log7.7e-­‐5  +  -­‐log9.3e-­‐11)  =  7.07    2]  What  is  the  MBE  for  1.00e-­‐3  M  [Ag(NH3)2]Cl  for  the  following  reaction  sequence?       [Ag(NH3)2]Cl  à  Ag(NH3)2

+  +  Cl-­‐       Ag(NH3)2

+  =  Ag(NH3)+  +  NH3  

    Ag(NH3)+  =  Ag+  +  NH3  

        1.00e-­‐3  M  =  [Ag(NH3)2

+]  +  [Ag(NH3)+]  +  [Ag+]  

 3]  What  is  the  CBE  for  the  follow  reaction  sequence?       H2S  =  H

+  +  HS-­‐       HS-­‐  =  H+  +  S2-­‐       H2O  =  H

+  +  OH-­‐       [H+]  =  [OH-­‐]  +  [HS-­‐]  +  2[S2-­‐]    4]  What  is  the  pH  of  a  solution  containing  0.25  M  sodium  acetate,  and  0.25  M  CH3COOH?  Ka  =  1.75e-­‐5       pH  =  pKa  +  log  [base]/[acid]  =  4.757        

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5]  Which  of  the  following  monoprotic  acids  would  be  best  for  creating  a  buffer  system  at  pH  7.00?     acid  A    Ka  =  5.6e-­‐4     acid  B   Ka  =  7.7e-­‐6     acid  C   Ka  =  1.9e-­‐8     acid  D   Ka  =  7.3e-­‐11       acid  C    6]  What  is  pAg  when  of  50.00  mL  of  0.100  M  AgNO3  is  mixed  with  50.00  mL  of  0.100  M  NaCl?     AgCl  Ksp  =  1.8e-­‐10           4.87    7]  The  weak  acid,  HA  has  Ka  =  1.0e-­‐5.  What  is  the  fraction,  αA-­‐  at  pH  7.00?       0.99    8]  What  is  the  MBE  for  the  following  sequence  of  reactions?     MgF2  =  Mg2+  +  2F-­‐     Ksp     F-­‐  +  H2O  =  HF  +  OH

-­‐     Kb  

  Mg2+  +  H2O  =  Mg(OH)+  +  H+     β      2[Mg2+]  +  2[Mg(OH)+]  =  [F-­‐]  +  [HF]    9]  What  is  K  for  this  reaction?     H2SO3  =  SO3

2-­‐  +  2H+     K  =  ?     H2SO3  =  HSO3

-­‐  +  H+     K  =  1.23e-­‐2     HSO3

-­‐  =  SO32-­‐  +  H+     K  =  6.6e-­‐8  

 8.1e-­‐10  

 10]  What  is  the  difference  between  the  end  point  and  the  equivalence  point?    

Equivalence  point  is  where  the  titrant  added  stoichiometrically  consumes  all  of  the  analyte.  The  end  point  is  where  some  physical  property  indicates  that  the  equivalence  point  is  reached.  The  two  volumes  are  quite  often  different  from  each  other.  

   11]  What  is  the  solubility  of  SrF2  (Ksp  =  2.8e-­‐9)  at  pH  4.00?  HF  Ka  =  6.76e-­‐4.  For  partial  credit  clearly  express  what  you  are  doing,  e.g.  substitutions  label  equations  as  #1,  #2….  (20  points)    

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  SrF2(s)  =  Sr2+  +  2F-­‐     Ksp       2  pts  

  F-­‐  +  H2O  =  HF  +  OH-­‐     Kb  =  Kw/Ka     2  pts  

    MBE:   2[Sr2+]  =  [F-­‐]  +  [HF]         4  pts       pH  =  4.00  è  [OH-­‐]  =  1.0e-­‐10  M         2  pts       Kb  =  [HF][OH

-­‐]/[F-­‐]  è  [HF]  =  0.1479  [F-­‐]       next  few  steps  8  pts       2[Sr2+]  =  [F-­‐]  +  [HF]  =  1.1479  [F-­‐]     #1       Ksp  =    [Sr

2+][F-­‐]2  è  [F-­‐]  =  (Ksp/[Sr2+])1/2   #2       Sub  2  into  1       2[Sr2+]  =  1.1479(Ksp/[Sr2+])1/2     [Sr2+]3  =  9.52e-­‐10   [Sr2+]  =  s  =  9.8e-­‐4  M     2  pts    12]  A  mixture  of  AgCl  (MW  143.35,  Ksp=1.8e-­‐10)  and  AgBr  (MW  187.9,  Ksp=5.0e-­‐13)  weighs  2.000  g.  This  mixture  is  reduced  to  silver  metal  (AW  107.9),  which  weighs  1.300  g.  Calculate  the  mass  of  AgCl  in  the  original  sample.  (20  points)    

x  g  AgCl  +  y  g  AgBr  =  2.000  g               4  pts    x  g  AgCl*(mol  AgCl/143.35  g)*(mol  Ag/mol  AgCl)*(107.9  g/mol)  =  0.7527x  g  Ag   4  pts    y  g  AgCl*(mol  AgBr/187.9  g)*(mol  Ag/mol  AgBr)*(107.9  g/mol)  =  0.5742y  g  Ag   4  pts    0.7527x  g  Ag  +  0.5742y  g  Ag  =  1.300  g             4  pts    y  =  2.000  –  x     sub  into  above    0.7527x    +  0.5742(2.000  –  x)  =  1.300  g    mass  Ag  =  0.849  g                 4pts  

 13]  What  is  the  concentration  Cl-­‐  required  to  remove  99%  of  Ag+  in  a  solution  of  0.100  F  AgNO3?  (10  points)    [Ag+]  =  (1-­‐0.99)  0.100  F  =  1.00e-­‐3  M   Ksp  =  [Ag

+][Cl-­‐]  =  1.8e-­‐10  =  1.00e-­‐3  M*[Cl-­‐]  è  [Cl-­‐]  =  1.80e-­‐7  M  

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Problem  Set  5    1]  What  is  the  pH  of  a  solution  of  a  1.0  M  phthalic  acid  solution?  (5  points)    

 Ka1  =  1.12e-­‐3     Ka2  =  3.90e-­‐6  

   

a)  5.92e-­‐4   b)  8.36   c)  7.22   d)  4.18   e)  1.48      2]  A  0.5000g  sample  contained  only  NaBr  (MW  102.89)  and  NaCl  (MW  58.44).  It  was  dissolved  into  water  and  precipitated  with  excess  AgNO3.  The  precipitate  (AgBr(s)  (MW  187.80)  &  AgCl(s)  (MW  143.35))  was  dried.  The  mass  of  this  precipitate  weighed  1.500  g.  What  are  the  two  equations  necessary  to  solve  for  the  masses  of  each  equation?    Let  x  =  grams  of  NaBr  and  y  =  grams  of  NaCl    

a)  x  +  y  =  1.500  &  (x/102.89)  +  (y/58.44)  =  0.5000     b)  x  +  y  =  1.500  &  {x(187.80/102.89)}  +  {y(143.35/58.44}  =  1.500     c)  x  +  y  =  0.500  &  {x(187.80/102.89)}  +  {y(143.35/58.44}  =  1.500     d)  x  +  y  =  1.500  &  {x(187.80/102.89)}  +  {y(143.35/58.44}  =  0.500     e)  x  +  y  =  0.500  &  {x(102.89/187.80)}  +  {y(58.44/143.35}  =  1.500      3]  What  is  the  mole  fraction  of  HA-­‐  at  pH  3.00  given       H2A  =  H

