Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Ярославцев А.А. Сборник задач и упражнений по аналитической химии учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

10.82 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 256 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

именный ион, и обозначают искомые	концентрации	че- \
рез х. Если расчеты выполняются	приближенно.,	то

обычно исходные концентрации тех ионов, концентрации которых после введения второго электролита сильно уве личиваются, в расчет не принимают.

П р и м е р 6. Определить концентрацию ионов водо

рода в 0,1 н. уксусной кислоте,		в 1 л которой	содержит
ся 8,2 г безводного ацетата натрия.
Решение.	Напишем уравнения диссоциации		уксусной
кислоты и ацетата натрия:
	СН3СООН ^ ± Н + +	СН3СОО-
	CH3 COONa ^ ± N a + +	С Н 3 С О О -
Видно,	что у этих двух электролитов ион С Н 3 С О О -

одноименный. Сначала определим концентрацию ацета та натрия:

8,2:82 = 0^1 моль\л,

где 82 — молекулярный вес CH3 COONa.

Составим уравнение закона ионного равновесия для уксусной кислоты:

	[Н+1 [СНзСОО-]
	[СНзСООН]	д и t c •
Выясним числовые значения всех имеющихся в фор
муле	величин: [Н+] — искомая величина,		которую обоз
начим	через х; [СНзСОО- ] равна	сумме	концентраций

этого иона в растворах уксусной кислоты и ацетата на трия. Первую концентрацию можно не принимать в рас чет, потому что она по сравнению со второй очень мала, так как уксусная кислота слабая и диссоциирована очень мало, а 0,1 н. раствор ацетата, как всякий раствор малой концентрации большинства солей, ионизирован очень хорошо. Поэтому [СН3 СОО_ ] можно принять равной его концентрации в 0,1 н. растворе ацетата натрия. Эту кон центрацию мы найдем, помножив концентрацию CH3 COONa на степень диссоциации, взятую из таблиц

(для 0,1 н. растворов	солей типа А+В~).	Следовательно,
[ С Н з С О О - ]	= 0,1 • 0,86 == 0,086	молъ\л,

где 0,86 — кажущаяся степень диссоциации солей типа А+В~, выраженная не в .процентах, а в частях от целого;

[СН3 СООН] = 0,1 моль/л по	условию, а	/Сд и со=\|1.8-Ю- 5
(из таблиц).
Таким образом, после подстановки		всех величин в
формулу будем иметь:
JC-0,086 • = 1 , 8 - 1 0 ~ 5 ;	х = 2 , Ы 0 ~ 5	моль\л.
0,1

При менее точных расчетах можно не учитывать ка жущуюся степень диссоциации введенного электролита, принимая ее за единицу. Тогда решение примера еще бо лее упрощается:

j = 1,8-10~5 , откуда л г ^ 1 , 8 - 1 0 - 5 .

Ответ получается несколько отличающимся от пре дыдущего, но достаточной для большинства случаев точ ности.

П р и м е р 7. Во сколько раз изменится кажущаяся степень диссоциации 0,1 М раствора уксусной кислоты, если в 1 л ее растворить 8,2 г безводного ацетата натрия (изменения объема от введениясоли не учитывать) ?

Решение. Сначала найдем степень диссоциации 0,1 М раствора уксусной кислоты так, как это показано в при мере 4, или взяв готовую величину из таблиц. Определим [СНзСОО~] в растворе после прибавления СНзСООЫа, как это было сделано в предыдущем примере. Опреде лим а 0,1 М раствора кислоты, содержащего 0,1 моль/л ацетата натрия:

	2,1-10—5 -Ю0		„	,
а = = _ :		0,1	= 2 , Ы 0 _ 2 = 0,021%.
		0,1
Разделив	а	0,1 М	раствора	уксусной	кислоты
(~1,4%) на найденную величину, получим
	1,4:0,021 = 6 7		раз (уменьшение).
З а д а ч и
П р и м е ч а н и е .		Если для решения		задач требуются данные
о величинах а,	/Сдисс, растворимости, которые отсутствуют				в условии

задачи, следует пользоваться таблицами в приложении или справоч ной литературой. Степень диссоциации веществ в растворах малой концентрации, если в условии задачи нет определенных данных, счи тать равной 100%.

1. Сколько грамм-ионов Н+ и О - получится в ре зультате полной диссоциации 1 моль соляной кислоты?

