Задача № Рассмотрите условия определения иона к + с Na 3 [Co(no 2 ) 6 ]. Какой ион мешает определению иона калия?



Скачать 188.79 Kb.
НазваниеЗадача № Рассмотрите условия определения иона к + с Na 3 [Co(no 2 ) 6 ]. Какой ион мешает определению иона калия?
Дата22.04.2013
Размер188.79 Kb.
ТипЗадача
источник
1. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Лаборатория/Вводная информация.doc
2. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Лаборатория/Качественный анализ.doc
3. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Лаборатория/Кислотно-основное титрование.doc
4. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Лаборатория/Маршрутный лист.doc
5. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Примеры решения задач/Часть 2.doc
6. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Примеры решения задач/Часть1.doc
7. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Расчетно-графическая работа/Задание на РГР.doc
8. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Расчетно-графическая работа/РГР(вариант1).doc
9. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Расчетно-графическая работа/РГР(вариант2).doc
10. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Расчетно-графическая работа/РГР(вариант3).doc
11. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Расчетно-графическая работа/РГР(вариант4).doc
12. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Теоретическое содержание/Качественный анализ.doc
13. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Аналитическая химия/Теоретическое содержание/Кислотно-основное титрование.doc
14. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Хим мет Часть1/Контрольные работы/КОНТР-1.doc
15. /3 КУРС 5 С/Аналитическая химия/Хим мет Часть1/Контрольные работы/КОНТР-2.doc
16. /3 КУРС 5 С/Материаловедение/Материаловедение/n1.doc
17. /3 КУРС 5 С/Материаловедение/Материаловедение/n2.doc
18. /3 КУРС 5 С/Рабочий план 5 семестр.doc
19. /3 КУРС 5 С/Физическая химия 5сем2005/1 ЗДО Домзадания 1сем.doc
20. /3 КУРС 5 С/Физическая химия 5сем2005/Домзадания.doc
21. /3 КУРС 5 С/Электротехника/Электротехника/Контрольные вопросы.doc
22. /3 КУРС 5 С/Электротехника/Электротехника/Контрольные задачи.doc
23. /3 КУРС 5 С/Электротехника/Электротехника/ПРОГРАММА КУРСА.doc
24. /3 КУРС 5 С/механика/механика/задание на курс.проект.doc
Название лабораторной работы
Руководство по оформлению лабораторной работы №1 по теме
Руководство по оформлению Лабораторной работы №2 по теме
Маршрутный лист 200 /200 уч год Фамилия, И. О. Группа
Типовые задачи
Задача № Рассмотрите условия определения иона к + с Na 3 [Co(no 2 ) 6 ]. Какой ион мешает определению иона калия?
Задание на выполнение расчетно-графической работы (ргр)
Вариант Титрование сильной кислоты сильным основанием
Вариант Титрование сильного основания сильной кислотой
Вариант Титрование слабой кислоты сильным основанием
Вариант Титрование слабого основания сильной кислотой
Программа теоретического курса. Тема I
Литература Примеры решения задач Вопросы для самостоятельной подготовки
Вариант 1 Требования к аналитической химической реакции. Привести примеры. С помощью каких реакций можно отличить BaCO3 от CaSO4? (Уравнения реакций, условия их проведения, аналитические признаки продуктов реакции).
5. По какой формуле рассчитывают титр стандартного раствора hcl (тhcl), если на титрование vnа2В4О7
Д. И. Менделеева основы материаловедения. Указания к изучению курса
Д. И. Менделеева основы материаловедения
3 курс 5 семестр
Домашнее задание №1
Домашнее задание №1
Электротехник а перечень контрольных вопросов Однофазные и трехфазные электрические цепи
Учебное пособие №34-20 «Сборник контрольных задач по электрическим цепям переменного тока»
Программа курса
Техническое задание на курсовой проект "Химический аппарат колонного типа"


Тема: «Способы идентификации и введение в химические методы анализа»

Типовые задачи



Задача № 1. Рассмотрите условия определения иона К + с Na3[Co(NO2)6]. Какой ион мешает определению иона калия?


