Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 1 (1108737), страница 59
Текст из файла (страница 59)
10-4 М растворе в чистой воде и в присутствии индифферентного электролита в указанных условиях. Решение а) АВ А++ В [А+][В ] [АВ] "л' '"в- [А+]Гл. [В ].!вала [АВ]7'лв Коэффициент активности незаряженной частицы принимаем равным 1, поэтому [А+][В+] '-Гл' .7в- р ' Тл' '-Гв- К -в Равн 2 10 5 10 /л, /'в 0,6 0„7 б) АВ -Ар+В 1 10-4 — х х х Вчистойводег" .
=у =1(таккак И<! 104моль!л),х«! 1О-4и [Аь][В ] -в [АВ] =210в 1 10 х=1, 10 в и 1,10 М Степень диссоциации составляет '4 100;4 = 1,в'.4 1,0 10 М В 0,1 М растворе соли [А'][В ] =5 10 з [АВ] =5 10з 1,0 10 х=2п 10ь 2, 10 Степень диссоциации составляет '~ 100% = 2, % 1,0 10 Таким образом, степень диссоциации возросла на 57%.
В гл. 7 приведены примеры расчетов, учитывающих солевой эффект, для кислотно-основных равновесий, а в гл. 10 — для равновесий осадок-раствор. Однако в иллюстративных целях мы во всех остальных случаях на протяжении всей книги будем пренебрегать влиянием посторонних ионов. В большинстве ситуаций аналитика интересуют лишь относительные изменения равновесных концентраций частиц, и пренебрежение коэффициентами активности, как правило, не меняет общей картины. Что мы знали из этой главы? ° Понятие константы равновесия [основные уравнения (6.12), [6.15)]— стр.
279 ° Расчеты с использованием констант равновесий — стр. 280 ° Использование Поиска решений [Ехсе1) для решения квадратных уравнений — стр. 283 ° Общий подход к расчетам равновесных концентраций; уравнения материального баланса и электронейтральности — стр. 290 ° Активности и коэффициенты активности [основное уравнение [6.19)]— стр. 299 ° Термодинамические константы равновесия [основное уравнение [6.22)]— стр. 305 Задачи Расчеты химических равновесий 1. Вещества А и В взаимодействуют по уравнению А+  — С + 13. Константа равновесия равна 2,0 1О', Если исходные концентрации А и В составляют 0,30 и 0,80 М соответственно, чему будут равны концентрации А, В, С и 13 в условиях равновесия? зов Общий подход к расчетам химических равновесий 8. 9.
10. 2. з. 7. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ А и В взаимодействуют по уравнению А+ В 2С. Константа равновесия равна 5,0 1Оь. Если исходные концентрации А и В составляют 0,40 и 0,70 М соответственно, чему будут равны концентрации А, В и С в условиях равновесия? Константа диссоциации салициловой кислоты С,Н4(ОН)СООН по первой ступени равна 1,0. 1О-з. Рассчитайте степень ее диссоциации (в',4) в 1,0 1О-з М растворе. Диссоциацией по второй ступени пренебречь (см. также задачу 25 ниже).
Константа диссоциации синильной кислоты НСХ равна 7,2 10 'с. Рассчитайте степень ее диссоциации (в '.4) в 1,0 10-' М растворе. Рассчитайте степень диссоциации салициловой кислоты (см. задачу 3), если раствор содержит также 1,0 1О-з М салицилата натрия. Сероводородная кислота Н В диссоциирует по ступеням. Константы диссоциации равны 9,1 10 з и 1,2 1О и соответственно. Напишите уравнение полной диссоциации сероводородной кислоты и рассчитайте константу этого равновесия.
Ионы Рез' и СгзО~ ~взаимодействуют по уравнению бре" + СгзОТ + 14Н' = = бре'+ 2Сгз'+ 7Н О. Константа равновесия этой реакции равна 1 1О'т. Рассчитайте равновесные концентрации железа и хрома во всех указанных формах, если смешать по 10 мл 0,02 М раствора К Сг О в 1,14 М НС! и 0,12 М РеЗО4 в 1,14 М НС1. Запишите уравнения материального баланса: а) для насыщенного раствора В!2ЗЗ, б) для раствора ХазБ.
