ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА ПАРАМЕТРОВ РАВНОВЕСНЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ

П р и м е р 1. Вычислить произведение растворимости гидроксида магния, если растворимость его в 1 дм³ воды равна 0,0120 г.

Р е ш е н и е. Находим молярную концентрацию Mg(OH)₂

Молярная масса гидроксида магния M(Mg(OH)₂) =58,34 г/моль.

Поэтому

58,34 г в 1 дм³ раствора - 1 моль/дм³

0,012 г в 1 дм³ раствора - Х моль/дм³

Х = 0,012^.1/58,34 = 2,06^.10 моль/дм³.

При диссоциации гидроксида магния из каждой молекулы образуется один ион магния и два гидроксид-иона, следовательно, их концентрации:

[Mg²⁺] = [Mg(OH)₂] = 2,6^.10^-4 моль/дм³;

[OH^-] = 2[Mg(OH)₂] = 2^.2,6^.10^-4 моль/дм³.

Произведение растворимости находим по приближённой формуле (10): ПР(Mg(OH)₂) = [Mg²⁺]^.[OH^-]² (10)

ПР(Mg(OH)₂) = 2,06^.10^-4.(4,12^.10^-4)² = 35^.10^-12 = 3,5^.10^-11.

О т в е т: ПР(Mg(OH)₂) = 3,5^.10^-11.

П р и м е р 2. Вычислить растворимость PbCl₂ в воде, если ПР(PbCl₂) = 2,4^.10^-5.

Р е ш е н и е. Уравнение ионизации соли PbCl₂ = Pb²⁺ + 2Cl^-.

Mолярные концентрации соли и ионов обозначим через X:

[PbCl₂ ] = X; [Pb²⁺ ] = X; [Cl^-] = 2X.

Подставляем молярные концентрации ионов в уравнение (10):

ПР(PbCl₂) = [Pb²⁺]^.[Cl^-]² =2,4^.10^-5 = X(2X)² = 4X²

моль/дм³

Молярная масса PbCl₂ = 278,13 г/моль; отсюда его растворимость равна

S(PbCl₂) = 3,9^.10^-2.278,13 = 10,86 г/дм³

О т в е т: S(PbCl₂) = 10,86 г/дм³.

П р и м е р 3. Выпадет ли осадок, если смешать 30 см³ 0,003 моль/дм³ раствора К₂CrO₄ и 20 см³ 0,0002 моль/дм³ раствора AgNO₃ (ПР(Ag₂СrO₄)=8,8^.10^-13 - справочная величина)?

Р е ш е н и е. Рассчитаем концентрации веществ в растворе после смешивания. Зная, что концентрации растворов обратно пропорциональны их объёмам, т.е.

с(K₂CrO₄)₁/c(K₂CrO₄)₂ = V(K₂CrO₄)₂/V(K₂CrO₄)₁

где подстрочные индексы 1 и 2 обозначают концентрации и объёмы растворов до и после смешивания, соответственно находим:

с(K₂CrO₄) = 30^.0,003/50 = 1,8^.10^-3 моль/дм³;

c(K₂CrO₄) = 20^.0.0002/50 = 0,8^.10^-4 моль/дм³.

Концентрации ионов соответственно равны:

[CrO₄^2-] = 1,8^.10 моль/дм³; [Ag⁺] = 0,8 моль/дм³,

отсюда ПР(Ag₂CrO₄) = [Ag⁺]^2.[CrO₄^2-] = 8,8^.10^-13.

Произведение реальных концентраций ионов в растворе (2)

[Ag⁺]^{2 .}[CrO₄^2-] = (0,8^.10^-4)^2.1,8^.10^-3 = 1,22^.10^-11

превышает произведение растворимости, следовательно, осадок выпадает.

О т в е т: осадок выпадает.

2.4. ЗАДАНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ№ 1.

 

З А Д А Н И Е № 1.

 

1. Дайте определение понятиям "качественная реакция", "селективность реакций", "чувствительность реакции" (предел обнаружения). Какие реакции называются общими, специфическими, частными?

2.Составьте уравнения реакций в ионной и вещественной формах:

а) кислотно-основного;

б) окислительно-восстановительного (в кислой среде);

в) комплексообразовательного взаимодействий исходных веществ (Y) с реагентами (Z) (табл.1).

