В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 1 (1108732), страница 18
Текст из файла (страница 18)
растворе, содержащем 0,1 моль/л Ад()х(Нз)з и 0,5 моль/л . Ответ: 2,36 10 ' моль/л. 5. Вычислить концентрацию Нй'» в растворе, содержащем 0,01 мол ь/л Нд()х) Оз) з и 0,08 мол ь/л К!. Ответ: 5,78 1О " мол ь/л. 6. Вычислить концентрацию Сдв" в растворе, содержащем 0,02 моль/л Сд()')Оз)х и 1 моль/л )х(Нз. Отеет: 7,69 10 " моль/л. 7.
К 0,2 М !х)!5О» добавили равный объем 2 М чНз. Вычислить концентрацию % +, если считать, что в растворе образуются комплексные ионы Х!('чНз) 44». Ответ: 262 10' моль/л. 8. В 1 л раствора содержится 0,1 моль СО504 и 2,4 моль ХНз. В ч слить концентрацию свободных ионов Сц, если считат, ы и 5,83 ~~ что образуются комплексные ионы Сц(х)Н»)з . Ответ: 5, ?С(0 '* моль/л. 9. Вычислить концентрацию Ндзь в растворе, содержащем 0,05 мол ь/л Нд(»4) Оз) з и 0,4 мол ь/л )зх) аС). Ответ: 1,88Х К10 моль/л.
1О. В 0,6 М КзСц(СК!()з ввели цианид-ион так, что концентрация последнего получилась 0,005 моль/л. Определить концентрацию Сц' в растворе. Ответ: 2,41 ° 10 ' моль/л. 11. К раствору, содержащему 25,96 г/л СоС!з, добавили равный объем раствора аммиака с концентрацией 2,8 моль/л. Вычислить концентрацию свободных ионов Со", если считать, что в растворе образуются комплексные ионы Со(ХН))з . Ответ. 8,51 10 моль/л. 12.
Какое количество чН»5С!ч необходимо ввести в ! л 5 ° 1О ' М Нд(5)Оз)в, чтобы снизить концентРацию Нйз+ до 10 ' ' мол ь/л за счет образования комплексных ионов Нд(5СМ)»з ? Ответ: 4,37 10 " моль/л. 13. Вычислить растворимость (моль/л) в 1 М )х)Н) соединений: а) Хп(ОН)в) б) АдВг.
Ответ: а) 1,15 10 ' моль/л; б) 2,98.10 ' моль/л. 14. Вычислить растворимость (моль/л) А)(ОН)) в 1 М чаОН. Ответ: 0,909 моль/л. 15. Вычислить равновесные концентрации Ар", Адь)Нз, А8(х))Нз) з", )х(Нз в растворе, содержащем 0,05 моль/л (Ад(МНз)з]С!0». Ответ: 3,12.10'; 1,96 1О ",' 177.10 '; 0,003 моль/л.
16, Вычислить равновесные концентрации Мд'~, МВСтО», Мя(СзО»)зз, СзО» в растворе, содержащем 0,05 моль/л Мк(НОз)з и 0,2 моль/л )х)азСх01. Ответ: 1,62 ° 10 '; 6,10 ° 1О 4,37 1О; О,!06 моль/л. 17. В 10 мл 2М НС) растворили 0,1267 г ВеС1з Вычислить равновесные концентрации гезь, РОС)~, геС!з, С) '. Отеет. 6,20 10 '; 2,90 10 '; 6,48 10 ', 2,04 моль/л. 81 Глава 5 р )р л тзрее (5.5) Откуда (5.6) Величину (мР(х)' = пр где Ата = р'м + ол,' [5.4) Заряды ионов для простоты опушены йз ОСАЖДЕНИЕ И РАСТВОРЕНИЕ МАЛЬРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ 5.1.
ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ Равновесие малорастворимого соединения М Х с г !ценным аств ения р, с его насыр вором, в котором он диссоциирует нацело:а Мрхр (т) = рм (р) + Ох(р) (5. ! ) весия: количественно может быть охарактеризовано константой " равно- р Ак ам ах ам„х„ Активность твердого соединения постоянна, поэтому она может бь!тл включена в константу: А".,х„= ", ахр = пр', (5.2) Полученная таким образом константа равновесия наз ывается ен нем растворимости и обозначается как ПР (по рекомендации ИЮПАК произведение раствори.
