В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 1 (1108732), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Ответ: а) О,!59, б) 3,55; в) 0,575. 5. Вычисл»пь и сравнить рН растворов: а) 0,1 М НС) и О,! М СН»(.ООН; б) 5%-ного раствора НС! и 5%-ного раствори С)1~СООН, в) растворов, содержащих 7 г/л НС! и 7 г/л СН»СООН, Ответ: а) 1,00 и 2,88; б) — 0,14 и 2,42; в) 0,72 и 2,85. 6, Вычислить концентрации ионов НСОО, Нз и рН: а) в 0,03 М НСООН; б) в 5%-ном растворе НСООН. Ответ: а) [Нэ] = [НСОО ] = 2,24 ° 10», РН 2,65; б) [Не] = = [НСОО ] = 1,39 1О ', рН 1,86. 7. Вычислить концентрации ионов ОН, Н+ и рН: а) в 0,0! М )ЧНзОН; б) в 0,1%-ном растворе 5)НзОН. Ответ; а) [ОН ] = —.- 9 43 ° 10 "; [Нэ1 = 1 06 !О"", рН 897; б) [ОН ] =! 64 10 ', [Н+] = 6,10 1О ', рН 9,21.
8. Вычислить концентрации ионов Нз, Н50» и 50)Я в 0,2 М Нз80». Ответ: [Нэ] = 0,2!02; [Н50» ] = 0,1898; [80»" ] = =0,0102 9. Вычислить концентрации ионов водорода и салицилатионов в 0,001 М салициловой кислоте. Ответ: [Нз ] = 6,34 10 ', [Ва)' ] = 2,6 !О 10. Вычислить концентрации ионов НРО»4 и РО» в 0,2 М Н»РО». Ответ: [НРО» ] =6,20 10 а; [РО» ] =9,04.10 11.
При какой концентрации СН»СООН днссоциирована на 30 %? Опзет: 1,35 ° 10 ' моль/л. 12. Концентрация ионов Нэ в растворе СНзСООН составляет !О ' моль/л. Вычислить концентрацию этой кислоты. Ответ: 5,75 1О ' моль/л. 13. Вычислить концентрацию раствора НСООН, имеющего рН З,О Ответ: 6,55 ° !О ' моль/л. 14. Концентрация ионов Н+ в 0,1 М СН»СООН составляет 1,3 10 '" моль/л. Вычислить константу и степень диссоциации кислоты.
Ответ: К = 1,71 ° 10 "'; а = 1,3%. 15. Вычислить константу диссоциации НСООН, если рН0,04 М раствора 2,57. Ответ: 1,94 10 '. 16. Вычислить константу диссоциации НСООН, если в 0,46%-ном растворе она диссоциирована на 4,2 %. Ответ: 1,84 10» 17. Вычислить константу диссоциации )з)Нз, если степень диссоциациь его в О,З М растворе составляет 0,77%. Ответ; 1,79 1О 18. Как изменятся рН и степень диссоциации СН»СООН в 0,2 М растворе, если к 100,0 мл этого раствора прибавить 30,0 мл 0,3 М СН»СООх)а? Ответ: рН2,73; а = 0,94 о' и рН4,42; и .= 0,025 % 19.
Вычислить концентрации ионов Нэ, ОН и РН раствора, полученного смешением 25 мл 0,2 М СН»СООН и 15 мл 0,1 М СН»СОО?ма. Ответ: рН4,24. 66 20. Вычислить рН раствора, полученного при смешении: а) 50 мл О,! М КН»РО» и 25 мл 0,2 М КзНРО»', б) 70 мл 0,2 М КНзСйа и 30 мл 0,1 М КзНС!1; в) ЗО мл 0,2 М КНзР01 и 1О мл 0,1 М НС1; г) 210 мл 0,1 М )з)азСОз и 90 мл 0,1 М НС!,' д) 50 мл 0,15 М КзНРО» и 45 мл 0,3 М НС1; е) 30 мл О,! М КН РО» и 25 мл 0,2 М КОН. Ответ: а) 7,21; б) 3,99; в) 2,85; г) 10,45; д) 1,54; е) 12,60.