 

Таблица 1

Варианты задания № 1

 

Тип ре- ак	Исходное вещество (Y)
ции
а б в	HSCN HCOOK CuSO4	H2SO4 AsH3 CdSO4	Na3HPO4 TiCl3 HgCl2	HNO3 Na2S AgF2	CH3COOH Na2C2O4 Cu(NO3)2	HCOOH HCOOH CoCl2	NaHCO3 H2C2O4 NiSO4	H3PO4 HCN AgNO3	H2C2O4 KCN ZnCl2	HClO4 CH3CHO CoSO4
Реагенты (Z)
а б в	NaOH HClO NH3	NH4OH NaClO4 KSCN	Ca(OH)2 K2Cr2O7 Na2S2O3	KOH H2O2 NaCN	Ba(OH)2 KMnO4 NaH4SCN	RbOH HNO3 NH4CN	LiOH KClO3 NH3	KOH Cl2 KCN	NaOH HBrO NaSCN	NH4OH O2 NH4OH

 

З А Д А Н И Е № 2

 

1.Дайте общие (методика проведения) и сравнительные (преимущества, недостатки, область применения) характеристики дробного и систематического методов качественного анализа.

 

2.Что такое маскирование иона, как она осуществляется? Какие методы разделения ионов применяются в аналитической химии?

 

3.Составте обоснованную схему систематического обнаружения трёх катионов (X), (Y) и (Z), (табл.2) в растворе неизвестного состава. Укажите последовательность выполнения всех операций разделения, выделения и обнаружения. Напишите уравнения соответствующих реакций и укажите условия их проведения.

 

Таблица 2

Варианты задания № 2

X,Y,Z
X Y Z	K+ Sr2+ Cu2+	Na+ Ca2+ Cd2+	NH4+ Al3+ Pb2+	Mg2+ Cr3+ Hg22+	Ba2+ Fe Ag	NH4+ Ni2+ Hg22+	K+ Sr2+ Fe2+	Mg2+ Ca2+ Mg2+	NH4+ Co2+ Bi3+	Na+ Zn2+ Ag+

З А Д А Н И Е № 3

 

1.Что такое групповой реагент, какие требования предъявляются к нему?

2.Укажите принадлежность катиона и аниона, составляющих вещество (YZ) (табл.3) к определённым аналитическим группам. Дайте общие характеристики этих групп ионов, укажите групповые реагенты.

3.Приведите уравнения и условия группового осаждения катионов и обнаружения анионов, составляющих вещество (YZ) (табл.3).

 

 

З А Д А Н И Е № 4

1.Дайте определение кислоты и основания в соответствии с протолитической теорией Бернстеда-Лоури.

2.Что такое активность и коэффициент активности? Каким образом можно увеличить коэффициент активности?

3.Вычислите рН, рOH и молярные концентрации этих ионов в растворе вещества (X), если в (Y) см³ раствора содержится (Z) г вещества (табл.4).

 

Таблица 4

Варианты задания № 4

 

XYZ
X Y Z	HCl 0,200	KOH 0,250	NaOH 0,280	HNO3 0,320	HI 0,040	H2SO4 0,008	HBr 0,010	KOH 0,150	NaOH 0,180	H2SO4 0,100

З А Д А Н И Е № 5

1.Приведите формулировку закона действия масс для равновесных систем. Какое практическое применение он имеет в аналитической химии? Напишите выражения для констант диссоциации орто-фосфорной кислоты и водного раствора аммиака.

2.Как влияет концентрация электролита на его степень диссоциации? К какому эффекту приводит действие "одноимённого иона"? Приведите примеры.

3.Вычислить рН и равновесные концентрации ионов вещества (Y) в растворе с общей молярной концентрацией (Z) (табл.5).

 

Таблица 5

Варианты задания 5

 

№	Вещество (Y)	Молярная концентрация (Z), моль/дм3
	Муравьиная кислота Гидроксид аммония Синильная кислота Пиперидин Молочная кислота Анилин Бензойная кислота Гидразин Миндальная кислота Диэтиламин	0,1000 0,0200 0,0300 0,0250 0,0400 0,0010 0,0050 0,0080 0,0150 0,0320

 

З А Д А Н И Е № 6

1.Какую реакцию имеют растворы следующих солей: FeCl₂, СH₃COOK,Bi(NO₃)₃, (NH₄)₂CO₃,HCOONH₄.Напишите уравнения реакций гидролиза этих солей в молекулярной ионной формах. Какими способами можно усилить и подавить гидролиз этих солей?

2.Рассчитайте константу и степень гидролиза соли (Y) в растворе с молярной концентрацией (Z) (табл.6).

 

Таблица 6

Варианты задания 6

 

№	Вещество (Y)	Молярная концентрация (Z), моль/дм3
	CH3COONa HCOOK AgNO3 C6H5СOONa KCN NH4Cl NaF KNO2 NH4NO3 C6H5COOK	0,1000 0,0500 0,0200 0,0100 0,0250 0,0400 0,2000 0,0600 0,0300 0,0150

 

3.Вычислите рН раствора, полученного смешиванием равных объёмов 0,0200 моль/дм³ растворов веществ (Y) и (Z) (табл.7).