мости обозначается как К~). сти ха а Существенно важно отметить, что произведение рас р ктеризует не просто насыщенный раствор, но находяастворим ощуюся в равновесии систему раствор — осадок. Величину ПРо иногда называют термодинамиче ским произведением растворимости или произведением акт и в н о с т е й, отмечая тем самым, что в выражение кон равновесия р входят активности, а не концентрации ионов.
станты Учитывая связь активности ионов с их концентрацией (2.4), уравнение (5.2) можно переписать: ПР' = очах = 15))Р (Х1,тм У' = Г!Ртл„т"„. называют концентрационным п о м произведением р а с т в о р и м о с т и. Зависимость этой величины от ионной силы передается уравнением типа (2.11): ! ыл !я ПР = !я ПР'+ А алй . — 0,2( Х!+( '!' (5.3) При нулевой ионной силе численные значения ПР и ПР' совпадают.
При постоянной ионной силе величина ПР может быть использована для проведения вполне строгих расчетов в системе насыщенный раствор — осадок. Для проведения приближенных расчетов нередко приравнивают ПР=ПР и в расчетах используют табличное значение ПР". Произведение растворимости малорастворимого соединения МрХ, связано с его растворимостью простым соотношением. В насыщенном растворе (5.1) растворимость соединения МрХ, составляет 5 моль!л и концентрация ионов в этом растворе будет равна.
(М] = р5 и (Х) = 05. Подставляем эти значения в выражение произведения растворимости, принимая ПР =ПР: о Соотношения (5.5) и (5.6) позволяют рассчитывать ПР по растворимости и, наоборот, рассчитывать растворимость, если известно ПР. Например, для Ац Сз04.' АяеСсО~ — 2Аяе+ Ср01 Про алле-ас,о! = 35'!О-~5 По уравнению (5.6) можно найти растворимость 3 35 Ц! ~1 5 = * = 2,! !О ' моль(л. 4 Влияние ионной силы на произведение растворимости и, следовательно, на РаствоРимость малоРаствоэпимого соединениЯ передается уравнением (5.3), Величина Атзы вычисляемая по соотношению (5.4), для процесса растворения ионных соединений всегда положительна и в соответствии с (5.3) с увеличением ионной силы растворимость малорастворимого соединения и его ПР возрастают.
Рассчитаем в качестве примера по уравнению (5.3) произведение растворичости АярСтОч и затем его растворичость при ионной силе 0,6: 06 !' Пр !0 46 + (2. (з + ! ° 2 )0,509~, — 0,2 0,6) = — эл; х!+06'с з 3 2. 10-'с 5 = ' = 44. !О ' моль(л. 4 Как видно, в растворе с ионной силой 0,6 произведение растпоримости АРАСзОч увеличилось примерно на порядок по сравнению с величиной при нулевой ионной силе, а растворимость соли возросла более чем в 2 раза.
Чем выше заряд ионов, образующих малорастворимое соединение, тем больше возрастает ПР с увеличением ионной силы. 5.1 1. Произведение растворимости и изменение стандартной энергии гиббса при осаждении Произведение растворимости является константой равновесия процесса растворения. Процесс образования осадка противоположен процессу растворения, поэтому константа процесса осаждения будет величиной обратной произведению растворимости, т.
е. будет равна 1)ПР . Изменение стандартной энергии Гиббса при образовании осадка связано с произведением растворимости малорастворимого соединения уравнением, аналогичным уравнению (2.13): ла = — рты — 4 дтшпр. ПР Величину аГг" можно рассчитать по уравнению (2.14) и табличным данным термодинамического справочника, и затем найти произведение растворимости: !аз Прг 2,'юзкт 5.1.2. Условие выпадения осадка $ Свойство насыщенного раствора сохранить постоянным произведение актив- настей (концентраций) помов в соответствующих степенях называют правилом произведения растворимости.
По правилу произведения растворимости невозможно существование таких растворов, в которых произведение активностей (концентраций) ионов в соответствующих степенях превышало бы табличное значение ПР при данной температуре. Гели произведение активностей (концентраций) ионов в соответствующих степенях превышает ПР, то должно произойти образование осадка и концентрация ионов в растворе должна уменьшиться до таких значений, которые удовлетворяли бы правилу ПР. Таким образом, условием выпадения осадка является превышение в данном растворе табличного значения ПР" Пользуясь правилом произведения растворимости, можно теоретически обосновать условия осаждения осадков, их растворения и условия протекания других реакций в растворе.