21. В ! 00,0 мл воды растворили 0,34 г комплексона 11! )з)ааНзу 2НзОа* и добавили !0,0 мл 0,05 М Н»мОз. Вычислить рН раствора. Ответ: 2,67. 22. В 100,0 мл воды растворили 0,34 г комплексона !11 и добавили 10,0 мл 0,05 М )з)аОН. Вычислить рН раствора. Ответ: 6,16, 23. Вычислить рН раствора, полученного сме»пением: а) 20,0 мл 0,02 М комплексона 1П н 30,0 мл 0,0! М НС); б) 40,0 мл 0,02 М комплексона П! и ! 0,0 мл 0,01 М )маОН. Ответ: а) 2,19; б) 5,42. 24.
Какой объем 0,2 М НС1 надо прибавить к 50,0 мл О,! М )з)азСОз, чтобы получить раствор с рН! 0,5? Ответ: ! 0,0 мл. 25. Какой объем 0,1 М НС) надо прибавить к 40,0 мл 0,1 М К»РО», чтобы получить раствор с рН 12,0? Ответ: 26,7 мл. 26. Какой объем О,! М Н)з)Оз надо добавить к 30,0 мл 0,02 М )з)азНаУ, чтобы получить раствор с рН 2,0? Ответ: 9,0 мл. 27. Какой объем О,! М )з)аОН надо добавить к 30,0 мл 0,02 М )з)азНау, чтобы получить раствор с рН! 0,0? Ответ: 2,! мл. 28. Какую массу )з)азНзу 2НаО надо растворить в 70,0 мл 0,0! М НХОз, чтобы получить раствор с рН 3,0? Ответ: 0,82 г, 29. Какую массу 5)азНзу ° 2НзО надо растворить в 40,0 мл 0,0! М )з)аОН, чтобы получить раствор с рН 5,5? Ответ: 0,83 г.
30. В 0,5 л раствора содержится 4,1 г СНзСОО?йа. Вычислить рН. Ответ: 8,88. 31. Рассчитать рН раствора, полученного при смешении равных объемов О,! М Н СаО» и 0,2 М к4аОН. Ответ: 8,48. Глава 4 РЕАКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ 4лк ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Комплексные соединения состоят из центрального иона [атома) М и окружающих его лигандов !.. Сложность строения и своеобразие физико-химических и других свойств этих соединений привели к появлению многочисленных определений самого понятия комплексное или координационное соединение. Однако общепринятого, достаточно совершенного определения создать пока не удалось. Под комплексными соединениями будем иметь С~З' — анион лимонной кислоты.
у — анион зтиленлиаминтетрауксусной кислоты зя в виду частицу, образованную двумя или большим числом частиц, способных к самостоятельному существованию в растворе (одной из частиц является ион металла). Несовершенства приведенного определения очевидны, однако оно отражает одну из наиболее характерных особенностей этой группы соединений. Важной характеристикой координационного соединения является координационное число, показывающее число атомов или атомных группировок, непосредственно связанных с центральным ионом. Наиболее часто встречаются координационные числа шесть и четыре, реже — два.
Менее известны соединения с координационными числами три и пять, а также с более высоким, чем шесть. Лиганды характеризуются дентатностью (от лат. деп1а1цз— зубчатый), т. е. способностью занимать определенное число координационных мест около центрального иона.
Моно- или однодентатные лиганды занимают одно координационное место (ОН, Г ', )х)нг и др.), би- или двудентатные — два (этилендиамин, С О~г и др.) и т. д. Существуют пяти- и шестидентатные лиганды и лиганды с еще более высокой дснтатностью, которая не всегда реализуется в связи с ограниченной координационной емкостью центрального иона. Полидентатные лиганды при реакции с ионом металла обычно образуют координационные соединения, содержащие цикл — замкнутую группировку атомов. В простейшем случае, например, в результате реакции Сиг +(ЧНг(:НгСОО =СггКНгСНгСОО' образующееся соединение содержит один пятичленный цикл С=О Нередко в молекуле координационного соеди- «ЬЕ О Нгй) — С .