2. Сколько	грамм-ионов		Na+ и С1~ получится в							ре
зультате полной	диссоциации		2	моль	хлорида				натрия?
3. Сколько	грамм-ионов		Н+ и		S04		2 ~	получится			в
результате полной диссоциации				1 моль		серной			кислоты?
4. Сколько	грамм-ионов Ва2 + и				О Н -			получится			в
результате полной диссоциации				1 моль			гидроокиси			ба
рия?
5. Сколько	грамм-ионов		А 1 3 + и		S 0 4		2 _	получится			в
результате полной диссоциации 0,01 моль							сульфата алю
миния?
6. Сколько	грамм-ионов		Na+ и Р 0 4			3 ~		получится			в
результате полной диссоциации 0,5 моль								фосфата		нат
рия?
7. 'Сколько	молей	хлорида		бария			получится			при
соединении 0,5 г-ион Ва2 + с 1 г-ион О - ?
8. Сколько молей хлорида свинца получится при
соединении 0,02 г-ион РЬ2 + с 0,04 г-ион					С1_ ?
9. Сколько	молей	фосфорной			кислоты				получится
при соединении 0,3 г-ион		Н+ с 0,1 г-ион			Р 0 4 3 ~ ?					при
10. Сколько	молей фосфата			кальция			образуется
соединении 0,6 г-ион Са2 + с 0,4 г-ион					Р О 3 - ?

11.Эффективная концентрация Н+-ионов в 1 н. рас творе соляной кислоте 0,78 г-ион/л. Определить кажу щуюся степень диссоциации НС1.

12.Определить кажущуюся степень диссоциации сульфата меди в 0,1 М растворе, если эффективная кон

центрация сульфат-иона в нем 0,04 г-ион/л.

13.Концентрация Н+-иона в растворе, содержащем 3,65 г НС1 в 1 л, равна 0,00009 г-ион/мл. Чему равна ка жущаяся степень диссоциации НС1?

14.Определить кажущуюся степень диссоциации гид роокиси аммония в 1,028 М растворе, если эффективная

концентрация	ОН- -ионов	в нем 0,004112	г-ион/л.
15. Чему равна эффективная концентрация				Н+-ионов
в 3%-ном растворе уксусной кислоты, если			а = 0,6%?
16. Чему	равна	эффективная	концентрация
СН3 СОО_ -иона	в 0,001 М растворе уксусной			кислоты,
если а=12,4%?
17. Сколько граммов Н+-иона содержится				в 100 мл
0,1 М растворов соляной и уксусной кислот?

18. Сколько граммов ионов Н+, С 1 _ и недиссоциированных молекул НС1 содержится в 500 мл 1 М рас твора?

19.	Сколько граммов Ыа+-иона содержится					в 500 мл
2 М раствора едкого натра, если			а=.60%?
20.	Имеются одинаковые объемы 0,1 М растворов
УКСУСНОЙ И СИНИЛЬНОЙ КИСЛОТ. Где				б о Л Ь Ш е Н+-ИОНОВ?			Во
сколько раз?
21.	Сколько граммов и грамм-ионов Ва2 +					содержит
ся в 250 мл насыщенного раствора сульфата						бария?
22.	Определить	концентрацию		(в	г-ион/л	и	г/л)
Са2 + -иона в насыщенных при 20° С растворах:						а) гидро
окиси	кальция; б)	сульфата	кальция;		в)	карбоната
кальция?

23. Написать уравнение диссоциации муравьиной кислоты. Составить для нее выражение закона ионного равновесия, обозначив концентрации частиц формула ми, заключенными в квадратные скобки.

24.Выполнить задание, аналогичное условию задачи 23, для диссоциации сероводородной кислоты (I и II сту пени) .

25.То же, для гидроокисей аммония, магния и алю

миния.

26.То же, для карбоната магния, хлорида свинца и сульфата алюминия.

27. Определить		константу		диссоциации		уксусной
кислоты,	если кажущаяся степень				диссоциации		ее в
0,2 М растворе 0,95%.
28. Кажущаяся степень диссоциации 0,001 М раство
ре муравьиной кислоты 36,8%. Чему равна						К т с	с	ки
слоты?
29. Определить /(дисс азотистой кислоты,						если	в	ее
0,1 М растворе а = 6,6%.
30. По величине а раствора синильной кислоты опре
делить /(дисс ЄЄ.
31. Определить		Ктсс	Н 2 С 0 3	по I	ступени	в	0,1	М
растворе	( а = 0 , 2 % ) .
32. Хлорноватистая			кислота	в 0,2	М растворе		имеет

а= 0,053%. Чему равна/Сдисс?

