подготовка к контрольной работе 1
.pdf
растворимость осадка, представляющего собой соль слабой двухосновной кислоты, рассчитывают по формуле:
S(MAn) = [M 2+] =
= |
K |
|
|
|
|
[H |
+ |
] |
|
|
|
|
|
[H |
+ |
] |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
S |
(MAn) 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
K |
a |
(H |
|
|
An) |
K |
a |
(H |
|
An) |
K |
a |
|
(H |
|
An) |
||||
|
|
2 |
2 |
|
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По соответствующей формуле находим концентрацию ионов водорода, создаваемую слабой уксусной кислотой. Для этого используем формулу:
[H |
+ |
] = |
K |
a |
(СH COOH) с(1/1СH COOH) |
||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
= |
1,82 10 |
−5 |
0,1 =1,35 10 |
−3 |
моль/л |
||
|
|
|
|
||||||
=
Подставляем числовые данные в формулу для расчета растворимости:
S(CaC2O4 )= 
2,3 10 |
−9 |
[1 |
+ |
|
(1,35 10 |
−3 |
) |
|
|
|
+ |
|||
5,4 10 |
−5 |
|
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
(1,35 |
|
−3 |
2 |
|
|
10 |
) |
|
|||
|
|
||||
5,6 10 |
−2 |
5,4 10 |
−5 |
||
|
|
||||
]
=2,5 10−4моль/л
Сравним полученную растворимость с растворимостью CaC2O4 в
чистой воде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 · 10 −5 |
|
S( CaC |
2 |
O |
4 |
)= 2,3 10−9 |
моль/л |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Таким образом, растворимость осадка оксалата кальция в уксусной |
||||||||
кислоте увеличилась в |
2,5 10−4 |
|
= 5 раз. |
|
|
|||
|
5 10−5 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
Задача № 12. Рассчитать растворимость осадка AgI в 1 моль/л
растворе NH3 .
|
|
|
|
|
K |
S |
(AgI) = 8,3 10 |
−17 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
Ag(NH |
|
+ |
|
|
3 |
|
) |
|
= K |
|
K |
|
=1,7 10 |
7 |
|
1 |
3 |
) |
= 2,1 10 ; β Ag(NH |
3 |
2 |
1 |
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Решение. В растворе AgI в присутствии NH3 |
наряду с реакцией |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
AgI Ag + + I− |
|
|
|
|
|
(1) |
|||||
протекают конкурирующие реакции комплексообразования ионов серебра с аммиаком, ступенчатые константы устойчивости которых К1 и К2
соответственно:
Ag + + NH3 Ag(NH3)+ ;
|
|
|
|
|
+ |
|
[Ag(NH3) |
+ |
] |
||
K |
|
[Ag(NH |
|
) |
] = |
|
|||||
1 |
3 |
2 |
|
+ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
[Ag |
] [NH |
3 |
] |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ag(NH3) + + NH3 Ag(NH3)2 + ;
|
|
|
|
|
+ |
|
[ Ag(NH3 )2 |
+ |
] |
|
|
|||||
K |
|
[ Ag(NH |
|
) |
] = |
|
|
|
||||||||
2 |
3 |
2 |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
[ Ag(NH |
3 |
) |
] |
[NH |
3 |
] |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При этом равновесие реакции (1) сдвигается вправо, и растворимость осадка увеличивается.
С учетом концентраций всех форм, в которых катион присутствует в растворе,
+ |
+ |
] |
c(M) = [M |
] + [ML |
+
[ML |
+ |
|
|
2 |
|
]
,
где L – лиганд, образующий комплексы (в нашем случае NH3),
растворимость осадка рассчитывают по формуле:
S(MAn) = [An] = 
K |
|
(MAn) (1 + K |
L + К K |
|
2 |
+ + К |
K |
|
... K |
|
n |
) |
S |
2 |
L |
2 |
n |
L |
|||||||
|
1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
При концентрации аммиака 1 М |
можно |
принять, что |
L = NH3 = c(NH3 ). Подставляем числовые |
значения |
и рассчитываем |
растворимость AgI: |
|
|
S(AgI) =
8,3 10 |
−17 |
3 |
1 +1,7 10 |
7 |
2 |
) |
|
(1 + 2,1 10 |
|
1 |
≈ 3,8∙0 −5 моль/л
Сравним полученную растворимость с растворимостью AgI в чистой
воде:
S(AgI) = |
8,3 10 |
−17 |
|
Таким образом, растворимость
|
9,1∙10 −8 моль/л |
осадка иодида серебра в растворе с
концентрацией 1 моль/л увеличилась в
3,8 10 |
−5 |
|
|
9,1 10 |
−8 |
|
= 4,2∙102 раз.