пения насчитывается два, три и большее число циклов. Увеличение прочности координационных соединений, содержащих пятиили шестичленные циклы, было замечено еще Л. А. Чугаевым и обобщено им в известном п р а в и л е ц и к л о в. Впоследствии координационные соединения с одним или несколькими циклами стали называть хел а т н ы и и (от англ. с))е(а1е— клешня) или просто хелатами. В этой терминологии нашла отражение несложная аналогия полидентатного лиганда с клешней, прочно захватывающей ион металла при образовании координационного соединения. Типичными хелатами являются соединения ионов металлов с комплексонами, имеющие большое значение в современной аналитической химии.
Ком ил ек со н а ми называют группу полиаминополикарбоновых кислот, простейшим представителем которой является СН2СООН и м и н о д и у к с у с н а я кислота )х)Н( В вод- ~СН СООН ном растворе она имеет бетаиновую структуру, т. е. существует в виде б и п о л я р н о г о, так называемого ц в и т- СНгсОО те р-иона, несущего противоположные заряды Нгг)' СН СООН В кислом растворе карбоксильная группа также протойируется и биполярный цвиттер-ион превращается в обычный однознач- .СНгСООН ный Нгг)Х) ' СН,СООН Широко известным представителем комплексов является эт и лен див ми нтет р ауксус на я кисл от а ЭДТА, или ком плексон П: НООССН СН СООН й) — СН,— СНТ вЂ” (~)~ Как и иминодиукНООССНг~ 'СНгСООН сусная, она существует в растворе в виде цвиттер-иона ООССНг )--- СНгСОО )х)Н вЂ” СНг — СНг — й)Н, который при подНООССНг 'СНгСООН кислении переходит в шестиосновный катион кислоты НООССНг, е СН,СООН , НН вЂ” СНг — СНг —.'х(Н Двунатриевая НООССНг" ~снгсООН соль ЗДТА известна также под названием к о м п л е к с она Н! или трилона Б и др.
Равновесия в растворах комплексонов имеют довольно сложный характер. Для их расчета обычно используют соотношения типа (3.39) — (3.41). Как показывают расчеты, при любом значении рН в области от 0,5 до 3,0 в растворе в заметных количествах одновременно существуют 3--4 частицы и доля ни одной из них не превышает 50 79. Известны также комп.тексоны, содержащие гетероатомы (серу, кислород и др.) и кроме карбоксильной другие кислотные группы — алкилфосфоиовую, алкиларсоновую, оксигруппу и т. и. Значение комплексонов очень велико. Появление комплексонов открыло широкие перспективы и многообразные возможности применения их в аналитической химии.
Были разработаны новые методики анализа и найдены простые решения многих сложных аналитических проблем. С помощью комплексонов может быть определено более 60 элементов. Почти ни один раздел аналитической химии не обходится в настоящее время без применения комплексонов. Комплексоны эффективно применяют также во мноГих отраслях народного хозяйства.
4.2. РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ Поскольку ионы в водном растворе гидратированы (в неводном — сольватированы), уравнение реакции образования комп. лексного соединения в растворе имеет вид М(НгО)„~ + гг(.0(гО)Р = МЬ,(НгО)р' " '(- (гн + гг( — )г)НгО (4 (! 69 Однако схема (4.1) громоздка. Для удобства уравнение реакции комплексообразования обычно записывают в более простом виде; М" + пЕе-' = М ь'.
-"-' имея в виду, что участники реакции гидратированы (сольватированы). Опуская для простоты заряды ионов, получаем простую схему реакции комплексообразования в растворе: М+п(.=МЕ, 42 ( ) В качестве лигандов выступают не только ионы, но и нейтральные молекулы (аммиак, амины, тиомочевина и др.). Константа равновесия реакции комплексообразования (4.2) называется к о иста и той усто й ч и вост и комплексного соединения (4.3) Процесс образования и диссоциации комплексного соединения в действительности протекает ступенчато: М + 1. = М1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