+  +  HA-­‐  Ka1  =  1.0e-­‐3     HA-­‐  =  H+  +  A2-­‐   Ka2  =  1.0e-­‐9    a)  0.25   b)  0.50   c)  0.88   d)  0.15   e)  0.010      4]  What  is  the  pH  of  a  solution  of  0.10  M  NaHCO3?       H2CO3  =  HCO3

-­‐  +  H+     Ka1  =  4.45e-­‐7     HCO3

-­‐  =  CO32-­‐  +  H+     Ka2  =  4.69e-­‐11  

   a)  8.34   b)  6.22   c)  7.84   d)  9.71   e)  4.66    5]  What  is  or  are  the  simplifying  assumption(s)  that  allow  for  the  use  of  the  Henderson-­‐Hasselbalch  equation?       pH  =  pKa  +  log([A

-­‐]/[HA])  

COOH

COOH

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 a)  pKa  >  pH   b)  pKa  =  ±  1  pH  &  [A

-­‐]  =  [HA]  c)  formal  concentrations  of  A-­‐  &  HA  are  the  same  as  equilibrium  concentrations  

c)  formal  concentrations  of  A-­‐  &  HA  are  not  the  same  as  equilibrium  concentrations  

   6]  Write  a  charge  balance  equation  of  for  a  solution  of  0.10  phthalic  acid.  Neglect  the  ionization  of  water.  See  problem  1  for  structure.          CBE:___________________________________________________________________      7]  Write  a  mass  balance  equation  for  the  0.100  M  acetic  acid.       CH3COOH  =  H

+  +  CH3COO-­‐     Ka  =  1.75e-­‐5  

 8]  What  is  the  pH  of  a  solution  consisting  of  0.100  M  CH3COONa  and  0.100  M  CH3COOH?  See  also  problem  7.    a)  1.75   b)  4.76   c)  4.757   d)  5.717   e)  1.756      9]  A  common  primary  standard  for  the  standardization  of  bases  is      a)  HCl(aq)   b)  Potassium  

Hydrogen  Phthalate  

c)  Bromine   d)  NaOH(aq)   e)  DNA  

   10]  Solutions  of  NaOH(aq)  titrant  must  be  restandardized  frequently  because  of      a)  solvation  of  NO2  from  the  atmosphere  producing  HNO3  

b)  solvation  of  Cl2  from  the  atmosphere  producing  HCl  

c)  solvation  of  SO2  from  the  atmosphere  producing  H2SO3  

d)  solvation  of  N2  from  the  atmosphere  producing  HNO3  

e)  solvation  of  CO2  from  the  atmosphere  producing  H2CO3  

 11]  What  is  the  definition  of  “titrant”    a)  it  is  the  reagent  solution  whose  concentration  is  known  and  is  added  

b)  it    is  the  analyte  whose  concentration  in  sample  is  unknown  

c)  it  is  the  concentration  of  sample  at  the  end  point  

d)  it  is  the  volume  difference  between  the  end  and  equivalence  points    

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to  the  sample  in  small  increments      12]  Write  down  the  hydrolysis  reaction  for  HCO3

-­‐  demonstrating  that  it  is  a  weak  base.      ___________________________________________________________        13]  The  Kb  for  dichloroacetate,  Cl2CHCOO

-­‐  is      

Cl2CHCOOH       Ka  =  5.0e-­‐2    a)  1.0e-­‐14   b)  2.0e-­‐12   c)  4.0e-­‐8   d)  2.0e-­‐13   e)  5.0e-­‐9      14]  A  50.00  mL  solution  of  0.100  M  NaI(aq)  is  titrated  with  0.100  M  AgNO3(aq).  If  75.00  mL  of  the  AgNO3  solution  is  added,  which  of  the  statements  below  is  true?    a)  This  is  the  equivalence  point.  

b)  The  solution  is  pink  in  color.  

c)  There  is  a  solid  precipitate  and  an  excess  of  Ag+.    

d)  There  is  no  solid  precipitate  but  there  is  excess  of  Ag+  relative  to  I-­‐.  

e)  There  is  a  solid  precipitate  and  an  excess  of  I-­‐.  

   Problems  15-­‐18  are  based  on  the  following:  A  50.0-­‐mL  sample  of  0.100  M  KSCN  is  titrated  with  0.0500  M  CuNO3.  The  Ksp  of  CuSCN  is  4.8e-­‐15.    15]  Write  down  the  reaction  that  takes  place  during  this  titration.      _______________________________________________________________    16]  What  is  pCu  when  25.0-­‐mL  of  the  0.100  M  CuNO3  is  added  to  the  50.0-­‐mL  sample  of  0.100  M  KSCN  solution?  The  Ksp  of  CuSCN  is  4.8e-­‐15.      a)  1.33   b)  12.84   c)  10.68   d)  5.87   e)  7.00  17]  What  is  pCu  when  50.0-­‐mL  of  the  0.100  M  CuNO3  is  added  to  the  50.0-­‐mL  sample  of  0.100  M  KSCN  solution?    

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18

a)  7.93   b)  6.44     c)  9.13   d)  7.16   e)  8.52      18]  What  is  pCu  when  75.0-­‐mL  of  the  0.100  M  CuNO3  is  added  to  the  50.0-­‐mL  sample  of  0.100  M  KSCN  solution?    a)  3.22   b)  4.44   c)  7.18   d)  12.70   e)  1.70    19]  Which  diagram  best  describes  the  curve  for  the  titration  of  50.0-­‐mL  of  0.100  M  KSCN  with  0.0500  M  CuNO3?                    Answers  to  Problem  Set  5    1]  e)  1.48  only  Ka1  is  important.  x2/(1.0-­‐x)  =  1.12e-­‐3;  x  =  0.0335  2]  c)  x  +  y  =  0.500  &  {x(187.80/102.89)}  +  {y(143.35/58.44}  =  1.500    3]  b)  0.50,  D  =  [1.0e-­‐3]2  +  [1.0e-­‐3]2  +  [1.0e-­‐3*1.0e-­‐9]  =  2.0e-­‐6,  N  =  [1.0e-­‐3]2  =  1.0e-­‐6,  α  =  0.50    4]  a)  8.34  =  ½  (pKa1  +  pKa2)  5]  c)  formal  concentrations  of  A-­‐  &  HA  are  the  same  as  equilibrium  concentrations  6]  [H+]  =  2[A2-­‐]  +  [HA-­‐]  7]  0.10  M    =  [CH3COOH]  +  [CH3COO