 

Таблица 7

Варианты задания 6

№	Вещество (Y)	№	Вещество (Z)
	Муравьиная кислота Азотная кислота Бензойная кислота Соляная кислота Уксусная кислота Пикриновая кислота Бромоводородная кислота Синильная кислота Серная кислота Фтороводородная кислота		Анилин Этиламин Пиперидин Аммиак Фенилгидразин Гидразин Диметиламин Гидроксид лития Пиридин Бутиламин

 

З А Д А Н И Е № 7

1.Объясните механизм действия аммонийного и ацетатного буферного растворов при взаимодействии их компонентов с соляной кислотой и гидроксидом натрия.

2.Какова буферная ёмкость раствора, содержащего (X) моль соли и (Y) моль кислоты (или основания) в 1 дм³, составляющих буферную смесь (Z) (табл.8)?

 

Таблица 8

Варианты задания 7

 

Количество моль соли (Х)	Количество моль кислоты (или основания) (Y)	Буферная смесь (Z)
0 0,0100 1 0,0200 2 0,0250 3 0,0500 4 0,1000 5 0,2000 6 0,2500 7 0,3000 8 0,5000 9 1,0000	0 0,0100 1 0,0200 2 0,0250 3 0,0500 4 0,1000 5 0,2000 6 0,2500 7 0,3000 8 0,5000 9 1,0000	0 Ацетная 1 Аммонийная 2 Формиатная 3 Аммонийная 4 Бензоатная 5 Аммонийная 6 Ацетатная 7 Аммонийная 8 Формиатная 9 Аммонийная

 

3.Как изменится рН аммонийного буферного раствора с концентрацией компонентов 1 моль/дм³ при добавлении к 1 дм³ его (Y) моль вещества (Z) (табл.9)?

 

Таблица 9.

Варианты задания 7

 

Количество моль вещества (Y)	Вещество (Z)
0 0,1000 1 0,0800 2 0,0600 3 0,0500 4 0,0250 5 0,0200 6 0,0150 7 0,0100 8 0,0050 9 0,0010	0 KOH 1 HCl 2 NaOH 3 HNO3 4 KOH 5 H2SO4 6 NaOH 7 HI 8 H2SO4 9 KOH

З А Д А Н И Е № 8

1.Поясните на примерах влияние одноимённого иона, "солевого эффекта" и действия кислот на растворимость малорастворимых осадков.

2.Сформулируйте правило произведения растворимости. Приведите примеры дробного осаждения и поясните на чём оно основано.

3.Выпадет ли осадок, если к 1 дм³ раствора AgNO₃ с концентрацией 0,001 моль/дм³ прибавить 500 см³ раствора реагента (Y) с молярной концентрацией (Z) (табл.10)?

Таблица 10

Варианты задания 8

 

Реагент (Y)	Молярная концентрация (Z), моль/дм3
0 Na3AsO3 1 KBr 2 MgI2 3 HCl 4 KCN 5 Na3PO4 6 Mg2SO4 7 K2Cr2O7 8 (NH4)2CrO4 9 SrCO3	0 0,0100 1 0,0200 2 0,0250 3 0,0300 4 0,0400 5 0,0050 6 0,0060 7 0,0025 8 0,0150 9 0,0010

3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

Приступая к выполнению заданий контрольной работы №2,студент должен проработать по рекомендуемой литературе следующие вопросы:

-сущность гравиметрического анализа, классификация методов в гравиметрии;

-требования, предъявляемые к реакциям, осадкам, выбору осадителя и его количеству;

-влияние различных факторов на растворимость осадков, явления соосаждения и окклюзии;

-образование кристаллических и аморфных осадков, их свойства;

-техника общих операций гравиметрического метода (растворение, осаждение, фильтрование, промывание, высушивание и прокаливание осадков);

-область применения и возможности титриметрических методов анализа, их классификации;

-стандартные вещества и предъявляемые к ним требования;

-рабочие и стандартные растворы, способы их приготовления и стандартизации, условия хранения;

-фактор эквивалентности и расчёт молярной массы эквивалента вещества;

-способы фиксирования точки стехиометричности;

-индикаторы, общая характеристика (интервал перехода, показатель титрования), предъявляемые к ним требования, механизм изменения окраски индикаторов;

-построение и анализ кривых титрования, выбор индикатора;

-расчёт результатов анализа.