Задача № 13. Салициловая кислота образует с ионами Cu 2+ и Fe 3+
в кислой среде комплексы [CuSal+] и [FeSal]2+ c константами устойчивости
+ |
) |
β(CuSal |
= 1012 и
β( FeSal |
2+ |
) |
|
= 1016 , соответственно. Концентрация
какого иона металла, не связанного в комплекс, будет меньше, если концентрация комплексов в растворе равна 0,01 М?
Решение. Запишем уравнения реакций комплексообразования и выражения для констант устойчивости комплексов:
Cu 2+ + Sal − CuSal +, β( CuSal+ ) = [CuSal+] [Cu2+] [Sal−]
Fe 3+ + Sal − FeSal 2+,
|
2+ |
|
[FeSal |
2+ |
] |
|
|||
β( FeSal |
) = |
|
|
||||||
|
[Fe |
3+ |
] [Sal |
− |
] |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
или в общем виде:
β( MSal) = |
[MSal] |
|
|
|
[M] [Sal] |
Как следует из уравнений реакций комплексообразования, при диссоциации комплексов образуется равное число молей металла и комплексообразователя, т.е. [M] = [Sal], поэтому равновесную кон-
центрацию металла, не связанного в комплекс, можно рассчитать по формуле:
M = |
MSal |
|
β |
||
|
Подставляем числовые значения:
|
2 |
+ |
|
10 |
−2 |
[Cu |
] = |
|
|||
|
|
|
12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
=10 |
−7 |
|
моль/л; [Fe3+ ] = |
10−2 |
|
=10−9 моль/л. |
|
|
16 |
|||
|
10 |
|
|
|
Таким образом, концентрация не связанных в комплекс ионов железа в растворе будет меньше, чем концентрация не связанных в комплекс ионов меди.
|
Задача № 14. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов меди |
Cu2+ |
в 0,001 М растворе ее комплекса с 8-гидроксихинолином |
[Cu(C9H6NO)] + ; lg β[Cu(C9H6NO)+ ] =12.
Решение. Запишем уравнение реакции комплексообразования меди с
8-гидроксихинолином и выражение для константы устойчивости :
Cu 2+ |
+ C9H6NO − Cu(C9H6NO) + |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
[Cu(C |
H |
6 |
NO) |
+ |
] |
|
|||||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
||||||||||||
β[Cu(C |
H |
6 |
NO) |
] = |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|||||
9 |
|
|
|
|
[Cu |
2 |
+ |
] [C |
|
H |
6 |
NO |
] |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Как следует из уравнения реакции комплексообразования, при
диссоциации комплекса образуется равное число молей металла и комплексообразователя, т.е. [Cu 2+] = [C9H6NO−], поэтому для расчета равновесной концентрации ионов меди воспользуемся формулой (1) (разд. 5.3) из задачи №15, обратив внимание на то, что в условиях задачи
константа устойчивости задана как логарифм, т.е. lg β[Cu(C9H6NO) |
+ |
] , |
|||
|
|||||
следовательно, |
β[Cu(C9 H6 NO) |
+ |
12 |
|
|
|
] =10 . |
|
|
||
Находим |
равновесную концентрацию ионов Сu2+: |
|
|
||
|
2+ |
|
10 |
−3 |
[Cu |
] = |
|
||
|
|
12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
= 3,3 10 |
−7 |
|
моль/л