33.Подчиняется ли уксусная кислота закону ионно го равновесия, если известно, что а ее растворов различ ной молярности имеет значения (в % ) :

Ма

1	0,4
0,5	0,6
0,1	1,36

34. Кажущаяся степень диссоциации растворов соля ной кислоты различной молярности равна (в %'):

м	о
1	78
0,5	86
0,1	92
0,01	99,7

Подчиняется ли соляная кислота закону ионного равно весия?

35. Вычислить Ддисс гидроокиси аммония по кажу щейся степени диссоциации:

Мос, %

1	0,43
0,5	0,60
0,1	1,34
36. Можно ли говорить	о константе диссоциации

(и почему), если известно, что кажущаяся степень диссо циации растворов имеет следующие значения:

о(в частях

Мот целого)

1,0	0,73
0,5	0,795
0,1	0,92
0,01	0,966

37. Найти эффективную	концентрацию Н+-ионов в
0,6 М раСТВОре уКСуСНОЙ	КИСЛОТЫ, ПрИНЯВ /Сдисс =

=1,8- Ю-5 .

38.Найти эффективную концентрацию ионов Н+ и

ЫОг~ в 0,2 М растворе азотистой кислоты, взяв в табли це /Сдисс (см. приложение). •

39. Как изменится концентрация ОН_ -ионов в 0,2 М

гидроокиси аммония, если		его разбавить водой в 5 раз?
40. Во сколько раз изменится концентрация Н+-ионов
в 1 М растворе	муравьиной кислоты			при разбавлении
водой в 4 раза?
41. Сколько граммов ионов Н+ и НСОО~ содержится
в 250 мл 0,5 М раствора муравьиной				кислоты?
42. Сколько	граммов	ОН~-ионов		содержится в
100 мл 0,05 М раствора гидроокиси			аммония?
43. Найти кажущуюся		степень	диссоциации 0,1 М
раствора муравьиной кислоты.

44.Как изменится кажущаяся степень диссоциации 0,1 М раствора синильной кислоты при'разбавлении во дой в 10 раз?

45./Сдиос НС10 равна 4 - Ю - 8 . Найти кажущуюся сте пень диссоциации растворов кислоты следующих кон центраций: 1 М; 0,5 М; 0,1 М; 0,05 М.

46.Рассчитать степень диссоциации 0,1 М раствора

сероводорода по I и I I ступеням исходя из /СД И С с.

47.Как будет меняться кажущаяся степень диссоциа ции 0,1 М раствора гидроокиси аммония при разбавле нии водой до концентраций (в моль/л): 0,05; 0,02; 0,01; 0,008; 0,001?

48.Построить кривую зависимости кажущейся сте пени диссоциации 0,1 М раствора уксусной кислоты от разбавления.

49.Определить концентрацию Н+-ионов в 0,1 М рас творе муравьиной кислоты, содержащем 3,4 г формиата натрия в 1 л.

50.	Чему равна концентрация Н+-ионов в 1 М раство
ре уксусной кислоты,			содержащем		в	100 мл 0,41 г без
водного ацетата		натрия?
51. К 100 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты приба
вили	100 мл раствора ацетата				натрия,		содержащего
1,64 г	безводной	соли. Определить концентрацию Н+-
ионов в полученном растворе.
52.	В мерную колбу на 500 мл ввели 4,10 г безводного
ацетата натрия		и 63,6 мл		раствора		уксусной		кислоты
(пл. 1,040 г/см3).		Какую концентрацию Н+-ионов имеет
раствор, полученный			разведением		содержимого			колбы
водой до метки?
53.	Определить		кажущуюся		степень		диссоциации
0,2 М раствора		муравьиной кислоты,				в 250 мл которого
содержится 1,7 г формиата				натрия.

54.2,05 г безводного ацетата натрия растворили в мерной колбе на 250 мл в 0,5 М растворе уксусной кис лоты. Колбу долили до меткитем же раствором. Какова кажущаяся степень диссоциации полученного раствора?

55.Во сколько раз изменится кажущаяся степень диссоциации 0,05 М раствора уксусной кислоты, если к 100 мл его прибавить 0,082 г безводного ацетата натрия?

56.Во сколько раз изменится кажущаяся степень диссоциации муравьиной кислоты, если к 400 мл 0,5 М раствора прибавить Щ0 мл раствора формиата натрия, содержащего 3,4 г соли?

57. Определить кажущуюся степень диссоциации рас

творов, один из которых содержит			в 1 л 3,4 г		аммиака
и 2,68 г хлорида аммония,		а второй — 6,8 г аммиака и
2,68 г хлорида	аммония.
58. Найти	кажущуюся	степень	диссоциации		азотис
той кислоты в 0,05 М растворе, содержащем				6,9 г нитри
та натрия в 1 л, если кажущаяся			степень	диссоциации
его в этом растворе равна 88%?