-­‐],  also  [H+]  =  [CH3COO-­‐]  

8]  c)  4.757  pH  =  pKa   watch  S.F.  9]  b)  Potassium  Hydrogen  Phthalate  10]  solvation  of  CO2  from  the  atmosphere  producing  H2CO3  11]  a)  it  is  the  reagent  solution  whose  concentration  is  known  and  is  added  to  the  sample  in  small  increments  12]  HCO3

-­‐  +  H2O  à  H2CO3  +  OH-­‐  

13]  Kb  =  Kw/Ka  =  2.0e-­‐13  14]  There  is  a  solid  precipitate  and  an  excess  of  Ag+.  Pink  is  OK  (Fajan’s  method)  15]  Cu+  +  SCN-­‐  =  CuSCN(aq)    16]   Mol  SCN-­‐  =  0.0500L*0.100  mol/L  =  5.00e-­‐3  

Mol  Cu+  =  0.02500-­‐L*0.100  mol/L  =  2.50e-­‐3  

Vol CuNO3

Vol KSCN

[Cu+]

Vol KSCN [Cu+]

Vol KSCN

pCu

Vol CuNO3

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19

Excess  mol  SCN-­‐  =  5.00e-­‐3  -­‐  2.50e-­‐3  =  2.50e-­‐3          [SCN-­‐]  =  2.50e-­‐3  mol/0.0750  L  =  3.33e-­‐2  M  CuSCN(s)  =     Cu+  +     SCN-­‐  -­‐-­‐     x   3.33e-­‐2  +  x   (3.33e-­‐2  +  x)x  ≈  (3.33e-­‐2  )x    =  4.8e-­‐15  

x  =  1.44e-­‐13  M   pCu  =  12.84    17]  Mol  SCN-­‐  =  0.0500L*0.100  mol/L  =  5.00e-­‐3  Mol  Cu+  =  0.0500-­‐L*0.100  mol/L  =  5.00e-­‐3  CuSCN(s)  =     Cu+  +     SCN-­‐  -­‐-­‐     x   x     x2  =  4.8e-­‐15     x  =  6.9e-­‐8   pCu  =  7.16    18]  Mol  SCN-­‐  =  0.0500L*0.100  mol/L  =  5.00e-­‐3  Mol  Cu+  =  0.0750-­‐L*0.100  mol/L  =  7.50e-­‐3  Excess  mol  Cu+  =  7.50e-­‐3  -­‐  5.00e-­‐3  =  2.5e-­‐3     [Cu+]  =  2.50e-­‐3  mol/0.125  L  =  0.0200  M                 pCu  =  1.70    19]  Which  diagram  best  describes  the  curve  for  the  titration  of  50.0-­‐mL  of  0.100  M  KSCN  with  0.0500  M  CuNO3?                            

pCu

Vol CuNO3

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Problem  Set  6    1]  The  pH  of  solution  of  0.050  M  of  a  weak  acid,  HA  is  5.69.  What  is  Ka  for  this  acid?  

   2]  What  is  the  aqueous  solubility  of  AgCl  at  pH  4.00  (Ksp  =  1.8e-­‐11)?      3]  The  two  Ka’s  for  salicylic  acid  (H2A)  are  1.07e-­‐3  and  1.82e-­‐14.  What  is  Kb  for  sodium  salicylate  (NaHA)?      4]  What  is  the  charge  balance  for  a  solution  of  0.10  M  NaHCO3?       Ka1  H2CO3  =  6.352     Ka2  HCO3

-­‐  =  10.329       HCO3

-­‐  ⇄  H+  +  CO32-­‐  

  HCO3-­‐  +  H2O  ⇄  H2CO3  +  OH

-­‐    5]  Which  of  the  following  is  a  valid  mass  balance  for  a  solution  for  0.10  M  NaHCO3?    6]  Which  of  the  following  would  best  explain  the  solubility  of  Ag2SO4?      7]  A  0.9961  g  silver  ore  sample  was  treated  with  HNO3  and  then  with  excess  NaCl(aq).  A  precipitate  was  dried  and  weighed  0.0711  g.  What  is  percent  silver  in  the  ore?  AW:  Ag  107.9,  H  1.008,  O  16.00,  N  14.01,  Cl  35.45        8]  Which  of  the  following  is  not  a  primary  standard?    

a)  Potassium  Hydrogen  Phthalate  (KHP)  b)  Benzoic  Acid  c)  Potassium  Hydrogen  Iodate  d)  NaOH  e)  NaHCO3  

   Problems  9-­‐11:  A  solution  of  0.100  M  AgNO3  is  used  to  titrate  a  100.00  mL  solution  of  0.100  M  KCl.  The  Ksp  of  AgCl  is  1.8e-­‐11    9]  What  is  pAg  if  50.00  mL  of  the  titrant  is  added  to  the  KCl  solution?    10]  What  is  pAg  if  100.00  mL  of  the  titrant  is  added?  

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     12]  What  is  pH  of  solution  containing  0.100  M  HOCl  (Ka  =  3.0e-­‐8)  and  0.100  M  NaOCl.      13]  The  useful  pH  range  of  most  buffering  systems  is    

a)  within  1  pH  unit  of  pKa    b)  within  0.5  pH  unit  of  pKa    c)  within  10  pH  units  of  pKa    d)  within  5  pH  units  of  pKa    e)  within  0.1  pH  unit  of  pKa  

   14]  What  is  the  pH  of  solution  that  is  0.10  M  NaH2PO3?       H3PO3  ⇄  H2PO3

-­‐  +  H+       Ka  =  3e-­‐2     H2PO3

-­‐  ⇄  HPO32-­‐  +  H+     Ka  =  1.62e-­‐7  

 15]  The  fraction  (relative  concentration)  of  H2PO3

-­‐  from  a  0.10  F  H3PO3  at  pH  5.00  can  be  calculated  from  which  formula?      

a)  211

2

2

][][][

aaa KKHKHH

++ ++

+

 

 

b)  211

21

][][][

aaa

a

KKHKHHK

++ ++

+

 

 

c)  211

221

][][ aaa

aa

KKHKHKK

++ ++  

 

d)  21

21

2

2

][][][

aaa KKHKHH

++ ++

+

 

 

e)  211

2

21

][][][

aaa

a

KKHKHHK

++ ++

+

 

 16]  Which  of  the  follow  is  an  amphoteric  species?    

a) H2CO3  b) HF  

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c) F-­‐  d) HCO3

-­‐  e) CO3

2-­‐      17]    What  is  the  mass  balance  equation  for  the  following  sequence  of  reactions?       CaC2O4(s)  ⇄  Ca2+  +  C2O4

2-­‐       Ksp  =  1.3e-­‐8     C2O4

2-­‐  +  H2O  ⇄  HC2O4-­‐  +  OH-­‐   Kb1  

  HC2O4-­‐  +  H2O  ⇄  H2C2O4  +  OH

-­‐  Kb2    18]  What  is  the  charge  balance  equation  for  the  reaction  sequence  of  problem  17?    19]  What  is  the  molar  solubility  of  BaF2  (Ksp  =  1.7e-­‐6)  at  pH  7.20?  Ka  (HF)  =  6.8e-­‐4    

