Комплексные Соединения (792032), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

То же упрощенно

K_Г(AgCl) = [Ag⁺_aq][Cl^-_aq] или K_Г(AgCl) = [Ag⁺][Cl^-]

Получившаяся величина (K_Г) носит название константы гидратации (в случае любых, а не только водных растворов – константы сольватации).

В рамках теории электролитической диссоциации равновесие в растворе AgCl записывается так:

AgCl_кр Ag⁺ + Cl^–

Соответствующая константа называется произведением растворимости и обозначается буквами ПР.

ПР(AgCl) = [Ag^B][Cl^A]

В зависимости от соотношения катионов и анионов в формульной единице выражение для константы сольватации (произведения растворимости) может быть разным, например:

для Ca(OH)2 Ca(OH)2кр Ca2+aq + 2OH-aq KГ = ПР = [Ca2+].[ OH-]2

для Ba3(PO4)2 Ba3(PO4)2кр 3Ba2+aq + 2PO43-aq KГ = ПР = [Ba2+]3.[ PO43-]2

Значения констант гидратации (произведений растворимости) некоторых малорастворимых веществ приведены в приложении 15.

Зная произведение растворимости, легко рассчитать концентрацию вещества в насыщенном растворе. Примеры:

1. BaSO_4кр Ba²⁺ + SO₄^2-

ПР(BaSO₄) = [Ba²⁺][SO₄^2-] = 1,8^.10^–10 моль²/л².

c(BaSO₄) = [Ba²⁺] = [SO₄^2-] = = = 1,34^.10^–5 моль/л.

2. Ca(OH)_2кр Ca²⁺ + 2OH^-

ПР[Ca(OH)₂] = [Ca²⁺][OH^-]² = 6,3^.10^–6 моль³/л³.

[OH^-] = 2[Ca²⁺] ПР[Ca(OH)₂] = [Ca²⁺]{2[Ca²⁺]}² = 4[Ca²⁺]³

c[Ca(OH)₂] = [Ca²⁺] = = = 1,16^.10^–2 моль/л.

Если при проведении химической реакции в растворе появляются ионы, входящие в состав малорастворимого вещества, то, зная произведение растворимости этого вещества, легко определить, выпадет ли оно в осадок.
Примеры:

1. Выпадет ли осадок гидроксида меди при добавлении 100 мл 0,01 М раствора гидроксида кальция к равному по объему 0,001 М раствору сульфата меди?

Cu²⁺ + 2OH^- Cu(OH)₂

Осадок гидроксида меди образуется, если произведение концентраций ионов Cu²⁺ и OH^- будет больше произведения растворимости этого малорастворимого гидроксида. После сливания равных по объему растворов общий объем раствора станет в два раза больше, чем объем каждого из исходных растворов, следовательно концентрация каждого из реагирующих веществ (до начала реакции) уменьшится вдвое. Концентрация в полученном растворе ионов меди

c(Cu²⁺) = (0,001 моль/л) : 2 = 0,0005 моль/л.

Концентрация гидроксид ионов –

c(OH^-) = (2^.0,01 моль/л) : 2 = 0,01 моль/л.

Произведение растворимости гидроксида меди

ПР[Cu(OH)₂] = [Cu²⁺][OH^-]² = 5,6^.10^–20 моль³/л³.

Произведение концентраций ионов в растворе

c(Cu²⁺)^.{ c(OH^-)}² = 0,0005 моль/л^.(0,01 моль/л)² = 5^.10^–8 моль³/л³.

Произведение концентраций больше произведения растворимости, следовательно, осадок выпадет.

2. Выпадет ли осадок сульфата серебра при сливании равных объемов 0,02 М раствора сульфата натрия и 0,04 М раствора нитрата серебра?

2Ag⁺ + SO₄^2- Ag₂SO₄

Концентрация в полученном растворе ионов серебра

c(Ag⁺) = (0,04 моль/л) : 2 = 0,02 моль/л.

Концентрация в полученном растворе сульфат-ионов

c(SO₄^2-) = (0,02 моль/л) : 2 = 0,01 моль/л.

Произведение растворимости сульфата серебра

ПР(Ag₂SO₄) = [Ag⁺]^2.[SO₄^2-] = 1,2^.10^–5 моль³/л³.

Произведение концентраций ионов в растворе

{c(Ag⁺)}^2.c(SO₄^2-) = (0,02 моль/л)^2.0,01 моль/л = 4^.10^–6 моль³/л³.

Произведение концентраций меньше произведения растворимости, следовательно, осадок не образуется.