Запишите уравнения материального баланса и электронейтральности для 0,100 М раствора [Сд(ХН )4]С! . Проверьте, правильно ли записаны следующие выражения с точки зрения уравнений электронейтральности и материального баланса: а) [ХО ] = (Н'] — (ОН-] для 0,2 М раствора НХО; б) (СН СООН] = 0,2 — (Н+] ь (ОН ] для 0,2 М раствора СН СООН; В) [НзСз04] = 0,1 — (Н']+ (ОН-] — [Сз04 ] для 0,1 М раствора Н С 04,. г) [НСХ] = [ОН ] — (Н'] для 0,1 М раствора КСХ; Д) [НзРО4] = з([ОН-] — [Н'] — (НРО4 ] — 3(Н,РО4]) для 0,1 М раствора Ха,Р04' е) [НЗО4] = 0,2 — (Н'] — [ОН-] для 0,1 М раствора Н,БО4 (предполагая, что диссоциация НзЗО4 на Н' и НЗО~ протекает полностью). Запишите уравнения материального баланса для насыщенного водного раствора Вар, содержащего Р-, НР, НР и Ваз'.
задачи 1 2. Запишите уравнение материального баланса для водного раствора Наз(Р04)г 13. Рассчитайте рН 0,100 М раствора уксусной кислоты, используя уравнения материального баланса и электронейтральности. Ионная сила 14. Рассчитайте ионную силу следующих растворов: а) 0,30 М !ЧаС!, б) 0,30 М ХазЯ04, в) 0 30 М 1ЧаС!+ 0 20 М Кз304, г) 0 20 М А!з (804)з+ 0,10 М ЫазБ04.
18. Рассчитайте ионную силу следующих растворов: а) 0,20 М ХпБ04, б) 0,40 М МяС1п в) 0 50 М 1 аС!з, г) 1,0 М КзСгзОп д) 1,0 М Т1(ХОз)з + 1,0 М РЬ(ХОз) г АКТИВНОСТЬ 1 8. Рассчитайте коэффициенты активности ионов 1ча' и С!- в 0,00100 М растворе )ЧаС1. 17. Рассчитайте коэффициенты активности каждого иона в растворе, содержащем 0,0020 М )ч аз$04 и 0,0010 М А1з(304)з. 1 8. Рассчитайте активность иона )ЧОз в 0,0020 М растворе КХО . 19. Рассчитайте активность иона СгО~~ в 0,020 М растворе Ха Сг04. Термодинамические константы равновесий 20.
Запишите выражения термодинамических констант следующих равновесий: а) НС)ч = Н'+ СХ- б) ХНз+НзО-!ЧН4+ОН 21. Рассчитайте рН 5,0 10 ~ М раствора бензойной кислоты: а) вводе, б) в присутствии 0,05 М Кзе04. Задачи для решения при помощи электронных таблиц 22. Не обращаясь к компакт-диску, составьте электронную таблицу с программой расчета коэффициентов активности по уравнению (6.20). Сравните ее с приведенной на компакт-диске. Для проверки правильности выполните вычисления, используя обе таблицы.
23. Рассчитайте коэффициенты активности ионов К" и ЯО~ ~для данных из примера 6.16, пользуясь электронной таблицей с компакт-диска для расчетов по уравнению (6.20). Сравните полученные результаты с рассчитанными вручную и приведенными в ответе к примеру. 24. Рассчитайте коэффициенты активности для данных из примера 6.17, пользуясь электронными таблицами с компакт-диска для расчетов по уравнениям (6.19) и (6.20). Сравните полученные результаты с рассчитанными вручную и приведенными в ответе к примеру. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ 25.
Рассчитайте концентрацию х из данных задачи 3 (см. выше), используя программу Ехсе1 Поиск решения. В задаче требуется решить квадратное уравнение. 26. Решите задачи с 16 по 19, используя программу Ехсе1. Рекоменд емая лите а Химическое равновесие 1. А. Е Вап), СЬет!си! ЕуийЬНит.
Хечч г'ог)с: Натрет Бг Ко~и, 1966. 2. Т. К.. В1ас)гЬпгп, ЕдшаЬПит: А СЬетаоу о!'Бо!иг!олв. Хечч 'г'огас: Но)г, КшеЬагг апг) 91гшвгоп, 1969. Э. Е Х. ВпГ)ег. юлгс Е9ийЬПит. А МаГ)геша11са1 Арргоас)г. Кеайп8, МА: АгЫ1- воп-%ев1еу, 1964. 4. б. М, Р)еск, юл!с Ег7иГ!ГЬгГа !л Бо!ивол. Хечч г'ог1с Но!Г, К)пейагт апг1 %'1пвгоп, 1966.