Решение.

Реакция определения ионов калия:


2KCl + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6] ↓ + 2NaCl


При действии гексанитрокобальтата натрия на ионы калия образуется желтый кристаллический осадок (аналитический признак присутствия ионов калия).

Оптимальные условия проведения этой реакции: рН 3 - 7 (CH3COOH); концентрированный раствор реагента; нагревание и отсутствие ионов NH4+ , которые дают такой же желтый кристаллический осадок (NH4)2Na[Co(NO2)6].

В сильнокислой среде осадок может не выпасть, так как при этом образуется нестойкая кислота H3[Co(NO2)6], разлагающаяся в момент выделения.

В щелочной среде выпадает бурый осадок Co(OH)3 , мешающий обнаружению ионов К +:

3KOH + Na3[Co(NO2)6] → Co(OH)3 ↓ + 3Na NO2 + 3K NO2


Окислители или восстановители, реагирующие с реактивом, (HI, H2S, H2O2) должны отсутствовать.


Задача № 2. Как разделить ионы Al 3+, Cr 3+, Zn 2+, используя явление гидролиза?


Решение.

На анализируемый раствор действуют избытком 6 М раствора NaOH при кипячении. При этом гидроксид хрома (3+) выпадает в осадок, а ионы алюминия и цинка в виде гидроксокомплексов [Al(OH)4] и [Zn(OH)4] 2- остаются в растворе:


Al 3+, Cr 3+, Zn 2+ + NaOH (изб.) Cr(OH)3 ↓ + [Al(OH)4] - , [Zn(OH)4] 2-

Отделяют центрифугированием раствор от осадка, прибавляют к полученному раствору кристаллический хлорид аммония и кипятят на водяной бане. Ионы алюминия выпадают в осадок Al(OH)3 , а ионы цинка будут находиться в растворе в виде комплекса с аммиаком:


[Al(OH)4] - , [Zn(OH)4] 2- + NH4Cl (изб.) → Al(OH)3 ↓ + [Zn(NH3)4] 2+


Задача № 3. Как обнаружить Ba 2+ -ионы в присутствии Ca 2+ -ионов?


Решение.

На раствор, содержащий эти ионы, действуют раствором K2Cr2O7 в присутствии CH3COONa при нагревании. При этом выпадает желтый кристаллический осадок BaCrO4 (аналитический признак, указывающий на присутствие ионов бария):


2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4 ↓ + 2KCl + 2HCl

или

2Ba2+ + Cr2O7 2- + H2O → 2BaCrO4 ↓ + 2H+


Чтобы достигнуть полноты осаждения BaCrO4 , необходимо уменьшить концентрацию ионов водорода. Для этого добавляют раствор ацетата натрия, который связывает ионы водорода в молекулы слабо диссоциированной уксусной кислоты:


H+ + CH3COONa → CH3COOH + Na+


В результате получается буферная смесь, состоящая из уксусной кислоты и ее натриевой соли; Ca2+- ионы при этом не осаждаются.


Задача № 4. С какой целью используется явление комплексообразования для идентификации Со 2+ -ионов реактивом NH4SCN в присутствии Fe 3+ -ионов?


Решение.

Для идентификации Со 2+ -ионов реактивом NH4SCN используется реакция комплексообразования:


Со 2+ + 4 NH4SCN → [Co(SCN)4] 2- + 4 NH4 +


При этом образуется комплексное соединение синего цвета [Co(SCN)4] 2-, которое экстрагируется из раствора при помощи амилового спирта. Амиловый спирт добавляют для увеличения чувствительности данной аналитической реакции. При взбалтывании с амиловым спиртом роданидный комплекс растворяется в нем и всплывает над водой, окрашивая верхний слой в интенсивно синий цвет. Образование синего кольца является аналитическим признаком, указывающим на присутствие ионов кобальта.