[предыдущий раздел]

[содержание]

20.6. Степень превращения (степень протолиза, степень диссоциации, степень гидролиза)

Эффективность проведенной реакции оценивают обычно, рассчитывая выход продукта реакции (параграф 5.11). Вместе с тем, оценить эффективность реакции можно также, определив, какая часть наиболее важного (обычно наиболее дорогого) вещества превратилась в целевой продукт реакции, например, какая часть SO₂ превратилась в SO₃ при производстве серной кислоты, то есть найти степень превращения исходного вещества.

Пусть краткая схема протекающей реакции

А В

Тогда степень превращения вещества А в вещество В ( _А) определяется следующим уравнением

г де n_{прореаг}(А) – количество вещества реагента А, прореагировавшего с образованием продукта В,
а n_исходн(А) – исходное количество вещества реагента А.

Естественно, что степень превращения может быть выражена не только через количество вещества, но и через любые пропорциональные ему величины: число молекул (формульных единиц), массу, объем.

Если реагент А взят в недостатке и потерями продукта В можно пренебречь, то степень превращения реагента А обычно равна выходу продукта В

_В = _А

Исключение – реакции, в которых исходное вещество заведомо расходуется на образование нескольких продуктов. Так, например, в реакции

Cl₂ + 2KOH = KCl + KClO + H₂O

хлор (реагент) в равной степени превращается в хлорид калия и гипохлорит калия. В этой реакции даже при 100 %-ном выходе KClO степень превращения в него хлора равна 50 %.

Известная вам величина – степень протолиза (параграф 12.4) – частный случай степени превращения:

В рамках ТЭД аналогичные величины называются степенью диссоциации кислоты или основания (обозначатся также, как степень протолиза). Степень диссоциации связана с константой диссоциации в соответствии с законом разбавления Оствальда.

В рамках той же теории равновесие гидролиза характеризуется степенью гидролиза (h), при этом используются следующие выражения, связывающие ее с исходной концентрацией вещества (с) и константами диссоциации образующихся при гидролизе слабых кислот (K_HA) и слабых оснований (K_MOH):

Первое выражение справедливо для гидролиза соли слабой кислоты, второе – соли слабого основания, а третье – соли слабой кислоты и слабого основания. Все эти выражения можно использовать только для разбавленных растворов при степени гидролиза не более 0,05 (5 %).

Закон действующих масс, гомофазные реакции, гетерофазные реакции, твердофазные реакции, Константа автопротолиза (ионное произведение), константа диссоциации (ионизации), степень диссоциации (ионизации), водородный показатель, гидроксидный показатель, константа гидролиза, константа сольватации (произведение растворимости), степень превращения.

1. Перечислите факторы, смещающие химическое равновесие и изменяющие константу равновесия.

2. Какие факторы позволяют смещать химическое равновесие, не изменяя константу равновесия?

3. Составьте уравнения закона действующих масс для следующих обратимых реакций:

а) ZnO_т + H_2г Zn_т + H₂O_г; б) H_2г + CO_2г CO_г + H₂O_г; в) C_т + 2H_2г CH_4г;

г) 2NO_2г 2NO_г + O_2г; д) CO_г + H_2г CH₃OH_г; е) PbCO_3т PbO_т + CO_2г.

Укажите направление смещения равновесия в каждой из этих систем при увеличении давления.

1. В какую сторону сместится равновесие реакции COCl_2г CO_г + Cl_2г, если ввести в реакционную систему инертный газ (например, аргон) при а) постоянном объеме, б) постоянном давлении?

2. Смесь, состоящую из водорода (0,34 моль) и брома (0,22 моль), нагрели в сосуде объемом 1 л до 300 ^oС и выдержали при этой температуре до установления равновесия; равновесная смесь содержала 0,14 моль H₂. Определите равновесные концентрации бромоводорода и брома и значение константы равновесия этой реакции.

3. В водных растворах K₂CO₃, Na₂S, FeCl₃ и MgSO₄ устанавливаются равновесия:

CO₃^2- + H₂O HCO₃^- + OH^-; [Fe(H₂O)₆]³⁺ + H₂O [Fe(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺;
S^2- + H₂O HS^- + OH^-; [Mg(H₂O)₆]²⁺ + H₂O [Mg(H₂O)₅(OH)]⁺ + H₃O⁺.
Зная, что увеличение температуры приводит к смещению этих равновесий вправо, определите знак тепловых эффектов прямых реакций.
Предложите способы смещения этих равновесий в сторону исходных веществ.

1. Известно, что растворимость в воде азота и кислорода с ростом температуры уменьшается. Составьте уравнения обратимых процессов растворения этих газов. Какой тип растворения наблюдается в данном случае? Определите, эндотермическими или экзотермическими является такое растворение. Как зависит растворимость этих газов в воде от давления?