Можно предвидеть, произойдет ли выпадение осадка при смешении растворов заданной концентрации, например при смешении одинаковых объемов 002 М растворов ВаС!г и Маг50г. После смешении концентрация каждого иона за счет разбавления уменьшится в 2 раза и будет составлять (Ваге) = [50гг = 0,01 моль|л. Их произведение равно 1,0 ° 10 ° 1,0 ° 10 г = 1,0 10 '. Это число намного превышает табличное значение ПРа,зо,= 1,1 ° 10 'г, поэтому прн смешении 0,02 М растворов ВаС1г и 14аг50г овразуетсн осадок Ва50г. В соответствии с правилом ПР, если концентрация (активность) одного из ионов, входящих в выражение ПР, увеличивается, то концентрация (активность) другого уменьшается, и на- оборот, если концентрация (активность) одного будет умень- шаться, то другого — увеличиваться.
Это действие одноименного иона лежит в основе многих мето- дов количественного осаждения и разделения и широко исполь- зуется в аналитической химии. Р 'ем, как изменится растворимость ЛйгСгОг под действием одноименассчитаем, ного нона, когда концентрация оксалата натрия в растворе 0,2 М М С 0 равна 0,6. Величина ПРх,,~.,о при этой ионной силе составляет 3,2 ° 10 ". Вводим обозначения равновесных концентраций п д' лаем их а выражение произведения растворимости. 1Аяе) = лт (СгОг 1 = 0,2 + '/гх; ПР = (Аяе)г(СгОг 1 = х'(0,2+ '!гх). Однако прежде чем проводить расчеты, заметим, что х 0,2 и, следовательно, 0,2+ '!гх 0,2 Из ПР находим: !О..~г (Аяе) = ' = 4,0 10 ' моль)л. 0,2 Растворимость ш г ь А С О„в присутствии 0,2 М МагСгО, уменьшилась в 10 раз по сравнению с растворимостью в отсутствие одноименного иона при й ионной силе. Можно отметить, что одноименный ион оказывает значитель- но более существенное влияние на растворимость, чем ионная сила.
П о произведения растворимости позволяет также расравило п„ кон ент а- считат ь концентрацию иона-осадителя, при которой к ! ц р- ция осаждаемого иона составит заданное численное значение. Н " ., п и какой концентрации чона Ваг в растворе концентрация 50г -ионов снизится до 1 1О моль)л. В соответствии с пр авилом ПР (Ва'+] = = ' , = 1,1.10 ' моль)л, ПР 11 ° 10 150'-1 ! 1О ' т.е.,если 1 а 1, °, г В'г"! ) 1,1 ° 10 ', о 150г 1 ь.1 ° 10'".
Этот пример еще раз иллю- стрирует влияние однонме иного иона на растворимость малорвстворимого соеди- нения. 5.1.3. Произведение растворимости при неполной диссоциации малорастворимого соединения Если малорастворимое соединение диссоциировано не полностью, в растворе наряду с ионами существуют продукты его неполной диссоциации и, нередко, молекулы малорастворимого соединения. Это характерно для соединений, образованных неорганическими ионами с органическими реагентами (8-оксихинолином, диметилглиоксимом и т. д.), а также для многих сульфидов, некоторых галогенидов и других соединений. Растворение неполностью диссоциированного соединения МА происходит по схеме МЛ(г) =МА(р! =М 1 Л"* 84 г Пересышеиные растворы не рассматривакгтсн причем ионы Мъ и А также находятся в равновесии с твердой 85 ~мд = (мА)+ [м+) = [мА! .! [А-! или (5.7) (5.
8) Яс со, = (са' 1 = !соз 1 + [нсоз ! Яб 87 фазой. В соответствии с этой схемой растворимость Ямд будет змд = [МА) + — [МА! ! МА ПР !Мт! Если сли [)мд — константа устойчивости МА, то [МА) = ймд(М~) [А ! = 8мднрмд. Подставляя это соотношение в (5.7), получаем 5 Агд = рмдПРмд+ — '= й ПР, + Прчд ПР 1АС! — МА МА [М ! (59! Уравнение (5.9) со ии ( .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