 Answers  to  Problem  Set  6    1]      [H+]  =  2.0e-­‐6  M     HA     =     H+   +   A-­‐  

        0.050-­‐x   x     x      Ka  =  x

2  /  (0.050-­‐x)  ≅  2.0e-­‐62  /  0.050  =  8.3e-­‐11   Answer  d)    2]     AgCl   ⇄   Ag+   +     Cl-­‐     -­‐-­‐     x     x     Ksp  =  x

2  =  1.8e-­‐11   x  =  4.2e-­‐6   Answer  a)    3]     HA-­‐  +  H2O  ⇄  H2A  +  OH

-­‐  KaKb  =  Kw       Kb  =  Kw/Ka  =    1.00e-­‐14  /  1.07e-­‐3  =  9.35e-­‐12  

  Answer  c)    4]  Answer  b:  [Na+]  +  [H+]  =  [HCO3

-­‐]  +  2[CO32-­‐]  +  [OH-­‐]  

 5]  Answer  e:  0.10  M  =  [H2CO3]  +  [HCO3

-­‐]  +  [CO32-­‐]  

 6]    Answer  d:  [Ag+]/2    7]  0.0711  g  AgCl  (mol  AgCl  /  143.32  g)  (mol  Ag  /  mol  AgCl)  (107.868  g  /  mol  Ag)  (100  /  0.9961g)  =  5.37  %    8]    Answer  d):  NaOH    9]  Titration  Rxn:  Ag+  +  Cl-­‐  ⇄  AgCl(s)    

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Moles  of  excess  Cl-­‐  =  0.10000  L  *  0.100  M  KCl  –  0.05000  L  *  0.100  M  AgNO3  =  5.00e-­‐3  mol  Cl-­‐  [Cl-­‐]  =  5.00e-­‐3  mol  Cl-­‐  /  0.1500  L  =  3.33e-­‐2       AgCl(s)     ⇄     Ag+     +     Cl-­‐     -­‐-­‐       x     x+3.33e-­‐2    

x(3.33e-­‐2)  ≅  1.8e-­‐11  x  =  5.4e-­‐10  M  pAg  =  9.27       answer  a)  

 10]     This  is  the  equivalence  point.       AgCl(s)     ⇄     Ag+     +     Cl-­‐  

-­‐-­‐       x     x        x2  =  1.8e-­‐11     x  =  4.24e-­‐6     pAg  =  5.37     answer  b)  

 11]     We  are  past  the  equivalence  point.       (150.00  –  100.00)  mL  *  0.100  M  Ag+  (250.00  mL)  =  0.0200  M  Ag+  or  pAg  =  1.699   answer  d)    12]     Ka  =  [H

+][OCl-­‐]  /  [HOCl]   [H+]  =  Ka  [HOCl]  /  [OCl-­‐]     [H+]  =  3.0e-­‐8  

  pH  =  7.52     Answer  a)    13]     Answer  a)    14]     pH  =  ½  (pKa1  +  pKa2)  =  ½  (1.5  +  6.790)  =  4.1   answer  e)    

15]   answer:  b   b)  211

21

][][][

aaa

a

KKHKHHK

++ ++

+

 

 16]     HCO3

-­‐  Answer  d    17]     Answer  b  

 18]     2[Ca2+]  =  2[C2O4

2-­‐]  +  [HC2O4-­‐]  +  [OH-­‐]   Answer  e  

     

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19]   MBE:  2[Ba2+]  =  [F-­‐]  +  [HF]     &     [H+]  =  6.31e-­‐8  M;  [OH-­‐]  =  1.58e-­‐7        Ksp  =  [Ba

2+][F-­‐]2  =  1.7e-­‐6       Ka  (HF)  =  [H+][F-­‐]/[HF]  =  6.8e-­‐4  

 3  variables:  [Ba2+],  [F-­‐],  [HF]    F-­‐  +  H2O  ⇄  HF  +  OH-­‐         Kb  =  Kw/Ka  =  1.00e-­‐14/6.8e-­‐4  =  1.47e-­‐11      Using  Kb  solve  for  [HF]       [HF]  =  Kb[F

-­‐]/[OH-­‐]   will  sub  into  MBE    

2[Ba2+]  =  [F-­‐]  +  [HF]    

  2[Ba2+]  =  [F-­‐]  +  Kb[F-­‐]/[OH-­‐]  

 Sub  all  knowns  into  above    

2  [Ba2+]  =  [F-­‐]  +  1.47e-­‐11*[F-­‐]/1.58e-­‐7    

2  [Ba2+]  ≅  [F-­‐]       sub  into  Ksp    Ksp  =  [Ba2+][F-­‐]2  =    [Ba2+](2[Ba2+])2    [Ba2+]  =  (Ksp/4)1/3  =  7.5e-­‐3M  

     

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Problem  Set  7  (starts  with  question  3)    2]  What  is  the  pH  after  100.00  mL  of  0.100  M  HClO4  is  added  to  50.0  mL  of  0.100  M  NaCN?      3]  The  selection  of  a  visual  acid-­‐base  indicator  should  be  based  on  __________________________.    

a) its  transition  pH  which  should  not  overlap  the  steepest  portion  of  the  titration  curve.  

b) its  transition  pH  which  should  overlap  the  excess  H+  portion  of  the  titration  curve.  

c) its  transition  pH  which  should  overlap  the  buffer  portion  of  the  titration  curve.  

d) its  transition  pH  which  should  overlap  the  flattest  portion  of  the  titration  curve.  

e) its  transition  pH  which  should  overlap  the  steepest  portion  of  the  titration  curve.  

 4]  The  conditional  formation  constant  Kf’  for  CaY

2-­‐  is  related  to  Kf  through  which  of  the  relationships?       a)  Kf’  =  Kf   at  pH  =0     b)  Kf’  =  αy4-­‐Kf     c)  Kf  =  αy4-­‐Kf’     d)  Kf’  =  1  /  Kf     e)  Kf’  =  Kf

2    5]  In  reference  to  EDTA  titrations  the  symbol,  αy4-­‐,  indicates  which  of  the  following?    

a) The  fraction  of  metal  chelated  by  EDTA  b) The  concentration  of  EDTA  in  the  Y4-­‐  form.  c) The  fraction  of  EDTA  in  the  Y4-­‐  form.  d) The  analytical  concentration  of  metal.  e)  The  fraction  of  EDTA  not  in  the  Y4-­‐  form.  

6]  A  spontaneous  electrochemical  cell  would  have  which  of  the  following?  a) Ecell  =  0  b) Ecell  >  0  c) Ecell  <  0  d) Ecell  ≤  0  e) Ecell  ≥  0  

 7]  If  A  +  e-­‐  =  B  has  E0  =  0.775  V  then  the  E0  for  2A  +  2e-­‐  =  2B  is  __________________.  

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8]  The  standard  cell  potential  for  the  following  is       Fe(s)/Fe2+(aq)//Sn2+(aq)/Sn(s)     Fe2+  +  2e-­‐  =  Fe(s)   E0  =  -­‐0.44  V               Sn2+  +  2e-­‐  =  Sn(s)   E0  =  -­‐0.141  V  9]  The  E0  for  the  following  is       FeCO3(s)  +  2e

-­‐  =  Fe(s)  +  CO32-­‐     E0  =  ?  

  Fe2+  +  2e-­‐  =  Fe(s)       E0  =  -­‐0.44  V     Ksp  {FeCO3(s)}  =  2.1e-­‐11      10]  It  is  advantageous  to  conduct  EDTA  titrations  of  metal  ions  in    

a) acidic  pH’s  to  assist  metal  ion  hydrolysis  b) basic  pH’s  to  prevent  metal  ion  hydrolysis  c) basic  pH’s  to  maximize  Y4-­‐  fraction  d) basic  pH’s  to  minimize  Y4-­‐  fraction  e) acidic  pH’s  to  maximize  Y4-­‐  fraction  

 11]  Which  is  true  of  the  equivalence  point  for  the  redox  titration  of  Fe2+  with  Ce4+?    

a) only  [Fe2+]  =  [Fe3+]  b) [Fe2+]  =  [Ce3+]  and  [Ce4+]  =  [Fe3+]  c) [Fe2+]  =  [Ce4+]  and  [Fe3+]  =  [Ce3+]  d) [Fe2+]  =  [Fe3+]  and  [Ce4+]  =  [Ce3+]  e) [Fe2+]  =  0  

 12]  A  pH  electrode  was  found  to  have  a  potential  of  0.241  V  in  a  pH  4.01  buffer  solution.  A  sample  solution  was  found  to  have  a  potential  of  0.252  V.  What  is  the  pH  of  that  sample?  E  =  const  –  0.0592  pH    13]  KMnO4  can  be  standardized  with  which  of  the  following?    

a) H2O2  b) CH4  c) H2O  d) NaC2O4  e) C2H4  

 14]  Calculate  pCa  if  20.0  mL  of  0.050  M  of  EDTA  is  added  to  15.0  mL  of  0.050  M  Ca2+  at  pH  9.0.    

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15]  Calculate  the  cell  potential  when  25.0  mL  of  0.010  M  Ce4+  is  added  to  15.0  mL  of  0.010  M  Fe2+.       Ce4+  +  e-­‐  =  Ce3+     E0  =  1.70  V     Fe3+  +  e-­‐  =  Fe2+     E0  =  0.767  V    16]  How  many  grams  of  K2C2O4  (MW  166.22)  must  be  added  25.0  mL  of  0.500  M  HCl  to  give  a  pH  of  4.500  when  this  solution  is  diluted  to  500.0  mL.    

Ka1  =  5.60e-­‐2     Ka2  =  5.42e-­‐5      

   Answers  to  Problem  Set  7    2]  [H+]  =  5.00  mmol  /  150.0  mL  =  3.33e-­‐2     pH  =  1.48    3]  its  transition  pH  which  should  overlap  the  steepest  portion  of  the  titration  curve.    4]  Kf’  =  αy4-­‐Kf    5]  The  fraction  of  EDTA  in  the  Y4-­‐  form.    6]  Ecell  >  0    7]  0.775  V    8]  E  =  -­‐0.141  –(-­‐0.44)  =  0.30  V    9]  E  =  -­‐0.44  –  (0.0592/2)  log  1/Ksp  =  -­‐0.756  V    10]  basic  pH’s  to  maximize  Y4-­‐  fraction    11]  [Fe2+]  =  [Ce4+]  and  [Fe3+]  =  [Ce3+]    12]  3.82    13]  NaC2O4        

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14]     mol  EDTA  =  20.0  mL  *  0.050  M  =  1.0  mmol  mol  Ca2+  =  15.0  mL  *  0.050  M  =  0.75  mmol    excess  EDTA  region  where,    [CaY2-­‐]  =  0.75  mmol  /  35.0  mL  =  2.1e-­‐2  M  

  [EDTA]  =  0.25  mmol  /  35.0  mL  =  7.1e-­‐3  M    

Kf  =  [CaY2-­‐]  /  [Ca2+]*[Y4-­‐]  

      [Y4-­‐]  =  αY4-­‐  [EDTA]         Kf  *αY4-­‐  =  Kf’  =  [CaY

2-­‐]  /  [Ca2+]*[EDTA]       Kf  =  4.9e10     Kf’  =  5.4e-­‐2*4.9e10  =  2.6e9  

 2.6e9  =  2.1e-­‐2  M  /  [Ca2+]*7.1e-­‐3  M       [Ca2+]  =  1.1e-­‐9  M     pCa  =  8.94    15]     Mol  Ce4+  =  25.0  mL  *  0.010  M  =  0.25  mmol  

Mol  Fe2+  =  15.0  mL  *  0.010  M  =  0.15  mmol         Excess  Ce4+  region       Ce4+  +       Fe2+  =       Fe3+  +       Ce3+     0.25       0.15     0     0     -­‐0.15     -­‐0.15     +0.15     +0.15     0.10     0     0.15     0.15       E  =  1.70  –  (0.0592)  log  (0.15/0.10)  =  1.69  V      16]       pKa1  =  1.25     pKa2  =  4.27  

 Therefore  only  Ka2  is  important.   HC2O4

-­‐  =  H+  +  C2O42-­‐  

      [C2O4

2-­‐]i  =  x  /  0.500  L         [H+]i  =  25.0*0.500  mmol  /  500.0  mL  =  0.025  M         [H+]f  =  10

-­‐4.500  =  3.16e-­‐5  M       x  =  mol  C2O4

2-­‐    

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  H+     +     C2O42-­‐     =     HC2O4

-­‐     0.025     x  /  0.500L   0     -­‐y     -­‐y     +y     3.16e-­‐5       0.025  –  y    =  3.16e-­‐5   y  =  0.025  M       Ka  =  [H

+][C2O42-­‐]  /  [HC2O4

-­‐]         5.42e-­‐5  =  [3.16e-­‐5][C2O4

2-­‐]  /  [0.025]         [C2O4

2-­‐]  =  4.29e-­‐2  M         4.29e-­‐2  M  =  x  /  0.500L  –  3.16e-­‐5       x  =  2.15e-­‐2  mol       g  K2C2O4  =  2.15e-­‐2  mol  *  166.22  g/mol  =  3.57  g    

     

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Problem  Set  8    Problems 1-2 involve the following titration:  1]  75.0-­‐mL  of    0.100  M  CH3COOH(aq)  (pKa  =  4.757)  is  titrated  with  0.0500  M  NaOH(aq).  What  is  the  volume  of  NaOH  solution  required  to  reach  the  equivalence  point?  (5  points)    a)  150-­‐mL   b)  75.0-­‐mL   c)  50.0-­‐mL   d)  100-­‐mL   e)  125-­‐mL  

   2]  What  is  the  pH  of  the  equivalence  point  in  problem  1?  (5  points)    a)  7.000   b)  6.569   c)  10.368   d)  7.889   e)  8.640  

     3]  What  is  the  final  pH  if  solutions  of  200.0-­‐mL  of  0.0500  M  NaOH(aq)  and  75.0-­‐mL  of    0.100  M  CH3COOH(aq)  are  added  together?  (5  points)    a)  10.554   b)  2.345   c)  7.000   d)  11.959   e)  14.000  

   4]  What  is  the  difference  between  the  end  point  and  equivalence  point  for  a  monobasic-­‐  monoacid  titration?  (5  points)    a]  The  equivalence  point  is  where  mol  acid  =  mol  base  and  the  end  point  is  where    

indicator  changes  color.  b]  The  end  point  is  where  mol  acid  =  mol  base  and  the  equivalence  point  is  where  

indicator  changes  color.  c]  There  are  no  differences  between  the  concepts  of  the  end  and  equivalence  points.  d]  The  equivalence  point  is  where  mol  acid  =  mol  base  and  the  end  point  is  where  

the  pH  is  14.    5]  50.0-­‐mL  of  0.0500  M  oxalic  acid  (H2C2O4,  pka1  =  1.252,  pKa2  =  4.266)  is  titrated  with  50.0-­‐mL  of  0.0500  M  NaOH.  What  is  the  pH  of  that  titrated  solution?  (5  points)    a)  7.00   b)  1.252   c)  2.759   d)  4.266   e)  8.667  

   6]  What  is  Kf’  for  SrEDTA

2-­‐  at  pH  11?    a)  0.85   b)  108.73   c)  0.85×8.73   d)  0.85×108.73   e)  1.55e-­‐14  

 

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7]  The  formal  concentration  of  EDTA  is  1.00  mM.  What  is  the  concentration  of  the  Y4-­‐  form  at  pH  4?      a)  1.00  mM   b)  3.8×10-­‐9  ×  1.00  mM   c)  3.8×10-­‐9  mM   d)  0.85  mM   e)  0.85×108.73  

 Problems  8-­‐11  involve  the  following  titration.    8]  A  solution  of  50.0-­‐mL  of  1.00×10-­‐3  M  NiCl2(aq)is  titrated  with  1.00×10

-­‐3  M  EDTA  in  a  solution  of  0.100  M  NH3  at  pH  11.00.  What  is  pNi  if  25.0-­‐mL  of  the  titrant  solution  is  added?  Note  that  αNi2+  =  1.34×10

-­‐4  at  0.100  M  NH3.  (5  points)    a)  7.350   b)  8.442   c)  5.311   d)  10.673   e)  11.995  

 9]  What  is  Kf’’  for  the  NiEDTA

2-­‐  complex  in  0.100  NH3  at  pH  11?  (5  points)    a)  1.34×10-­‐4(0.85)18.62   b)  1.34×10-­‐4  ×  1018.62  

 c)  (0.85)1018.62   d)  1.34×10-­‐4(0.85)1018.62  

 10]  What  is  [NiEDTA2-­‐]  if  75.0-­‐mL  of  titrant  is  added  to  the  NiCl2  solution  in  problem  8?  (5  points)    a)  2.00e2   b)  5.23e-­‐6   c)  2.00e-­‐9   d)  7.99e-­‐4     e)  4.00e-­‐4  

 11]  Which  is  true  if  75.0-­‐mL  of  1.00×10-­‐3  M  EDTA  titrant  is  added  to  the  50.0-­‐mL  of  1.00×10-­‐3  M  NiCl2  solution  in  0.1M  NH3?  Assume  equilibrium  conditions.  (5  points)    a)  [Ni2+]  =  [EDTA]    

b)  [NiEDTA2-­‐]  >  [EDTA]  

c)  [NiEDTA2-­‐]  =  [EDTA]   d)  [Ni2+]  >  [EDTA]  

   12]  An  electrochemical  cell  will  discharge  spontaneously  if  (5  points)    a)  Ecell  <  0       b)  Ecell  >  0       c)  Ecell  =  0     d)  does  not  depend  on  Ecell    13]  The  reductions  take  place  at  which  electrode?  (5  points)    a)  anode   b)  toade   c)  cathode   d)    alkaline   e)  amphiprotic  

 

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14]  The  purpose  of  a  reference  electrode  is  to  provide  (5  points)    a)  to  prevent  mixing  of  the  electrolyte  solution.  

b)  to  provide  a  means  of  ionic  transport  between  the  anode  and  cathode  

c)  to  enable  the  reductive  process  at  the  anode.    

d)  to  provide  a  stable  potential  in  which  an  electrode  reaction  can  be  compared  to.  

e)  to  provide  comic  relief.  

 15]  What  is  E0cell  for  the  reaction  below?  (5  points)    

F2  +  2Fe2+  =  2F-­‐  +  2Fe3+     F2  +  2e

-­‐  =  2F-­‐       E0red  =  2.890  V             Fe3+  +  e-­‐  =  Fe2+  E0red  =  0.771  V  

 a)  -­‐2.119  V   b)  -­‐1.348  V   c)  1.348  V   d)  0.655  V     e)  2.119  V  

 16]  What  is  E0cell  for  the  reaction  below?  (5  points)    

  Hg2SO4(s)  +  2e-­‐  =  2Hg(l)  +  SO42-­‐  

    Hg2

2+  +  2e-­‐  =  2Hg(l)     E0red  =  0.796  V     Hg2SO4(s)  =  Hg2

2+  +  SO42-­‐   Ksp  =  7.4e-­‐7  

 

a)  sp

cell KE 1log

20592.0796.00 −=        

b)   spcell KE log20592.0796.00 −=  

c)  sp

cell KE 1log0592.0796.00 −=        

d)  sp

cell KE 1log796.00 −=  

 17]  What  are  the  final  concentrations  of  each  ion  when  25.0-­‐mL  of  0.0500  M  Ce4+  is  mixed  with  15.0-­‐mL  of  0.0500  M  Cu+?  (5  points)       Ce4+  +  e  =  Ce3+  E0red  =  1.44  V     Cu2+  +  e  =  Cu+     E0red  =  0.161  V    18]  What  is  the  potential  of  the  final  solution  when  25.0-­‐mL  of  0.0500  M  Ce4+  is  mixed  with  15.0-­‐mL  of  0.0500  M  Cu+?  (5  points)      

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Answers  to  Problem  Set  8    1  &  2]    eq.  pt.    mol  CH3COOH  =  mol  OH-­‐    

mol  CH3COOH  =  75.0-­‐mL*0.100  M  =  7.50  mmol  vol  NaOH  =  7.50  mmol/0.0500  M  =  150-­‐mL    total  volume  =  150-­‐mL+75.0-­‐mL  =  225-­‐mL    [CH3COO