2. Необходимо приготовить раствор, содержащий в 1 л 0,5 моля NaCl, 0,16 моля KCl и 0,24 моля K₂SO₄. Как это сделать, имея в своем распоряжении только хлорид натрия, хлорид калия и сульфат натрия?

3. Определите степень протолиза уксусной, синильной и азотной кислот в децимолярном, сантимолярном и миллимолярном растворах.

4. Степень протолиза масляной кислоты в 0,2 М растворе равна 0,866 %. Определите константу кислотности этого вещества.

5. При какой концентрации раствора степень протолиза азотистой кислоты будет равна 0,2?

6. Сколько воды нужно добавить к 300 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты, чтобы степень протолиза кислоты удвоилась?

7. Определите степень протолиза бромноватистой кислоты, если в ее растворе pH = 6. Какова концентрация кислоты в этом растворе?

8. Водородный показатель раствора равен 3. Какова для этого должна быть концентрация а) азотной, б) уксусной кислоты?

9. Как надо изменить концентрацию а) ионов оксония, б) гидроксид-ионов в растворе, чтобы водородный показатель раствора увеличился на единицу?

10. Сколько ионов оксония содержится в 1 мл раствора при pH = 12?

11. Как изменится водородный показатель воды, если к 10 л ее добавить 0,4 г NaOH?

12. Рассчитайте концентрации ионов оксония и гидроксид-ионов, а также значения водородного и гидроксидного показателей в следующих водных растворах: а) 0,01 М раствор HCl; б) 0,01 М раствор CH₃COOH; в) 0,001 М раствор NaOH; г) 0,001 М раствор NH₃.

13. Используя значения произведений растворимости, приведенные в приложении, определите концентрацию и массовую долю растворенных веществ в растворе а) хлорида серебра, б) сульфата кальция, в) фосфата алюминия.

14. Определите объем воды, необходимой для растворения при 25 ^oС сульфата бария массой 1 г.

15. Чему равна масса серебра, находящегося в виде ионов в 1 л насыщенного при 25 ^oС раствора бромида серебра?

16. В каком объеме насыщенного при 25 ^oС раствора сульфида серебра содержится 1 мг растворенного вещества?

17. Образуется ли осадок, если к 0,05 М раствору Pb(NO₃)₂ добавит равный объем 0,4 М раствора KCl?

18. Определите, выпадет ли осадок после сливания 5 мл 0,004 М раствора CdCl₂ и 15 мл 0,003 М раствора KOH.

19. В вашем распоряжении имеются следующие вещества: NH₃, KHS, Fe, Al(OH)₃, CaO, NaNO₃, CaCO₃, N₂O₅, LiOH, Na₂SO₄^.10H₂O, Mg(OH)Cl, Na, Ca(NO₂)₂^.4H₂O, ZnO, NaI^.2H₂O, CO₂, N₂, Ba(OH)₂^.8H₂O, AgNO₃. Для каждого из этих веществ на отдельной карточке ответьте на следующие вопросы:

1) Каков тип строения этого вещества при обычных условиях (молекулярное или немолекулярное)?
2) В каком агрегатном состоянии находится это вещество при комнатной температуре?
3) Какого типа кристаллы образует это вещество?
4) Охарактеризуйте химическую связь в этом веществе.
5) К какому классу по традиционной классификации относится данное вещество?
6) Как это вещество взаимодействует с водой? Если оно растворяется или реагирует, то приведите химическое уравнение. Обратим ли этот процесс? Если обратим, то при каких условиях? Какими физическими величинами можно охарактеризовать состояние равновесия в этом процессе? Если вещество растворимо, то как увеличить его растворимость?
7) Можно ли провести реакцию этого вещества с хлороводородной кислотой? Если можно, то в каких условиях? Приведите уравнение реакции. Почему протекает эта реакция? Обратима ли она? Если обратима, то при каких условиях? Как увеличит выход в этой реакции? Что изменится, если вместо хлороводородной кислоты использовать сухой хлороводород? Приведите соответствующее уравнение реакции.
8) Можно ли провести реакцию этого вещества с раствором гидроксида натрия? Если можно, то в каких условиях? Приведите уравнение реакции. Почему протекает эта реакция? Обратима ли она? Если обратима, то при каких условиях? Как увеличит выход в этой реакции? Что изменится, если вместо раствора гидроксида натрия использовать сухой NaOH? Приведите соответствующее уравнение реакции.
9) Приведите все известные вам способы получения данного вещества.
10) Приведите все известные вам названия данного вещества.
При ответе на эти вопросы можно использовать любую справочную литературу.