5. Н. Рте)вег апб 0, Регпапг1о, тол!с ЕдийЬНа т Ала!упса! СЬет!вггу. Хеч~ г'ог)г: ТЬг1!еу, 1963. 6. А. Е. Маг!ел апб К. Е Мосека)Г)в, тЬе РеГегтГлаг!ол ало! Е!ве оГБГаЫ!!О Соля!ил!в. Хечч 'г'огрс 'ч'СН, 1989. Метод последовательных приближений 7. 8. Вгечгег, Бо!чгл8 РгоЫетв т Ало!упса! СЬет!вггу. Хетч 'г'ог)г: %11еу, 1980.
Активность 8. С. %. 1)ач1ев, тол Аввос!аг!ол, 1.опдоп: Впиеггчогг)г, 1962. 9. Х. К)е11апб, «1пг)1ч)бпа! Асбчйу Сое16с1епгв ог" 1опв 1п Аг)пеона Во!пбопв», Х Ат. СЛет. Бос., 59 !1937) 1675. 1 О. К. 8. Р1ггег, АсгТчГгу СоефсГелгв т Е!ее!го!уге Бо!и!Гола, 2ы ег). Воса Кагоп, Р): СКС Ргевв, 1991. 1 1. РС.
Мегег, «Тгчо-Рагатпегег 1ЗеЬуе-Нпс1ге1 Арргохппагюп Гог Фе Еча!пагюп от Меап Асг1ч1гу Сое171с1епгв от 109 Е1есгго!угев», Ала!. СЬил. Асга, 136 !1982) 363. Глава 7 КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ Кислота дает три побочных эффекта. Улучшает хорошую память, сокращает короткую память, а третий я забыл Тимоти Лера Кислотность или основность раствора часто является важным условием для протекания химической реакции. Для сохранения рН раствора на необходимом уровне нужно использовать соответствующие буферы. Кроме того, закономерности установлений кислотно-основных равновесий важны для понимания процессов кислотно-основного титрования и влияния кислотности на химические реакции, например, на реакции комплексообразования и осаждения. В гл.
6 мы обсуждали фундаментальные положения о константах равновесия. Объектами рассмотрения этой главы будут различные расчеты, связанные с кислотно-основными равновесиями, включая слабые кислоты и основания, гидролиз солей слабых кислот и оснований, буферы, полиосновные кислоты и их соли, а также физиологические буферные растворы. В первую очередь приведем обзор известных кислотно-основных теорий и основных концепций рН. 7Л.
Кислотно-основные теории Для объяснения и классификации кислотных и основных свойств веществ было предложено несколько кислотно-основных теорий. Вы, возможно, хорошо знаете теорию Аррениуса, которая применима только к водным растворам (см. работу ьХ Ат. СЬет. Яос., 36 (1912) 3531, в которой изложены впечатления Аррениуса о трудностях, с которыми принимали его теорию). Другие теории являются более общими и применимы к другим растворителям. Давайте обсудим наиболее распространенные кислотно-основные теории.
Теория Аррениуса: Н+ и ОН- В 1894 г. Аррениус, будучи аспирантом, предложил теорию (за что получил Нобелевскую премию), согласно которой кислота — это вещество, которое диссоциирует в воде (частично или полностью) с образованием ионов водорода (образующих с молекулами растворителя ионы гидрония Н О'): НА+ НгО = НэО + А 312 КИСЛСТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ Основание диссоциирует в воде с обркюваиием гидракеид-ионов.
Слабые (частично диссоциированные) основания обычно диссоциируют следующим образом: В+Н О =ВН'+ОН а сильные основания, такие как гидроксиды металлов (например, ХаОН), диссоциируют в соответствии с общим уравнением: М(ОН)„— + М"" -ь пОН Совершенно очевидно, что эта теория ограничена только теми случаями, когда в качестве растворителя выступает вода. Теория сольвосистеян катионы и анионы растворителя В 1905 г. Франклин предложил концепцию кислот и оснований, основанную на представлении об ионизации растворителя с образованием катионов и анионов, например, 2НзО = НзО'+ ОН- или 2ХНз = ХН 4 + ХН з .
Кислотой называется вещество, которое способствует образованию кислотного катиона растворителя, основанием — вещество, которое способствует образованию оснбвного авиона растворителя. Так, ХН4С! является сильной кислотой в жидком аммиаке (подобно НС! в воде: НС! + Н О = НзО'+ С1-), тогда как ХаХНз в аммиаке— сильным основанием (подобно ХаОН в воде); при ионизации этих соединений образуются соответственно катионы и анионы растворителя. Зтанол ионизируется следующим образом 2СзНзОН = СзНзОН" -ь СзНзО-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