Ионы Fe 3+ также образуют роданидные комплексы ярко-красного цвета и поэтому мешают определению Со 2+ -ионов (т.к. в этом случае трудно заметить синюю окраску роданидного комплекса ионов кобальта). Для устранения мешающего влияния ионов железа используют процедуру его маскирования с помощью реакции комплексо-образования с фторид-ионом. К раствору, где проводится идентификация Со 2+ -ионов, добавляют избыток NH4F, и ионы Fe 3+ связываются в бесцветное комплексное соединение [FeF6] 3- :


Fe 3+ + 6 NH4F → [FeF6] 3- + 6 NH4 +


Фторидный комплекс железа более прочен, чем его роданидные комплексы (lgβ(FeF6 3-) = 16,10; lg β(Fe(SCN)6 3- = 3,23), поэтому в присутствии фторид-ионов Fe 3+ -ионы не образуют роданидных комплексов ярко-красного цвета, мешающих обнаружению Со 2+ -ионов.


Задача № 5. Предложите схему разделения и определения ионов Zn2+ , Mn2+ и Ni2+.


Решение.

1) К анализируемому раствору добавляют 6 М раствор NaOH до щелочной реакции и затем его избыток. При этом выпадают в осадок Ni(OH)2 и Mn(OH)2, который окисляется на воздухе до MnO(OH)2. Цинк в виде гидроксокомплекса [Zn(OH)4] 2- остается в растворе.

2) Выпавший осадок отделяют центрифугированием, а в растворе (центрифугате) определяют Zn 2+. Для этого к раствору добавляют несколько капель 2 М HCl для нейтрализации избытка NaOH и сухой CH3COONa до рН 4-5. Затем каплю раствора помещают на предметное стекло, прибавляют каплю реагента (NH4)2[Hg(SCN)4], слегка упаривают до появления сухой каемки и наблюдают под микроскопом характерные кристаллы Zn[Hg(SCN)4]:


Zn2+ + [Hg(SCN)4] 2-Zn[Hg(SCN)4] ↓


Образование кристаллов типичной кристаллической формы является аналитическим признаком данной качественной реакции на Zn 2+.

3) Осадок, содержащий Mn(OH)2 и Ni(OH)2 , обрабатывают несколькими каплями концентрированного раствора аммиака NH3 · H2O, перемешивают, центрифугируют и отделяют раствор, содержащий комплекс [Ni(NH3)6] 2+, от осадка Mn(OH)2.

4) Осадок Mn(OH)2 растворяют в 2-3 каплях 2 М CH3COOH и проводят обнаружение Mn2+. Для этого к 1-2 каплям полученного раствора добавляют 3-4 капли HNO3 (1:3), сухой порошок PbO2 и нагревают на водяной бане. Аналитическим признаком данной реакции является окрашивание раствора в фиолетово-малиновый цвет в присутствии Mn2+:


2 Mn 2+ + 5 PbO2 + 4 H +2 MnO4 - + 5 Pb 2+ + 2 H2O


5) Для обнаружения Ni2+ к раствору, отделенному от осадка Mn(OH)2, и содержащему комплекс [Ni(NH3)6] 2+, добавляют 1-2 капли диметилглиоксима. При этом образуется яркий розово-красный осадок диметилглиоксимата никеля.


Задача № 6. При помощи каких реакций можно доказать присутствие в их смеси анионов

Cl и CO3 2- ?


Решение.

Определение хлорид-ионов. К порции анализируемого раствора добавляют по нескольку капель 2 М HNO3 и AgNO3. Хлорид-ионы Cl- образуют с катионами серебра Ag + белый творожистый осадок хлорида серебра AgCl, являющийся аналитическим признаком данной аналитической реакции:

Cl - + Ag + → AgCl ↓


Осадок хлорида серебра при стоянии на свету темнеет вследствие выделения тонкодисперсного металлического серебра за счет фотохимического разложения AgCl. Осадок растворяется в растворах аммиака, карбоната аммония, тиосульфата натрия с образованием растворимых комплексов серебра (I).

Необходимо отметить, что при реакции с нитратом серебра CO3 2- - ионы также образуют белый осадок Ag2CO3, но он растворяется в HNO3, и поэтому не мешает определению Cl .