Константы гидратации (произведения растворимости)

Приложение 15
некоторых малорастворимых сильных электролитов в водном растворе при 25 °С

Вещество	ПР	Вещество	ПР	Вещество	ПР
AgBr	5,3·10–13	CdS	6,5·10–28	MgSO3	3,0·10–3
AgBrO3	5,5·10–5	CoCO3	1,5·10–10	MgCO3	4,9·10–11
AgCH3COO	4,4·10–3	Co(OH)2	1,6·10–15	Mn(OH)2	2,3·10–13
AgCN	1,4·10–16	CoS	1,8·10–20	MnS	1,1·10–13
Ag2CO3	1,2·10–12	Cr(OH)2	1,0·10–17	NaIO4	3,0·10–3
Ag2C2O4	3,5·10–11	Cr(OH)3	1,1·10–30	Na2[SiF6]	2,8·10–4
AgCl	1,8·10–10	CsClO4	4,0·10–3	NiCO3	1,3·10–7
Ag2CrO4	1,1·10–12	CsIO4	4,4·10–3	Ni(OH)2	1,6·10–14
AgI	2,3·10–16	CuBr	6,6·10–9	NiS	9,3·10–22
AgIO3	3,2·10–8	CuCl	2,2·10–7	PbBr2	5,0·10–5
AgN3	2,9·10–9	CuI	1,1·10–12	PbCO3	3,6·10–14
AgNO2	3,1·10–10	Cu(OH)2	5,6·10–20	PbC2O4	7,3·10–11
Ag3PO4	1,8·10–18	Cu2(OH)2CO3	1,7·10–34	PbCl2	1,7·10–5
Ag2S	7,2·10–50	CuS	1,4·10–36	PbCrO4	2,8·10–13
Ag2SO3	1,5·10–14	Cu2S	2,3·10–48	PbF2	2,7·10–8
Ag2SO4	1,2·10–5	FeCO3	2,9·10–11	PbI2	8,7·10–9
Ag2Se	2,5·10–59	FeC2O4	2,1·10–7	Pb(N3)2	2,6·10–9
Ag2Te	4,7·10–52	Fe(OH)2	7,9·10–16	Pb(OH)2	5,5·10–16
Al(OH)3	5,7·10–32	Fe(OH)3	6,3·10–38	PbS	8,7·10–29
AlPO4	1,7·10–19	FeO(OH)	2,2·10–42	PbSO4	1,7·10–8
BaCO3	4,9·10–9	FePO4	1,1·10–26	RaSO4	4,3·10–11
BaC2O4	1,1·10–7	FeS	3,4·10–17	RbClO4	2,5·10–3
BaCrO4	1,1·10–10	FeS2	5,4·10–27	RbIO4	5,5·10–4
BaF2	1,7·10–6	Hg2Br2	7,9·10–23	Sb2S3	2,2·10–90
Ba2[Fe(CN)6]	3,0·10–8	Hg2Cl2	1,5·10–18	SnI2	8,3·10–6
Ba3(PO4)2	6,0·10–39	Hg2I2	5,4·10–29	Sn(OH)2	5,5·10–27
BaSO3	8,0·10–7	HgS	1,4·10–45	SnS	3,0·10–28
BaSO4	1,8·10–10	Hg2SO4	6,2·10–7	SrCO3	5,3·10–10
BiI3	8,1·10–19	K[B(C6H5)4]	2,3·10–8	SrC2O4	5,6·10–8
Bi2S3	8,9·10–105	KClO4	1,0·10–2	SrF2	2,5·10–9
CaCO3	4,4·10–9	KIO4	8,3·10–4	Sr(OH)2	3,2·10–4
CaC2O4	2,3·10–9	Li2CO3	1,9·10–3	SrSO4	2,1·10–7
CaF2	4,0·10–11	LiF	1,5·10–3	TlBr	4,3·10–6
Ca(OH)2	6,3·10–6	Li3PO4	3,2·10–9	TlCl	1,9·10–4
Ca3(PO4)2	1,0·10–25	MgCO3	7,9·10–6	TlI	6,6·10–8
CaSO3	3,2·10–7	MgC2O4	8,6·10–5	ZnCO3	5,3·10–11
CaSO4	3,7·10–5	MgF2	6,4·10–9	Zn(OH)2	3,0·10–16
CdCO3	2,5·10–14	Mg(OH)2	6,8·10–12	Zn3(PO4)2	9,1·10–33
Cd(OH)2	4,3·10–15	Mg3(PO4)2	3,9·10–26	ZnS	1,2·10–25

Характеристики

Список файлов учебной работы