59.Какую концентрацию ацетата натрия нужно соз дать в 0,1 М растворе уксусной кислоты, чтобы понизить кажущуюся степень диссоциации ее до 0,05%?

60.Сколько граммов ацетата натрия следует раство рить в 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты, чтобы кажущуюся степень диссоциации ее сделать равной 0,05%?

Г. РАВНОВЕСИЕ В НАСЫЩЕННЫХ РАСТВОРАХ

Равновесие в насыщенном растворе вещества над его осадком подчиняется закону, который называется прави


лом произведения растворимости: в насыщенном									раство
ре малорастворимого			электролита			при	установившемся
равновесии	произведение			концентраций			ионов	есть		вели
чина постоянная,		называемая			константой			произведения
растворимости,		или произведением				растворимости:
		П Р А Л = [ А + ] - [ В - ] л ,
где П Р А т	в л — константа			произведения			растворимости
вещества	A m B n ;	[А+] и (В - ] — концентрации						ионов		в на
сыщенном	растворе;		m	и п — количества				атомов		или
атомных групп в молекуле данного вещества.
Этому	закону подчиняются				только малорастворимые
вещества.	Степень диссоциации					насыщенных			растворов

веществ, имеющих очень малую концентрацию, обычно считают равной 100%.

ПР данного вещества, вычисляют, перемножая кон центрации ионов в насыщенном растворе, возведенные в


соответственную		степень.		Концентрации ионов,		которые
должны	быть выражены			в г-ион/л, определяют		из вели
чины растворимости данного					вещества.
Растворимость		вещества			есть наибольшее	количество
граммов	его, которое		может раствориться при данной
температуре в 100 г			растворителям

Для перехода от растворимости к молярной концент рации необходимо сначала узнать, сколько граммов дан ного вещества содержится в 1 л насыщенного раствора. Для этого, допуская незначительную неточность, умно жают растворимость на 10. Чтобы определить молярность насыщенного раствора, следует найденную вели чину разделить на молекулярный вес растворенного ве щества.

П р и м е р 1. Определить концентрации ионов Ag+ и Вг~ в насыщенном растворе AgBr исходя из его раство римости.

Решение. В таблице находим, что растворимость AgBr при 20° С равна 1-10~5 г в 100 г воды. Определим молярность насыщенного раствора:

	М =				Ь Ю - 5 - 1 0		,
	М =				—	= 5,3-10		МОЛЬ\Л.
					188
Так как AgBr диссоциирует на один									ион Ag+ и один
Вг _ , концентрация каждого иона равна									5,3 - Ю - 7		г-ион/л.
П р и м е р		2. Определить					n P A g B r .	найдем: концент
Решение.		Аналогично предыдущему						найдем: концент
рация	Ag+ и В г -				в насыщенном растворе					AgBr	равна
5,3-10~7 г-ион/л				каждого. Напишем уравнение диссоциа
ции:
					A g B r ^ ± A g + + B r -
Из уравнения					следует:
	П Р А ? В г	=	[ A g + ] [-Br- ] =				(5,3.10-7 )2 =		2,8 - Ю - 1 3 .
П р и м е р			3.		Определить		ПРА ё 2 с2 о,-		Растворимость
A g 2 C 2 0 4 равна			3,27-10"3.
Решение.		Определим молярность насыщенного раство
ра Ag 2 C 2 0 4 :
					3 , 2 7 - Ю - 3 - 1 0			4	моль/л.
	^ A g s c , 0 l			=	i o l		= 1 . 0 7 6 - Ю - 4		моль/л.
Из уравнения диссоциации оксалата								серебра
				A g 2 C 2 0 4 ^ ± 2 A g + + C 2 o \| -
видно,	что	концентрация				С2 04 2 --иона,			выраженная в
г-ион/л,	в насыщенном растворе равна								его	молярности,
а концентрация				Ag+ — в два раза больше,						т. е. 1,07бХ
X10—4-2 = 2,15-10—4 г-ион/л.						Отсюда

n P A g 2 C l 0 l = № ] 2 [ С 2 0 2 - ] = ( 2 , 1 5 - Ю - 4 ) 2 1 , 0 7 6 - Ю - 4 = 5 . 1 0 - 4

П р и м е р 4. Определить концентрацию ионов Ag+ и С 2 0 4 2 - в насыщенном растворе оксалата серебра исходя