-­‐]  =  7.50  mmol/225-­‐mL  =  3.33e-­‐2  M    CH3COO

-­‐     +     H2O    =   CH3COOH   +   OH-­‐  3.33e-­‐2     -­‐-­‐     0       0  -­‐  x       -­‐-­‐     +  x       +  x    Kb  =  Kw/Ka  =  5.71e-­‐10  =  x

2/(3.33e-­‐2-­‐x)  ≈  x2/(3.33e-­‐2)    x  =  4.36e-­‐6     pOH  =  5.360     pH  =8.640  

   3]     mol  CH3COOH  =  75.0-­‐mL*0.100  M  =  7.50  mmol  

mol  OH-­‐  =  200.0-­‐mL*0.0500  M  =  10.0  mmmol    excess  OH-­‐  =  10.0  –  7.50  mmol  =  2.50  mmol  [OH-­‐]  =  2.50  mmol/275-­‐mL  =  9.09e-­‐3  pOH  =  2.041  pH  =  11.959    

 4]  a]  The  equivalence  point  is  where  mol  acid  =  mol  base  and  the  end  point  is  where  indicator  changes  color.    5]     mol  of  OH-­‐  =  50.0-­‐mL*0.0500  M  =  2.50  mmol     mol  of  H2C2O4  =  50.0-­‐mL*0.0500  M  =  2.50  mmol    Therefore  we  have  only  HC2O4

-­‐  which  is  an  amphiprotic  species.  pH  is       pH  =  ½(pka1  +  pKa2)  =  ½(4.266  +  1.252)  =  2.759    6]  Kf’  =  αy4-­‐Kf  =  0.85*5.4e8  =  4.6e8    7]  [Y4-­‐]  =  3.8e-­‐9*1.00e-­‐3  M  =  3.8e-­‐12  M       b  and  c  are  correct.        

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8]     Initial  mol  Ni2+  =  50.0-­‐mL*1.00e-­‐3  M  =  0.0500  mmol  Added  mol  EDTA  =  25.0-­‐mL*1.00e-­‐3  M  =  0.0250  mmol    Excess  Ni2+  =  0.0500  –  0.0250  mmol  =  0.0250  mmol    CNi2+  =  0.0250  mmol  /  75.0-­‐mL  =  3.33e-­‐4  M    Free  [Ni2+]  =  αNi2+  CNi2+  =  1.34e-­‐4*3.33e-­‐4  =  4.47e-­‐8  M     pNi  =  7.350  

 9]  Kf’’  =  αNi2+αY4-­‐*Kf  =  1.34e-­‐4*0.85*10

18.62  =  4.7e14    10&11]Initial  mol  Ni2+  =  50.0-­‐mL*1.00e-­‐3  M  =  0.0500  mmol  

Added  mol  EDTA  =  75.0-­‐mL*1.00e-­‐3  M  =  0.0750  mmol       [NiEDTA]  =  0.0500  mmol  /  125.0-­‐mL  =  4.00e-­‐4  M    

 Excess  EDTA  =  0.0250  mmol  /  125.0-­‐mL  =  2.00e-­‐4  M  

   Kf’’  =  [NiEDTA]/CNi*[EDTA]  =  4.00e-­‐4/CNi*2.00e-­‐4  =  4.7e14  

    CNi  =  4.3e-­‐15     [Ni2+]  =  1.34e-­‐4*4.3e-­‐14  =  5.8e-­‐18  M  pNi  =  17.24       Therefore  [NiEDTA2-­‐]  >  [EDTA]    12]  b)  Ecell  >  0    13]  cathode    14]  d)  to  provide  a  stable  potential  in  which  the  cathode  reaction  can  be  compared.    15]  Ecell  =  Ecath  –  Eanod  =  2.890  –  0.771  =  2.119  V    16]     E  =  0.796  –  0.0592/2  log  1/[Hg2

2+]       Ksp  =  7.4e-­‐7  =  [Hg2

2+][SO42-­‐]  

  [Hg22+]  =  7.4e-­‐7/[SO4

2-­‐]       E  =  0.796  –  0.0592/2  log  [SO4

2-­‐]/7.4e-­‐7  =  0.615  V        

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17&18]  Reaction:  Ce4+  +  Cu+  =  Ce3+  +  Cu2+       Initial  mol  Ce4+  =  25.0-­‐mL*0.0500  M  =  1.25  mmol     Initial  mol  Cu+  =  15.0-­‐mL*0.0500  M  =  0.75  mmol          More  Ce4+  than  Cu+  therefore       Mol  Ce3+  =  0.75  mmol     [Ce3+]  =  0.75  mmol  /  40.0-­‐mL  =  1.9e-­‐2  M     Mol  Ce4+  =  0.50  mmol     [Ce4+]  =  0.50  mmol  /  40.0-­‐mL  =  1.3e-­‐2  M     Mol  Cu+  =  0.00  mmol     [Cu+]  =  0.00     Mol  Cu2+  =  0.75  mmol           [Cu2+]  =  0.75  mmol  /  40.0-­‐mL  =  1.9e-­‐2  M    E  =  1.44  –  0.0592  log  1.9e-­‐2  /  1.3e-­‐2  =  1.43  V          

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Problem  Set  9    1]  When  titrating  a  weak  acid  with  a  strong  base  it  is  expected  that  the  equivalence  point  will  be    

a) Slightly  acidic,  since  the  equilibrium  HA  Ý  H+  +  A-­‐  predominates.  b) Neutral  since  [OH-­‐]  =  [H+]  c) Slightly  basic  since  the  equilibrium  A-­‐  +  H2O  Ý  HA  +  OH

-­‐  predominates.  d) It  is  impossible  to  know  since  it  could  be  acidic  or  basic  depending  on  the  Ka  of  

the  acid.  e) Strongly  basic  since  excess  OH-­‐  is  present.  

   2]  A  sample  solution  of  50.00  mL  0.0500  M  oxalic  acid  (H2C2O4)  is  titrated  with  50.00  mL  of  0.1000  M  of  NaOH.  Which  of  the  following  is  true  after  the  two  solutions  are  mixed?    

a) This  is  the  first  equivalence  point.  b) This  a  pH  buffer  region  where  [H2C2O4]  =  [HC2O4

-­‐]  c) This  is  a  metal  buffer  region  d) This  is  the  second  equivalence  point.  e) This  is  the  excess  OH-­‐  region  where  the  pH  is  strongly  alkaline.    