Определение карбонат-ионов. В одно колено двухколенной пробирки помещают около

0,5 мл анализируемого раствора и несколько капель разбавленной HCl. В другое колено предварительно наливают 1 мл баритовой воды Ba(OH)2.

В первом колене происходит реакция:


CO3 2- + 2 H + → H2O + CO2


Выделяющийся углекислый газ взаимодействует с баритовой водой, происходит образование малорастворимого карбоната бария и раствор мутнеет:


Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O.


Выделение газа с известными свойствами (в данном случае вызывающего помутнение баритовой воды) также относится к аналитическим признакам качественной аналитической реакции.


Задача № 7. Дано белое кристаллическое вещество, предположительно сульфат или хлорид алюминия или цинка. Требуется определить катион и анион, входящие в его состав.


Решение.

1) По внешнему виду можно предположить, что в состав этого вещества не входят интенсивно окрашенные ионы (Co 2+, Ni 2+, Cu 2+, Fe 3+ и др.).

2) При действии на сухое вещество разбавленной HCl не наблюдается выделения газа, следовательно, анализируемое вещество не является карбонатом или гидрокарбонатом.

3) Вещество легко растворяется в воде; раствор имеет рН < 7, следовательно, вещество может быть образовано катионом слабого основания и анионом сильной кислоты.

Обнаружение катиона.

4)В отдельных пробах раствора проводят реакции обнаружения ионов NH4 +, Fe 2+,

Fe 3+. Указанные ионы не обнаружены.

5) К части водного раствора исследуемого вещества по каплям добавляют раствор NaOH. Выпадает белый осадок, который растворяется при дальнейшем добавлении NaOH. Можно предположить присутствие ионов Al 3+ или Zn 2+.

6) К новой порции водного раствора вещества по каплям добавляют разбавленный раствор NH3 · H2O. Выпадает белый осадок, нерастворимый в избытке аммиака. Можно предположить наличие ионов Al 3+. На лист фильтровальной бумаги наносят 1-2 капли анализируемого раствора и держат бумагу 1-2 мин в парах аммиака над склянкой с его концентрированным раствором. Обводят пятно раствором ализарина и снова держат бумагу в парах аммиака. При подсушивании наблюдается морковно- красное окрашивание пятна, что подтверждает присутствие ионов алюминия.

Обнаружение аниона.

7) К водному раствору соли алюминия добавляют раствор AgNO3. Осадка не образуется, что указывает на отсутствие анионов Cl . При добавлении к новой порции раствора хлорида бария выпадает белый осадок, нерастворимый в HCl. Следовательно, в растворе присутствуют SO4 2- -ионы.


Вывод: В состав исследуемой соли входят Al 3+ и SO4 2- -ионы.


Тема: «Химические равновесия»



Задача № 1. Вычислить ионную силу раствора, содержащего в 1 л 0,01 моль CaCl2 и

0,1 моль Na2SO4.


Решение.

Вычисление ионной силы раствора проводят по формуле:


I = 1 / 2 ci zi 2 (1) ,


где сi - молярная концентрация i –го иона; zi - заряд i –го иона.


I = 0,5 (c(Ca 2+)∙22 + c(Cl)∙12 + c(Na +)∙12 + c(SO4 2−)∙22 ) =

= 0,5 (0,01∙22 +2∙0,01∙12 + 2∙0,1∙12 + 0,1∙22 ) = 0,33 моль/л

I = 0,33 моль/л.


Задача № 2. Вычислить коэффициенты активности и активности ионов в 0,0001 М растворе Fe2(SO4)3 .


Решение.

На основании формулы (1) вычисляем ионную силу раствора:

I = 0,5 (c(Fe 3+)∙32 + c(SO4 2-)∙22) = 0,5 (0,0001 (2∙32 + 3∙22)) = 0,5 (0,001∙30) = 0,0015 моль/л

Зависимость коэффициента активности иона от ионной силы разбавленного водного раствора электролита c ионной силой ≈ 10-3 М, выражается формулой Дебая-Хюккеля:


lgγ = - 0,5 z2 (2)


На основании формулы (2) вычисляем коэффициенты активности:


lgγ(Fe3+) = - 0,5∙32 = − 0,1743


γ (Fe3+) ≈ 0,67


lgγ(SO42-) = − 0,5 · 22 = − 0,0775


γ(SO42-) ≈ 0,84


Рассчитываем активности по формуле:


a = c∙γ (3)




.


Задача № 3. Рассчитайте концентрацию ионов водорода [H+] и рН водных 0,01 M растворов HCl и NaOH.


Решение.

1) HCl – сильная кислота, в водных растворах диссоциирует полностью, поэтому концентрация ионов водорода равна концентрации кислоты:

[H+] = c(HCl) (4)

рН = - lg [H+] = - lg 0,01 = 2

2) NaOH – сильный электролит, в водных растворах диссоциирует полностью, поэтому концентрация гидроксил-ионов равна молярной концентрации щелочи:

[OH -] = c(NaOH) (5)


Используя ионное произведение воды Kw = [H+]∙[OH -] = 10 -14 , рассчитываем концентрацию ионов водорода:

[H+] = Kw / c(NaOH) = 10-14 /10-2 = 10 –12моль/л

pH + pOH = 14 (6)

pOH = - lg [OH-]

рН = 14 – pOH = 14 + lg c(NaOH) = 14 + lg 0,01 = 12.


Задача № 4. Рассчитайте рН 0,01 М раствора муравьиной кислоты НСООН; константа кислотной диссоциации муравьиной кислоты (Кa) равна 2∙10 -4.


Решение.


Муравьиная кислота как слабый электролит в водном растворе подвергается электролитической диссоциации:

HCOOH ⇄ H + + HCOO -


c константой кислотности Ka = [H+] [HCOO-] / [HCOOH].

Равновесные концентрации ионов [H+] и [HCOO-] одинаковы, а равновесную концентрацию муравьиной кислоты [HCOOH] можно принять равной исходной молярной концентрации эквивалента c(1/1НСООН) в растворе, поскольку степень ионизации мала. Поэтому

Кa = [H+]2 / с(1/1НСООН),

a концентрация ионов водорода будет определяться по формуле (7):

· 10 -3 моль/л (7)


pH = - lg [H+] = 2,85.


Задача № 5. Рассчитайте рН 0,1 М раствора гидроксида аммония NH4OH; константа основности NH4OH (Кb) равна 1,81 · 10 -5.


Решение.

Для растворов слабых оснований концентрация ионов [OH-] рассчитывается по формуле (8); для самостоятельного вывода формулы используйте рассуждения, аналогичные тем, которые приведены в Задаче №5:

· 10 -3 моль/л (8)


pH = 14 – pOH = 14 + lg [OH-] = 11,85.


Задача № 6. Какие растворы называются буферными? Приведите примеры буферных растворов и объясните сущность буферного действия.


Решение.

Буферными растворами называют растворы, содержащие одновременно какую-либо слабую кислоту и ее соль или какое-либо слабое основание и его соль, не изменяющие своего рН при умеренном разбавлении их и добавлении к ним небольшого количества сильной кислоты или щелочи.

Для буферных растворов, образованных слабым основанием и его солью, например, NH4OH + NH4Cl, концентрация [ОH-] - ионов рассчитывается по формуле (9):


(9)

При добавлении к такому раствору небольших растворов сильных кислот и щелочей отдельные компоненты буферной смеси связывают ионы водорода или гидроксила с образованием слабых электролитов, поэтому рН буферных растворов практически не изменяется:

NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O

NH4Cl + NaOH → NH4OH + NaCl

Для буферных растворов, образованных слабой кислотой и ее солью, например,

CH3COOH + CH3COONa, концентрация [H+] – ионов рассчитывается по формуле (10):


(10)


Задача № 7. Чему равно рН раствора, полученного при смешении 100 см3 0,1 н. раствора CH3COOH и 100 см3 0,1 н. раствора CH3COONa ? (Ka(CH3COOH) =1,82 · 10 -5 ).


Решение.

При смешении получаем буферный раствор, для которого концентрация ионов водорода рассчитывается по формуле (10). Учитываем также, что при смещении растворов их исходная концентрация уменьшается в 2 раза. Подставляем в формулу (10) числовые данные:


моль/л

pH = - lg[H+] = 5 – lg 1,82 = 4,74

Т.о., при равных концентрациях компонентов буферного раствора, образованного слабой кислотой и ее солью, рН буфера равно рK слабой кислоты.


Задача № 8. Чему равно рН раствора, полученного при смешении 100 см3 0,2 н. раствора CH3COONa и 100 см3 0,1 н. раствора HCl?


Решение.

При смешении данных растворов произойдет реакция:

CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl

При этом возможны три случая:

а) Смешаны эквивалентные количества CH3COONa и HCl, т.е. число молей эквивалента (n) ацетата натрия и соляной кислоты равно: n(1/1CH3COONa) = n(1/1HCl). В этом случае раствор будет содержать только продукты реакции CH3COOH и NaCl, и тогда концентрацию ионов водорода нужно рассчитывать по формуле (7) для слабой кислоты:


(11)

б) HCl взято больше эквивалентного количества CH3COONa, т.е.

n(1/1HCl) > n(1/1CH3COONa).

При этом образуется CH3COOH в количестве, эквивалентном CH3COONa

n(1/1CH3COOH) = n(1/1CH3COONa),

и останется избыток HCl

n(1/1HCl)ocт. = n(1/1HCl) – n(1/1CH3COONa).

Диссоциация CH3COOH будет подавлена, и рН раствора определится молярной концентрацией эквивалента соляной кислоты

[H+] = c(1/1HCl)ocт.

в) HCl взято меньше эквивалентного количества CH3COONa, т.е.

n(1/1HCl) < n(1/1CH3COONa).

Все взятое количество HCl прореагирует с CH3COONa, образуется эквивалентное количество CH3COOH

n(1/1HCl) = n(1/1CH3COOH),

и останется избыток CH3COONa

n(1/1CH3COONa )ocт. = n(1/1CH3COONa) – n(1/1HCl).

Получится ацетатный буферный раствор, для которого концентрация ионов водорода определяется формулой (10):



Установим, какой из трех случаев мы имеем.

Рассчитаем число молей эквивалентов CH3COONa и HCl после смешения, используя формулу:


n(fэкв(A)A) = c(fэкв(A)A)∙V(A) / 1000 (12)


n(1/1CH3COONa) = с(1/1CH3COONa) · V(CH3COONa) / 1000 = 0,2 · 100 / 1000 = 0,02

n(1/1HCl) = c(1/1HCl)∙V(HCl) / 1000 = 0,1 · 100 / 1000 = 0,01,


следовательно, n(1/1HCl) < n(1/1CH3COONa); реализуется случай в) и получится буферный раствор:

n(1/1CH3COOH) = n(1/1HCl) = 0,01;

n(1/1CH3COONa )ocт. = n(1/1CH3COONa) – n(1/1HCl) = 0,02 – 0,01 = 0,01.


Выражаем концентрации CH3COOH и CH3COONa через число молей эквивалента, учитывая, что общий объем стал 200 см3, и подставляем числовые данные в формулу (10):


M

рН= - lg[H+] = 5 – lg 1,82 = 4,74.


Задача № 9. Определить рН раствора, полученного после растворения 13,5 г Na2HPO4∙7H2O и 6 г NaH2PO4 в 1 л воды. M(Na2HPO4∙7H2O) = 270 г/моль; М(NaH2PO4) = 120 г/моль.


Решение. В данном случае NaH2PO4 выступает как слабая кислота:

H2PO4 - ⇄ H + + HPO4 2-

с константой диссоциации =2,0 ∙ 10 -7, а Na2HPO4 - как соль этой слабой кислоты. Следовательно, при растворении фосфата и дигидрофосфата натрия в воде получается буферный раствор, концентрацию ионов водорода в котором рассчитывают по формуле, аналогичной формуле (10):

(10 а)

Находим концентрации солей в водном растворе:

с(NaH2PO4) = 6/ М(NaH2PO4) = 6/120 = 0,05 М;

с(Na2HPO4∙7H2O) = 13,5/ M(Na2HPO4∙7H2O) = 13,5/270 = 0,05 М,

и подставляем в формулу (10 а):

[H + ] = 2,0 ∙ 10 -7 ∙ 0,05 / 0,05 = |2,0 ∙ 10 -7, pH = 6,7.


Задача № 10. Какая соль более растворима в воде: AgSCN или Ag2CrO4 и во сколько раз?

(ПРAgSCN = 1,1∙10 -12 ; = 1,1∙10 −12).


Решение.

Поскольку соли не являются однотипными (т.е. имеют разный стехиометрический состав) нельзя сравнивать их растворимость по значениям произведений растворимости. Необходимо рассчитать ионные растворимости и сравнить их.

В общем виде ионная растворимость электролита состава KtaAnb рассчитывается по формуле:


(13)


Для бинарного электролита типа AgSCN растворимость рассчитывается:

моль/л (14)

Для Ag2CrO4 растворимость будет равна:


1 · 10 -4 моль/л (15)


Таким образом, соль Ag2CrO4 более растворима в воде, чем соль AgSCN в

10 -4 / 10 -6 = 100 раз.


Задача № 11. Как изменится растворимость иодида серебра, если к его насыщенному раствору прибавить иодид калия до концентрации 1,0 · 10 -4 моль/л? ( ПРAgI = 8,3 · 10 -17).


Решение.

Введение в раствор одноименных с осадком ионов (в данном случае иодид-ионов) приводит к сдвигу равновесия:

AgI ⇄ Ag+ + I -

в сторону образования осадка и, соответственно, к уменьшению его растворимости.

Исходя из произведения растворимости иодида серебра рассчитаем вначале растворимость его в чистой воде:

ПРAgI = [Ag+][I -] = = 8,3 · 10 -17 .

SAgI = [Ag+] = [I -] = моль/л

При добавлении иодида калия в растворе будет находиться избыток иодид-ионов, и произведение растворимости будет выражаться следующим образом:

ПРAgI = [Ag+]([I -] + [I -] KI),

где [I -]KI – концентрация прибавленного к раствору иодида калия. Так как присутствие иодид-ионов подавляет диссоциацию иодида серебра, концентрацией [I -]-ионов, образующихся в результате диссоциации иодида серебра, можно пренебречь, тогда

ПРAgI = [Ag+][I -] KI


SAgI = моль/л (16)

Таким образом, при введении в раствор иодида серебра иодида калия растворимость AgI уменьшается в 9,1 · 10 -8 / 8,3 · 10 -13 = 1,1 · 10 4 раз за счет влияния одноименных ионов.


Задача № 12. Осадок BaSO4 массой 0,2534 г промыт

а) 200 мл дистиллированной воды (при условии полного насыщения);

б) 200 мл 0,01 М H2SO4 .

Сколько процентов BaSO4 будет потеряно при промывании в каждом случае?

().


Решение.

Потери при промывании осадка рассчитываются по общей формуле:

П = S (моль/л)·V(л)·М(г/моль) (17),

но растворимость (S) для случаев а) и б) определяется по-разному.

а) При промывании водой масса потерянного осадка рассчитывается по формуле (14), и при этом потери составляют:


г

%

б) При промывании H2SO4 необходимо учитывать влияние одноименного иона на растворимость осадка, которая в данном случае будет рассчитываться по формуле, аналогичной формуле (16). Потери при этом будут составлять:


г


%

Задача № 13. Рассчитать растворимость CaC2O4 в 0,1 М растворе уксусной кислоты.




Решение.