из nPAg2c2o<-

Решение. Обозначим молярность насыщенного раство ра оксалата серебра через х. Тогда аналогично предыду щему концентрация С 2 0 4 2 -- иона будет также равна х г-ион/л, а концентрация Ag+-HOHa 2х. Подставив эти обозначения в выражение ПР, имеем

	n P A g 2 c 2 0 l	= ( 2 ^ = 4 ^ .
Взяв ПРдЯ 2 с2 о4 из таблицы,			получим	окончательную
расчетную	формулу: 4х3	= 5- Ю - 1 2 . Решив,			найдем	х=
—1,077-10~4	М. Этой	же	величине,	выраженной		в
г-ион/л, равна концентрация С2 04 2 -"-иона,				а	концентра

ция Ag+-HOHa — в два раза больше, т. е. 2,15• Ю - 4 г-ион/л. П р и м е р 5. Определить растворимость оксалата се

ребра исходя из произведения растворимости.

Решение. Как и в предыдущем примере, сначала опре делим молярность насыщенного раствора серебра, а за тем умножим найденное значение на молекулярный вес оксалата серебра. Так как растворимость рассчитывают не на литр, а на 100 г воды, разделим массу на 10:

1,077-10~4 -304	„	,	г/100.
10	= 3 , 2 7 - 1 0 ~ 3
			'

На произведении растворимости основано решение очень важных задач, касающихся возможности выпаде ния осадка при смешивании растворов. Решая подобные задачи, сначала определяют создающиеся после смеше ния растворов концентрации осаждающихся ионов. Затем найденные концентрации перемножают. Полученное про изведение сравнивают с произведением растворимости вещества, выпадающего в осадок. Если произведение концентраций нонов окажется много больше ПР, то оса док выпадает.

П р и м е р	6. Выпадает ли		осадок	при	смешении
10 мл 0,02	н. раствора	СаС12	с 5 мл	0,1 н.	раствора
К 2 Сг0 4 ?	Из уравнения	реакции
Решение.	Из уравнения	реакции

СаС1 2 + К 2 С г 0 4 ^ ± С а С ' г 0 4 + 2КС1

видно, что для решения задачи нужно знать концентра ции ионов Са2 + и CrCu2 - . Переведем нормальные кон центрации в молярные:

0,02 н. СаС1 2 = 0 , 0 Ш ; 0,1 н. К 2 С Ю 4 = 0.05М.

Определим концентрации ионов после смешения рас творов:

	[ С а 2 - ] =	0 ' 0	М 0	6 , 7 - Ю - 3		г-иок/л,
		(10 +	5)
[СгО2 -]		0,05-5		1 , 6 7 - Ю - 2			г-аон\л.
		(Ю +	5)
Отсюда

6,7-10—3 -1,7-10~2			=	1 1 , 4 - Ю - 5 =		1,14- Ю - 4 .
Находим	в таблице:			ПРса сго,=2,3-10-2 . Так					как
1,14 - 10 _ 4 <2,3 - Ю - 2 ,		то осадок			выпасть		не	может,	ибо
полученный	после смешения раствор					будет		ненасыщен
ным. Чтобы	удобнее	сравнивать			числа,		имеющие		отри

цательные показатели степеней, преобразовываем эти числа так, чтобы показатели степеней стали одинаковы

ми. В данном случае 2 , 3 - Ю - 2 = 2 3 0 - Ю - 4 .				Сразу стано
вится видно, что 230-10-4 >1,14- Ю-4 .
В тех случаях,	когда	смешивают	резко различные
объемы растворов,	можно	допустить,	что	концентрация

раствора, взятого в большом объеме, практически не из менится от добавления к нему малого объема другого раствора. Например, если смешать 100 мл одного рас твора с 1 мл другого, то концентрация первого раствора практически не изменится, тогда как концентрация вто

рого раствора уменьшится	приблизительно в 100 раз.
Если в условии задачи	концентрации смешиваемых

растворов не указываются, а говорится, что они (или один из них) являются насыщенными, то концентрации

этих растворов находят	по П Р в таблице (см. пример 4,
стр. 58).	*
Задачи, связанные	с введением реактива в смесь

ионов, дающих с этим реактивом осадки, решают также по закону произведения растворимости. Из этого закона

вытекает: два иона,		находящиеся	в	растворе,		при введе
нии общего осаждающего реактива				будут		выпадать в
осадок	одновременно	только при	условии,		что их		концент
рации	относятся между собой как		величины		ПР		образую
щихся	осадков.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 256 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