   3]  A  sample  solution  of  50.00  mL  0.0500  M  oxalic  acid  (H2C2O4)  is  titrated  with  35.00  mL  of  0.1000  M  of  NaOH.  Which  of  the  following  is  true  after  the  two  solutions  are  mixed?    

a) There  is  2.50  mmol  of  H2C2O4  present.  b) There  is  1.50  mmol  of  OH-­‐  present.  c) There  is  2.50  mmol  of  HC2O4

-­‐  present.  d) There  is  1.00  mmol  of  H2C2O4  present.  e) There  is  1.00  mmol  of  C2O4

2-­‐  present      4]  What  is  the  fraction  of  EDTA  in  the  Y4-­‐  form  at  pH  7.00?      5]  What  is  the  conditional  formation  constant  of  CaEDTA2-­‐  at  pH  10.00?      6]  The  fraction  of  free  metal  in  the  following  equilibrium  can  be  expressed  as:     M  +  L  Ý  ML     É  =  [ML]  /  [M][L]    

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a)  β

α+

=1

][Mm  

b)  ][1][L

Mm β

α+

=  

c)  ][1

1Lm β

α+

=  

d)  2][][1

1LLm ββ

α++

=  

e)  β

α+

=11

m  

   7]  What  is  the  pH  of  a  titration  solution  that  consists  of  0.100  M  CH3COOH  (Ka  =  1.75e-­‐5)  and  0.050  M  NaOH?      8]  What  is  E0  for  the  following  half  reaction  if  E0  for  Zn2+  +  2e-­‐  Ý  Zn(s)  is  -­‐0.762  V?     ½  Zn2+  +  e-­‐  Ý  ½  Zn(s)      9]  What  is  E0cell  for  the  following  reaction?   2Na(s)  +  2H+  Ý  2Na+  +  H2(g)     Na+  +  e-­‐  Ý  Na(s)   E0  =  -­‐  2.7143  V     2H+  +  2e-­‐  Ý  H2(g)   E0  =  0.0000  V      10]  What  is  the  half  reaction  potential  for  reduction  of  1.00e-­‐5  M  H+?      11]  The  response  of  a  F-­‐  selective  electrode  was  found  to  be  0.355  V  in  standardize  1.00e-­‐3  M  solution.  The  response  of  this  electrode  in  an  unknown  solution  of  F-­‐  is  0.407  V.  What  is  [F-­‐]  for  that  unknown  solution?      12]  18.00  mL  of  0.125  M  Sn4+  is  titrated  with  0.100  M  Ti2+  in  the  following  reaction:     Sn4+  +  2Ti2+  =  Sn2+  +  2Ti3+    What  is  the  added  volume  of  titrant  required  to  reach  the  equivalence  point?        

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13]  Which  of  the  following  is  true  at  the  equivalence  point  of  problem  12?      

a) [Sn4+]  =  [Ti2+]  &  [Sn2+]  =  [Ti3+]  b) [Sn4+]  =  [Ti2+]  =  [Sn2+]  =  [Ti3+]  c) 4[Sn4+]  =  2[Ti2+]  &  2[Sn2+]  =  3[Ti3+]  d) 2[Sn4+]  =  [Ti2+]  &  2[Sn2+]  =  [Ti3+]  e) [Sn4+]  =  2[Ti2+]  &  [Sn2+]  =  2[Ti3+]  

 14]  The  linear  pH  range  for  the  average  pH  electrode  is  about:    

a) 0  to  14  b) -­‐5  to  18  c) 2  to  10  d) 1  to  14  e) -­‐10  to  10  

 15]  A  very  common  interference  for  the  glass  pH  electrode  is    

a) F-­‐  b) Cl-­‐  c) Br-­‐  d) Na+  e) C  

   16]  Calculate  the  pH  of  a  mixture  of  25.00  mL  of  0.500  M  NaOH  and  25.00  mL  of  0.250  M  H3AsO4  (arsenic  acid).       H3AsO4  =  H2AsO4

-­‐  +  H+  Ka1  =  5.8e-­‐3       H2AsO4

-­‐  =  HAsO42-­‐+  H+  Ka2  =  1.10e-­‐7  

    HAsO42-­‐  =  AsO4

3-­‐+  H+     Ka3  =  3.2e-­‐12      17]  Which  of  the  following  species  is  the  strongest  reducing  agent?       A+  +  e-­‐  =  A     E0  =  0.75  V     B  +  e-­‐  =  B-­‐     E0  =  0.25  V     D2+  +  e-­‐  =  D+       E0  =  -­‐0.50  V    

a) A+  b) B-­‐  c) B  d) D2+  e) D+  

 

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18]  Calculate  the  standard  state  cell  potential  for  the  following       Cu(s)/Cu2+(aq)//K+(aq)/K(s)      19]  What  is  the  standard  state  reduction  potential  for  the  following  reaction?      

AgBr(s)  +  e-­‐  =  Ag(s)  +  Br-­‐       Ag+  +  e-­‐  =  Ag(s)   E0  =  0.799  V     AgBr(s)  =  Ag+  +  Br-­‐   Ksp  =  5.0e-­‐13        Answers  To  Problem  Set  9    1]  c   2]  d   3]  e:  1.00  mmol  past  1st  eq.  pt.  Initial  HA-­‐  =  2.5  mmol       HA-­‐   +   OH-­‐   =   A2-­‐   +     H20         2.50     1.00     0     -­‐1.00     -­‐1.00     +1.00         1.50     0     1.00       1.00  mmol  A2-­‐    4]  b   5]  a:  Kf’  =  0.36*10

10.69  =  1.8e-­‐10   6]  c   7]  e:  pH  =  pKa    8]  e   9]  d:  E0cell  =  0.0000  –  (-­‐2.7143)  V      10]  c:  E  =  E0  –  0.0592  log  1/[H+]  =  0.0000  –  0.0592  log  1/[1.00e-­‐5]  =  -­‐0.296  V    11]  c:   E  =  const  –  0.0592  log  [F-­‐]     0.355  =  const  –  0.0592  log  [1.00e-­‐3]     const  =  0.177     0.407  =  0.177  –  0.0592  log  [F-­‐]     [F-­‐]  =  1.30e-­‐4  M    12]  a:   18.00  mL*0.125  M  Sn4+*(2mol  Ti2+/mol  Sn4+)*1/0.100  M  Ti2+  =  45.0  mL    13]  d   14]  c   15]  d    16]  b:   2nd  eq.  pt  where  all  H3AsO4  is  titrated  to  HAsO4

2-­‐  which  is  intermediate  of  H2AsO4-­‐  

and  AsO43-­‐.  These  two  equilibria  become  important:  

      H2AsO4

-­‐  =  HAsO42-­‐+  H+  Ka2  =  1.10e-­‐7  

    HAsO42-­‐  =  AsO4

3-­‐+  H+     Ka3  =  3.2e-­‐12  Therefore  pH  =  ½(pKa2  +  pKa3)  =  ½  (6.9586  +  11.495)  =  9.23  

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 17]  e   18]  a:  Ecell  =  Ecath  –  Eanod  =  -­‐2.936  –  0.339  =  -­‐3.275  V    19]  Start  with:     E  =  E0(Ag+/Ag)  –  0.0592  log  1/[Ag+]    Realize  that     Ksp  =  [Ag

+]  [Br-­‐]     [Ag+]  =  Ksp  /  [Br-­‐]   sub  into  Nernst  Eqn  above  

 E  =  E0(Ag+/Ag)  –  0.0592  log  [Br-­‐]/Ksp   let  [Br-­‐]  =  1  for  standard  state  conditions    E0  =  0.799  –  0.0592  log  1/5.00e-­‐13  =  0.0708  V