Если осадок представляет собой соль слабой, например, двухосновной кислоты, то при добавлении другой кислоты анионы осадка, находящиеся в растворе, будут взаимодействовать с ионами водорода:

MAn (ос.) ⇄ M2+ + An2- (18)


An2- + H+ ⇄ HAn -


HAn - + H+ ⇄ H2An

При этом равновесие (18) сдвигается вправо, и растворимость осадка увеличивается.

С учетом концентраций всех форм, в которых кислота H2An присутствует в растворе,



растворимость осадка, представляющего собой соль слабой двухосновной кислоты, рассчитывают по формуле:


SMAn = [M 2+] = (19)

Находим концентрацию ионов водорода, создаваемую уксусной кислотой. Для этого используем формулу (11):

= моль/л

Подставляем числовые данные в формулу (19):


= =2,5 · 10-4 моль/л

Сравним полученную растворимость с растворимостью в чистой воде:


= 5 · 10 -5 моль/л

Таким образом, растворимость осадка оксалата кальция в уксусной кислоте увеличилась в 2,5 ·10 -4 / 5 · 10 -5 = 5 раз.


Задача № 14. Рассчитать растворимость осадка AgI в 1 М растворе NH3 .



Решение.

В растворе AgI в присутствии NH3 наряду с реакцией


AgI ⇄ Ag + + I (20)

протекают конкурирующие реакции комплексообразования ионов серебра с аммиаком


Ag + + NH3 ⇄ Ag(NH3) +


Ag(NH3) + + NH3 ⇄ Ag(NH3)2 +

при этом равновесие (20) сдвигается вправо, и растворимость осадка увеличивается.

С учетом концентраций всех форм, в которых катион присутствует в растворе,

,

где L – лиганд, образующий комплексы, в нашем случае NH3, растворимость осадка рассчитывают по формуле:


SMAn = [An] = (21)

При концентрации аммиака 1 М можно принять, что ,

подставляем числовые значения и рассчитываем растворимость AgI:


SAgI =≈ 3,8∙0 −5 моль/л

Сравним полученную растворимость с растворимостью AgI в чистой воде:


= 9,1∙10 −8 моль/л

Таким образом, растворимость осадка иодида серебра в 1 М растворе увеличилась в 3,8·10 −5 / 9,1∙10 −8 = 4,2∙10 2 раз.


Задача № 15. Салициловая кислота образует с ионами Cu 2+ и Fe 3+ в кислой среде комплексы [CuSal +] и [FeSal 2+] c константами устойчивости = 10 12 и

= 10 16 , соответственно. Концентрация какого иона металла, не связанного в комплекс, будет меньше, если концентрация комплексов в растворе равна 0,01 М?


Решение.

Запишем уравнения реакций комплексообразования и выражения для констант устойчивости комплексов:


Cu 2+ + Sal - ⇄ CuSal +


Fe 3+ + Sal - ⇄ FeSal 2+

или в общем виде


Как следует из уравнений реакций комплексообразования, при диссоциации комплексов образуется равное число молей металла и комплексообразователя, т.е. [M] = [Sal], поэтому равновесную концентрацию металла, не связанного в комплекс, можно рассчитать по формуле:


(22)


Подставляем числовые значения:


М; М.

Таким образом, концентрация не связанных в комплекс ионов железа в растворе будет меньше, чем концентрация не связанных в комплекс ионов меди.


Задача № 16. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов палладия Pd 2+ в 0,001 М растворе его комплекса с 8-гидроксихинолином [Pd(C9H6NO)] + ; lg9.


Решение.


Pd 2+ + C9H6NO - ⇄ Pd(C9H6NO) +


Как следует из уравнения реакции комплексообразования, при диссоциации комплекса образуется равное число молей металла и комплексообразователя, т.е.

[Pd 2+] = [C9H6NO -], поэтому для расчета равновесной концентрации ионов палладия воспользуемся формулой (22), обратив внимание на то, что в условиях задачи константа устойчивости дана в логарифмическом масштабе, и, следовательно, .

Находим равновесную концентрацию:


М.






Добавить документ в свой блог или на сайт


Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru