Учебное пособие задания на контрольную работу с методическими указаниями для студентов 1 курса направления: 20. 03. 01 (280700. 62) «Техносферная безопасность»

Скачать 1.71 Mb.

Название	Учебное пособие задания на контрольную работу с методическими указаниями для студентов 1 курса направления: 20. 03. 01 (280700. 62) «Техносферная безопасность»
страница	4/11
Тип	Учебное пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Решение: Моляльность раствора Сm (моль/ кг) показывает количество растворенного вещества, находящееся в 1 кг растворителя: Cm (x) = m(x) /M(x) × m, где m - масса растворителя, кг; M(x) - молярная масса растворенного вещества, г/ моль; m(x) - масса растворенного вещества, г. М(С₆Н₁₂О₆) = 180 г / моль. Масса растворителя равна: m = m (x) / C (x) × M(x) = 3,25 / 180,0 × 0,5 = 0,036 кг.

Пример 5. Титр раствора (Т).

Определите титр 0,01 н раствора КОН.

Решение: Титр раствора показывает массу в граммах растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора: T (x) = m(x) / V, где m(x) – масса растворенного вещества, г; V - объем раствора, мл. В 1 л 0,01н КОН содержится 0,561г гидроксида калия. Титр этого раствора равен: Т (КОН) =0,561 / 1000 = 0, 000561 г / мл.

Пример 6. Молярная доля растворенного вещества и растворителя в растворе.

Рассчитайте молярные доли спирта С₂Н₅ОН и воды в растворе с массовой долей спирта 40 %.

Решение: Молярная доля χ i вещества в растворе равна отношению количества данного вещества к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе: χ i = ni / ∑ ni, где ∑ n i - количество всех веществ, содержащихся в растворе. В 100 г раствора с массовой долей спирта равной 40% содержится 40 г спирта и 60 г воды. Определяем количество спирта и воды: n (C₂H₅OH) = 40 / 46 = 0,87 моль; n (H2O) = 60 / 18 = 3,33 моль; n (C₂H₅OH) + n (H₂O) = 0,87 + 3,33 = 4,2 моль.

χ (С₂Н₅ОН) = 0,87 /4,2 = 0,21; χ (H₂O) = 3,33 / 4, 2 = 0,79.

Пример 7. Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие.

Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля СаСО₃ равна 5%. Плотность раствора равна 1,12 г / мл.

Решение: Определим молярную массу и молярную массу эквивалента СаСО₃. М (СаСО₃) = 100 г / моль; Мэ (СаСО₃) = 100 / 2 = 50 г / моль. В 100 г раствора с массовой долей СаСО₃ 5 % содержится 5г СаСО₃ и 95 г воды. Следовательно, моляльность раствора СаСО3 равна Сm (CaCO₃) = 5 / 100 ×0,095 = 0,526 моль / кг. Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента относятся к 1 л раствора, т.е. m = 1000 мл × 1,12 г / мл = 1120г. В этой массе раствора содержится 1120 × 0,05 = 56г карбоната кальция.

Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента соответственно равны: СМ (СаСО₃) = 56 / 100 × 1 = 0,56 моль/ л; СН (СаСО₃) = 56 / 50× 1 = 1,12 моль / л.

Пример 8. Расчеты, связанные с приготовлением растворов.

Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей НС1 37,23 % и плотностью 1,19 г / мл требуется для приготовления 20 л 0,1 М раствора этой кислоты?

Решение: Сначала определяем массу соляной кислоты в 20 л О, 1 M раствора: CM (HCl) = m (HCl) / M (HCl) × V; M (HCl) = 36, 5 г / моль; m(HCl) = 0,1 × 36,5 × 20 = 73 г. Чтобы ответить на вопрос задачи, надо определить, в каком объеме раствора с массовой долей НС1 37, 23 % содержится 73 г НС1: V = HCl × 100 % / ω % × ρ = 73 x 100 / 37, 23 × 1,19 = 164, 8мл. Следовательно, чтобы приготовить 20 л 0,1 М НС1, надо израсходовать всего 164,8 мл раствора соляной кислоты с массовой долей 37, 23 %.

Пример 9. Разбавление растворов

К 1 л 10%-го раствора КОН (пл.1,092г/см³) прибавили 0,5 л 5%-го раствора КОН (пл. 1,045 г/см³). Объем смеси довели до 2л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение . Масса 1 л 10%-го раствора КОН равна 1092 г. В этом растворе содержится 109210/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-го раствора равна 10450,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,55/100 = 26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 (г). Отсюда молярность этого раствора С_М = 135,325/256,1 = 1,2 М, где 56,1 г/моль - мольная масса КОН.
Контрольные задания

Какие способы выражения содержания компонентов в растворе являются безразмерными? В 150 г воды растворено 14 г вещества. Вычислить процентную концентрацию раствора. ( Ответ: 8.54%)

. Вычислить процентную и молярную концентрации раствора H₂SO₄, полученного при растворении 22 г кислоты в 378 мл Н₂О, если плотность его равна 1,045 г/см³. ( Ответ: 5,5%, 0,6 М.)

Перечислите объемные концентрации растворов. Определите массу Na₃PO₄, необходимую для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией 1,3410^-2 моль/л. ( Ответ: 1,1г.)

70. Определите массу NaOH, необходимую для приготовления 200 мл раствора с молярной концентрацией 0,15.

71. Определите массу FeCl₃, необходимую для приготовления 0,5 М раствора.

72. Определите объем воды, который необходимо добавить к 200 мл раствора HCl с молярной концентрацией 5 моль/л, чтобы получить раствор с концентрацией 3,2 моль/л. ( Ответ: 112,5 мл.)

73. Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора AgNO₃, потребовалось 50 см³ 0,2 н раствора HCl. Какова нормальность раствора AgNO₃? Какая масса AgCl выпала в осадок? ( Ответ: 0,1н; 1,433 г.)

74. Вычислите эквивалентную концентрацию 16%-го раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см³. ( Ответ: 4.14н)

75. Определить объем раствора H₂SO₄ c молярной концентрацией 5 моль/л, необходимый для приготовления 300 мл раствора с концентрацией эквивалентов 0,2 моль/л. ( Ответ: 6 мл.)

76. Определите, какой объем 2М раствора Cu(NO₃)₂ необходим для приготовления 180 мл раствора с молярной концентрацией эквивалентов 0,2 моль/л. ( Ответ: 9 мл.)

77. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ 0,5 н раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты? ( Ответ: 0,25 н.)

78. Какой объем 96%-й серной кислоты плотностью 1,84 г/см³ потребуется для приготовления 3 л 0,4 н раствора? ( Ответ: 33,32 см³.)

79. Какая масса HNO₃ содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0,4 н раствора NaOH? ( Ответ: 0,882 г.)

80. Сколько граммов Na₂ S0 ₃потребуется для приготовления 5л раствора с концентрацией w. =0,08 и плотностью 1,075 г/см³? (Ответ: 430 г.)

81. Из 400 г раствора H₂ S 0₄ с концентрацией W =0,5 выпариванием удалили 100 г воды. Чему равна массовая доля H₂ S0₄ в оставшемся растворе?

(Ответ: 66,7 %. )

82. Сколько граммов раствора NaCl с концентрацией w = 0 , 3  NaC1 нужно добавить к 300 г Н₂ 0, чтобы получить раствор с концентрацией   W, =0,1? (Ответ: 150 г.)

83. Сколько граммов НС1 содержится в 0,25 л раствора НС1 с концентрацией w m 0,1052 и с плотностью 1,05 г/см³? (Ответ: 21 г.)

84. Вычислите молярную концентрацию K₂ S 0₄ в растворе, если в 0.02 л этого раствора содержится 2,74 г растворенного K ₂S0₄. (Ответ:  0.786 моль/л.)

85. Раствор КОН с концентрацией Wm 0,26 имеет плотность    1.24 г/см³ . Какое количество вещества КОН содержится в 5 л этого раствора?

(Ответ: 28,7 моль.)

86. Водный раствор содержит 577 г H₂ S 0 ₄в одном литре. Плотность раствора равна 1,335 г/см³ . Вычислить массовую долю, молярyую концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и моляльность H₂ S 0₄ в растворе. (Ответ: 43,22%; 5,88 моль/л; 11,76 моль/л: 7,76 моль/кг.)

87. Плотность 0,8 М раствора Fe₂ (S0₄ )₃ равна 1 г/см³'. Определите молярную концентрацию эквивалентов, моляльность, массовую долю Fe₂ (S₄ ₃) в растворе. Чему равен титр этого раствора? (Ответ: 4,8 моль/л; 1,18 моль/кг; 32 %; 0,32 г/мл.)

88. Вычислите массовую долю и моляльность HN0₃ в 8н. растворе HN0₃ с плотностью 1,246 г/см³ . (Ответ: 40,45 %; 10,8 моль/кг.)

89. Сколько граммов Na₂C0₃содержится в 500 мл 0,25н. раствора?

(Ответ: 6,63 г.)

90. Сколько литров 0,1н. раствора HN0₃ можно приготовить из 0,07 л раствора HN0₃ с концентрацией w =0,3 и с плотностью 1,18 u\см³. (Ответ: 3,93 л.)

91. Из 5 л раствора КОН с концентрацией W = 0 , 5 и с плотностью 1,538 г/см³ надо приготовить раствор с концентрацией W = 1 8 . Сколько литров Н₂ 0 потребуется для этого? (Ответ: 13,67 л.)

92. Сколько литров 5н. раствора NaOH можно приготовить из 4 л раствора NaOH с концентрацией w = 0,5 и с плотностью 1,525 г/см³?

(Ответ: 15,25 л.)

93. Сколько миллилитров 0,5 М раствора H₂S₄ можно приготовить из 15 мл 2,5 Мраствора? (Ответ:75мл.)

94. В каком объеме 1 М раствора и в каком объеме 1н. раствора содержится 114 гA1₂(S0₄)₃? ( Ответ:0,333л;2л.)

95. Какой объем 6,0 М раствора НС1 нужно взять для приготовления 25 мл 2,5 МраствораНС1? (Ответ:10,4мл.)

96. Сколько миллилитров концентрированной соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см³ и с концентрацией w =0,38 нужно для приготовления 1 л 2н. раствора? (Ответ:161,5мл.)

97. Сколько миллилитров раствора H₂ S 0 ₄с концентрацией    W = 3 и плотностью        1,07 г/см³ потребуется для нейтрализации раствора, содержащего 16 г NaOH?

  98. Какой объем 0,2н. раствора щелочи потребуется для осаждения в виде Fe(OH₃ всего железа, содержащегося в 100 мл 0,5н. раствора FeCl₃?

( Ответ: 0,25 л0

99. Определите объем раствора ортрфосфорной кислоты с молярной концентрацией 4 моль/л, необходимый для приготовления 150 мл раствора с концентрацией 0.3 н.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Молекулярные соединения, образование которых из более простых молекул не связано с возникновением новых электронных пар, называются комплексными.

Донорно-акцепторная связь возникает между готовыми молекулами, и акцептор заставляет НЭП пары донора взаимодействовать с ним, и такое взаимодействие приводит к образованию координационной связи и объединяет молекулы между собой, образуя комплексные соединения.

Наиболее полно свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория, предложенная в 1893г. швейцарским химиком, лауреатом нобелевской премии Альфредом Вернером.

Согласно координационной теории, в молекуле любого комплексного соединения один из ионов, обычно положительно заряженный, занимает центральное место и называется комплексообразователем или центральным ионом. Вокруг него в непосредственной близости расположено или, как говорят, координировано некоторое число противоположно заряженных ионов или электронейтральных молекул, называемых лигандами (или аддендами) и образующих внутреннюю координационную сферу соединения. Остальные ионы находятся на более далеком расстоянии от центрального иона, составляя внешнюю координационную сферу. Число лигандов, окружающих центральный ион, называется координационным числом.

Координационное число не является неизменной величиной для данного комплексообразователя, и зависит от природы лиганда.

Анализируя координационные числа многих комплексных соединений Вернер пришел к выводу, что заряд центрального атома является основным фактором, влияющим на координационное число. Ниже представлены наиболее характерные координационные числа в растворах и заряд центрального иона.

Заряд центрального иона +1 +2 +3 +4

Координационное число 2 4,6 6,4 8

Координационное число 6 встречается в комплексных соединениях: Pt⁺⁴, Cr⁺³, Co⁺³, Fe⁺³.

4 – Cu²⁺, Zn⁺², Pd⁺³, Fe⁺², Ni⁺², Co⁺².

2 – Ag⁺, Cu⁺.

Приведенные координационные числа соответствуют максимальному насыщению координационной сферы и относятся к координационно-насыщенным соединениям.

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов косплексообразователя и лигандов.

Так как в целом заряд любой молекулы (в том числе и комплексной) всегда равен нулю, то заряд внешней сферы должен быть равен по величине и противоположен по знаку заряду внутренней сферы. Заряд комплексообразователя можно определить, если известны заряды лигандов и ионов внешней сферы комплексаю например, заряд комплексообразователя (Fe) в молекуле K₃[Fe(CN)₆] равен трем:

3 + х + 6 (-1) = 0; х = 3,

а в молекуле [Co(NH₃)₆]Cl₂ заряд кобальта равен двум:

х + 6 (0) +2 (-1) = 0; х = 2.

Ионы внешней сферы связаны с комплексным ионом электровалентной связью. Связь же между колмплексообразователем и лигандами может быть электростатической или донорно-акцепторной (координационная связь).

Согласно электростатической теории, образование комплеса есть результат электростатического взаимодействия между комплексообразователем и лигандами.

Образование многих комплексных соединений может происходить за счет электронной пары одного из соединяющихся атомов. В этом случае создается координационная или донорно-акцепторная связь.

Название комплексного аниона начинают с указания состава внутренней сферы.

Во внутренней сфере, прежде всего, называют анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание “о” (Cl^- - хлоро, CN^- - циано, OH^- - гидроксо и т.д.). Затем называют нейтральные лиганды (NH₃ – амин, H₂O – аква). Число лигандов указывается греческими числительными: 1 – моно, 2 –ди, 3 - три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса и т.д. Затем называют комплексообразователь, используя корень его латинского названия и окончание “ат”, после чего римской цифрой указывают (в скобках) степень окисленности комплексообразователя. После обозначения состава внутренней сферы называют катионы внешней сферы.

K [Fe (NH₃)₂(CN)₄] – тетрацианодиаминферрат (III) калия

(NH₄)₂[Pt (OH)₂Cl₄] – тетрахлородигидроксоплатинат (IV) аммония

[Cr (H₂O)₃F₃] – трифторотриаквахром

Если центральный атом входит в состав катиона, то используют русское название элемента и в скобках указывают его степень окисления.

[Pt(NH₃)₄Cl₂]Cl₃ – хлорид дихлоротетрааминоплатины (IV)

[Ag(NH₃)₂]Cl – хлорид диаминосеребра (I)

Ионы или молекулы, находящиеся во внешней сфере, связаны гораздо слабее в комплексных соединениях, чем ионы или молекулы внутренней сферы.

Эти различия обусловливают двоякий процесс диссоциации комплексных соединений в водных растворах.

Например, в водном растворе K₂[HgI₄] существуют ионы K⁺ и [HgI₄]^2-

K₂[HgI₄] ↔[ HgI₄]^2- + 2 K⁺,

т.е. происходит диссоциация комплексного соединения на ионы K⁺, находящиеся во внешней сфере, и комплексный ион [HgI₄]^2-. Подобная диссоциация, как правило, равна 100%, т.е. комплексное соединение ведет себя как сильный электролит и, следовательно, в водном растворе ионы внешней сферы и комплексный ион существуют в виде самостоятельных ионов.

Однако образующийся в результате этой диссоциации комплексный ион, в свою очередь, тоже распадается на более простые ионы

[HgI₄]^2- ↔ Hg²⁺ = 4I^-.

Разница состоит в том, что в отличие от вышеназванной диссоциации с образованием комплексного иона, степень диссоциации здесь очень мала, т.е. комплексные ионы ведут себя уже как слабые электролиты.

Учитывая столь различный характер диссоциации, различают ионогенно и неионогенно связанные ионы, входящие в состав комплексных соединений.

Ионогенно связанными являются самостоятельно существующие ионы, находящиеся во внешней сфере (ионы хлора в [Co(NH₃)₆] Cl₃), а неионогенно связанные ионы входят в состав комплексного иона и самостоятельно существуют в незначительном количестве, так как равновесие реакции диссоциации комплексного иона сильно смещено влево.

Этот процесс, как любой обратимый процесс, подчиняется закону действующих масс. Поэтому его можно характеризовать диссоциации (равновесия), которая, являясь в то же время показателем нестойкости комплексного иона, называется обычно константой нестойкости
,
где [I^-], [Hg²⁺] и [HgI₄]^2- - равновесные концентрации ионов иода, ртути и комплексного иона.

Если K_нест величина большая, следовательно, велика степень диссоциации данного комплексного иона, и он в значительной степени распадается на простые ионы.

Устойчивость такого комплексногол соединения невелика. Наоборот, чем меньше величина K_нест, тем меньше распад на ионы и тем устойчивей комплексный ион.

Каждое комплексное соединение характеризуется своей константой нестойкости, зависящей от ряда факторов, среди них условия образования комплексного соединения, pH среды, концентрация, температура и другие.
Контрольные задания

100. Напишите формулу комплексного иона, в котором комплексообразователем с координационным числом, равным 6, является ион Fe³⁺, а лигандами - ионы F^-. Каков заряд этого иона?

101. Какое комплексное соединение образуется в результате реакции CuCl₂ + 4NH₃? Чему равны заряд комплексного иона и координационное число комплексообразователя? Напишите выражение общей константы нестойкости комплексного иона.

102. Напишите выражение для общей константы нестойкости комплексного иона. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователя Ag[(NH₃)₂]⁺?

103. Условие, смотри задачу № 69. (NH₄)₄[I₂(C₂O₄)₄], здесь C₂O₄^2- - бидентантный лиганд.

104. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединении. Напишите уравнение диссоциации комплексного соединения в водном растворе: [Cu(NH₃)₄]SO₄.

105. Условие, смотри задачу № 71. K[Ag(CN)₂].

106. Определите заряд и координационное число комплексообразователя K₄[Co(NO₂)₆] в комплексном соединении. Напишите уравнение диссоциации этого соединения в водном растворе.

107. Общие константы нестойкости комплексных ионов [Hg(CN)₄]^2- и [Cd(CN)₄]^2- соответственно равны: 4  10^-41и 1,410^-17. В каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), ионов CN^- больше? Напишите выражения для общих констант нестойкости указанных комплексных ионов.

108. Общие константы нестойкости комплексных ионов [Fe(CN)₆]^4- и [Fe(CN)₆]^2- соответственно равны 1,0  10^-37и 1,0  10^-44. Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражение для общих констант нестойкости указаных комплексных ионов.

109. Напишите выражения для общих констант нестойкости следующих комплексных ионов: [Ag(CN)₂]^- и [Ag(NH₃)₂]⁺, зная, что они соответственно равны 1,010^-21 и 6,810^-8; укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), больше ионов Ag⁺.

110. Хлорид серебра растворяется в растворах аммиака и тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Напишите молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций образования комплексных соединений, КЧ= 2; NH₃ и S₂O₃^-2 здесь - лиганды.

111.Комбинацией Со(III), NH₃, NO^-₂и K⁺ можно получить семь формул координационных соединений,одна из которых [Со(NH₃)₆](NO₂)₃.Составьте координационные формулы для шести комплексных соединений (КЧ Со (III) = 6).

112. Определите концентрацию ионов комплексообразователя в 0,1 М раствора К [Ag(CN)₂], содержащем кроме того 0,05 М NaCN в 1 л раствора. Константа неустойчивости комплексного иона равна 1 10^-21. Степень диссоциации комплексного соединения равна 1.

113. Константа неустойчивости иона [CdI₄]^2-составляет 7,9410^-7. Вычислите концентрацию ионов кадмияв0,1М К₂[CdI₄], содержащем 0,1 моль KI в 1 л раствора.

114. Составьте молекулярное и ионное уравнения предлагаемой реакции, назовите комплексное соединение, напишите выражение константы нестойкости комплексного иона:

Bi (NO₃)₃ + KI  K [ BiI₄ ] + KNO₃.

избыток

115. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления комплексообразователя и координационное число в соединениях:

[ Zn(NH₃)₄] SO₄; [ Ag (NH₃)₂ ] NO₂; Na [ Ag (NO₂)₂ ].

116. Составьте координационные формулы соединений серебра:

AgCl  2NH₃; AgCN  KCN; AgNO₂  NaNO₂.

КЧ серебра (+1) равно 2. Напишите уравнение диссоциации этих соединений в водных растворах.
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ
При растворении твердого тела в воде растворение прекращается когда получается насыщенный раствор, т.е. когда между растворенным веществом и находящимися в растворе молекулами того же вещества установится равновесие. При растворении электролита, например соли, в раствор переходят не молекул, а ионы; следовательно, и равновесие в насыщенном растворе устанавливается между твердой солью и перешедшими в раствор ионами.

Например, в насыщенном растворе сульфат кальция устанавливается равновесие

CaSO₄ ==== Ca²⁺+ SO₄^2-

Т вердая соль ионы в растворе

Константа равновесия для этого процесса выражается уравнением:

Знаменатель дроби – концентрация твердой соли – представляет собой постоянную величину, которую можно ввести в константу. Тогда. Обозначив K[CaSO₄] = K^.1, получим:

[Ca²⁺]*[SO₄^2-] = K¹

Таким образом, в насыщенном растворе электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре. Эта величина количественно характеризует способность электролита растворяться; ее называют произведением растворимости электролита и обозначают буквами ПР.

Заменив величину К¹ на ПР(СaSO4), получим:

ПР(СаSO₄) = [Ca²⁺ ]*[SO₄^2-]

Численное значение произведения растворимости электролита нетрудно найти. Зная его растворимость. Например, растворимость сульфата кальция при 20⁰С равна 1.5 *10 ^-2 моль\л. Это значит, что в насыщенном растворе концентрация каждого из ионов одинакова и равна 1.5*10^-2 моль\л. Следовательно. Произведение растворимость этой соли

ПР = [Ca ²⁺ ]*[SO₄^2- ] = (1.5*10^-2 ) * (1,5*10^-2 )

Приведенный расчет, сделанный на основе классической теории электролитической диссоциации, не вполне точен. Так как не учитывает влияние на растворимость электролита электростатических сил, действующих между ионами. Если учесть это влияние. т.е. если вместо концентраций ионов перемножить их активности. То величина произведения растворимости несколько уменьшится.

В случае очень мало растворимых электролитов влияние этих сил можно не принимать во внимание.

В тех случаях, когда электролит содержит два или несколько одинаковых ионов, концентрации этих ионов при вычислении произведения растворимости должны быть возведены в соответствующие степени.

Например, Растворимость гидроксида магния при некоторой температуре равна 0,012 г\л. определить ПР(Mg(OH)₂)

Растворимость (моль\л)

0,012\58 = 2,07*10^-4 моль\л

Уравнение диссоциации

Mg(OH)₂ = Mg²⁺ + 2 OH ^-

[Mg ²⁺ ] = [Mg(OH)₂] = 2.07*10^-4 г-ион\л

А концентрация [ОН ^-] в 2 раза больше:

2*2.07*10^-4 = 4.14*!0^-4 ,

ПР(Mg(OH)₂) = [Mg²⁺ ]*[OH^- ] = 2.07*10^-4 * (4.14*10^-4 ) ² = 3,6 * 10 ^-11

Значение произведения растворимости позволяет решать вопросы, связанные с образованием или растворением осадков при химических реакциях. Надо, однако, иметь ввиду, что произведение растворимости, вычисленное без учета коэффициентов активности, является постоянной величиной только для малорастворимых электролитов и при условии. Что концентрации других находящихся в растворе ионов невелики.

Таким образом, если малорастворимый электролит диссоциирует по уравнения

AmBn ====== mA ⁺ + nB^-

То выражение для произведения растворимости будет иметь вид

ПР(AmBn) = [A⁺ ] * [B^- ]

И правило произведения растворимости формулируется следующим образом: для насыщенного раствора малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов. Возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов. Есть величина постоянная при данной температуре.

Отсюда вытекают два следствия.

Условие растворения осадка. Произведение концентраций ионов. Возведенных в степень стехиометрических коэффициентов. Должно быть меньше величины произведения растворимости:

[A⁺ ] * [B^- ] < ПР(AmBn)

Условие осаждения осадка. Произведение концентрации ионов, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов. Должно быть больше величины произведения растворимости:

[A⁺ ] *[B^- ] > ПР(AmBn)
Примеры решения задач

Пример 1 Произведение растворимости PbSO₄ равно 2,310^-8. Вычислить: а) концентрацию ионов Pb²⁺ и SO₄^2-; б) растворимость соли (% по массе и моль/л).

Решение. Уравнение диссоциации

PbSO₄Pb²⁺ + SO₄^2- ; ПР_PbSO₄ = [Pb²⁺] [SO₄^2-].

Обозначим молярную концентрацию насыщенного раствора PbSO₄ через Х. Так как растворившаяся часть соли диссоциирована нацело, то [Pb²⁺] = [SO₄^2-] = Х. Подставим Х в последнее равенство: 2,310^-8=Х², откуда Х =

=1,510^-4 моль/л.

Следовательно, [Pb²⁺]=[SO₄^2-]=1,510^-4 моль/л, растворимость соли также равна 1,510^-4 моль/л. Найдем процентную (по массе) концентрацию раствора, принимая плотность разбавленного раствора равной единице (молекулярная масса PbSO₄ равна 303 у.е.):

в 1000 г раствора — 1,510^-4303 г

в 100 г — Х г;

1,510^-4303100

Х = —————————— = 4,510^-3% = 0,0045%.

1000

Пример 2. Растворимость фосфата серебра Ag₃PO₄ в воде при температуре 20⁰C равна 6,1510^-3 г/л. Определить произведение растворимости.

Решение. Молярная масса Ag₃PO₄= 418,58 г/моль. Следовательно раствор содержит:

6,1510^-3

———— = 1,6·10^-5 моль/л.

418,58

Эта величина называется молярной растворимостью. При диссоциации Ag₃PO₄ образуется три иона Ag⁺ и один ион PO₄^3-, поэтому концентрации ионов в растворе соответственно равны:

[PO₄^3-] = 1,610^-5моль/л; [Ag⁺] = 4,810^-5моль/л

Произведение растворимости Ag₃PO₄ равно:

Ag₃PO₄ = [Ag⁺]³ · [PO₄^3-] = (4,810^-5)³ (1,610^-5) = 1,7710^-18.

Пример 3. Произведение растворимости MgS при температуре 25⁰С равно 2,010^-15. Образуется ли осадок сульфида магния при смешении равных объемов 0,004 н раствора нитрата магния и 0,0006 н раствора сульфида натрия? Степень диссоциации этих электролитов принять за 1.

Решение. При смешении равных объемов растворов объем смеси стал в два раза больше объема каждого из взятых растворов, следовательно концентрация растворенных веществ уменьшилась вдвое, т.е.

[Mg(NO₃)₂] = 0,004/2 = 0,002 н;

[Na₂S] = 0,0006/2= 0,0003 н.

Для определения концентраций ионов Mg²⁺ и S^2- необходимо выразить концентрации растворов в моль/л, т.е.

[Mg(NO₃)₂] = 0,002 н = 0,001 М; [Mg²⁺] = 110^-3моль/л;

[Na₂S] = 0,003 н = 0,00015 М; [S^2-] = 1,510^-4 моль/л.

Отсюда, произведение концентраций ионов в растворе

[Mg²⁺] [S^2-] = 110^-31,510^-4.

Эта величина больше произведения растворимости, следовательно осадок образуется.
Контрольные задания
117. Растворимость BaCO₃ равна 8,910^-5 моль/л. Вычислите произведение растворимости карбоната бария. Ответ: 7,910^-9.

118. Произведение растворимости PbI₂ равно 8,710^-6. Вычислите концентрацию ионов Pb²⁺ и ионов I^- в насыщенном растворе иодида свинца.

Ответ: 1,310^-2моль/л, 2,610^-2 моль/л.

119. Растворимость AgI равна 1,210^-8моль/л. Вычислите произведение растворимости AgI. Ответ: 1,4410^-16.

120. Растворимость Fe(OH)₃ равна 1,910^-10 моль/л. Вычислите произведение растворимости Fe(OH)₃. Ответ: 3,510^-13.

121. В 2 л воды при температуре 25⁰С растворяется 2,210^-4г бромида серебра. Вычислите произведение растворимости AgBr. Ответ: 3,410^-13.

122. Растворимость сульфата бария в воде равна 2,4510^-3г/л. Вычислите произведение растворимости BaSO₄. Ответ: 1,110^-10.

123. Растворимость CaCO₃ при 18⁰С равна 6,910^-5 моль/л. Вычислите произведение растворимости CaCO₃. Ответ: 4,810^-9.

124. Растворимость PbBr₂ при 18⁰С равна 2,710^-2 моль/л. Вычислите произведение растворимости PbBr₂. Ответ: 7,910^-5.

125. Растворимость BaCO₃ равна 8,910^-4 моль/л. Вычислите концентрации ионов Ba²⁺ и CO₃^2- (моль/л), а также произведение растворимости BaCO₃.

Ответ: 8,010^-9. 126. Произведение растворимости PbSO₄ равно 2,310^-8. Сколько литров воды потребуется для растворения 1 г PbSO₄? Ответ: 22 л.

127. Произведение растворимости CaSO₄ равно 6,010^-5. Выпадет ли осадок СaSO₄, если смешать равные объемы 0,2 н растворов CaCl₂ и Na₂SO₄.

Ответ: да.

128. Произведение растворимости CaCO₃ равно 4,810^-9. Выпадет ли осадок, если смешать равные объемы 0,001 М растворов CaCl₂ и Na₂CO₃?

Ответ: да.

129. Произведение растворимости AgCl равно 1,610^-10. Выпадет ли осадок, если смешать 20 мл 0,01н раствора KCl с 6 мл 0,01 н раствора AgNO₃.

Ответ: да.

130. Произведение растворимости Ag₂Cr₂O₇ равно 2,010^-7. Выпадет ли осадок при смешении равных объемов 0,01 н растворов AgNO₃ и K₂Cr₂O₇.

Ответ: нет.

131. В 6 литрах насыщенного раствора PbSO₄ содержится 0,186 г иона свинца (II). Вычислите произведение растворимости. Ответ: 2,2510^-8.

132. Произведение растворимости сульфата свинца ПP=2,310^-8. Образуется ли осадок, если к 0,1 М раствору Na₂SO₄ прибавить равный объем 0,1 н раствора ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂?

133. Произведение растворимости MgF₂ равно 7,010^-9. Вычислите растворимость этой соли в молях на литр и в граммах на литр. Ответ: 1,210^-3 моль/л; 0,075г/л.

134. Вычислите произведение растворимости карбоната стронция, если в 5 л насыщенного раствора содержится 0,05 г этой соли. Ответ: 4,5810^-9.

135. Сколько воды потребуется для растворения 1 г BaCO₃, произведение растворимости которого равно 1,910^-9? Ответ: 117 л.

136. Растворимость AgCl в воде при 25⁰С равна 1,310^-5 моль/л. Вычислите произведение растворимости хлорида серебра при этой температуре и его растворимость в граммах на литр. Ответ: 1,710^-10; 0,0019 г/л.
АКТИВНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Программа вступительных испытаний в форме междисциплинарного экзамена... ...		Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело....
	Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета... Ефремов С. В., Струйков г в. Оформление учебных документов для направления подготовки высшего образования «Техносферная безопасность»....		Экономика безопасности труда Учебное пособие предназначено для студентов специальности 280102. 65 «Безопасность технологических процессов и производств» очной...
	Учебное пособие по английскому языку для студентов 4 курса факультета экономики Разработано учебное пособие в соответствии с требованиями Программы дисциплины английский язык для направления 080 100. 62 «Экономика»...		Учебное пособие по английскому языку часть I для I курса Данное учебное пособие прнедназначено для студентов 1 курса миу и является первой частью пособия по общему языку
	Программа итогового государственного экзамена по направлению 280700.... Специальные дисциплины по магистерской программе «Экологический менеджмент в горном производстве»		Безопасность Учебное пособие предназначено для студентов педагогических вузов, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности»
	Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Требования к уровню подготовки, необходимому для освоения программы подготовки бакалавра 5		Учреждение высшего профессионального образования Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению 280700 «Техносферная безопасность» и примерной учебной программы представленной...

Учебное пособие задания на контрольную работу с методическими указаниями для студентов 1 курса направления: 20. 03. 01 (280700. 62) «Техносферная безопасность»

Похожие: