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 5 67 / 257 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

П р и м е р	7. При каком соотношении				концентраций
ионов Sr2 + и В а 2 +		их сульфаты при введении иона				S04 2 ~
будут выпадать одновременно?
Решение.	Взяв	из таблиц	величины	П Р сульфатов,
найдем
	[Sr2+] з , 6 - Ю - 7		3,6 =- 3600.
	[Ва2+]	Ь 1 0 - ю	1 0 -
Следовательно,		сульфаты	стронция	и	бария	будут
выпадать из	раствора одновременно при				условии,		что
[Sr2 +]>[Ba2 +]	в 3600 раз. Если		>	3600, то из			рас

твора первым начнет выпадать сульфат стронция до тех пор, пока отношение концентраций ионов стронция и ба рия не станет равным 3600, после чего начнут одновре менно выпадать оба осадка. Если же ^ г 2 + ^ <ґ 3600, то

[Ва2+] ^

первым начнет выпадать в осадок сульфат бария, и это будет продолжаться опять до тех пор, пока отношение

[Sr2 + ]	„			„ .
не достигнет той же величины, при которой оба
[Ва2+]
осадка станут выпадать одновременно.
П р и м е р	8. Раствор содержит		ионы бария	и строн
ция, концентрации которых		равны	(в г-ион/л):	[Ва2 +] =
= 0,0003 и [Sr2 +]=1. Какой		осадок	будет выпадать из
раствора первым при постепенном прибавлении				раствора

К 2 Сг0 4 ?

Решение. Воспользовавшись таблицами, найдем

ПРваСгО. 2,3-10

Отношение		концентраций		ионов	в	растворе	равно
3-10~4	=3300 .	Это	значит:	отношение		концентраций
1
ионов	много меньше, чем отношение				П Р осадков. В оса
док первым станет выпадать хромат бария.
Не	менее важен		вопрос о том, как будет протекать
процесс осаждения			в зависимости от условий, например
в зависимости		от среды раствора. И этот вопрос					решает

ся на основании произведения растворимости. Часто при ходится сталкиваться с расчетами, связанными с осажде нием катионов сероводородом. Обычно встречаются за дачи следующих типов: а) определение концентрации

катиона, оставшегося неосажденным при данной кон центрации иона водорода; б) определение возможности осаждения одного катиона в присутствии другого; в) оп ределение концентрации ионов водорода в растворе, из которого необходимо практически полно осадить данный катион.

Решая подобные задачи в случае двухвалентных ка тионов, пользуются формулой

		n P M e S	_ ' * i * 2 [ H a S ]
		[Ме2+] —		[Н- 1	J 2
где nPMes — произведение				растворимости			сульфида
двухвалентного катиона;			К\ и Лг — константы				первой и
второй ступеней		диссоциации			сероводорода;		[H2 S]—
молярная	концентрация			сероводорода в		насыщенном
растворе,	моль/л;	[Ме2 + ] — концентрация				осаждаемого

двухвалентного катиона при установившемся в растворе

равновесии, г-ион/л; [H+J — концентрация ионов	водоро
да в растворе, из которого ведется осаждение,	г-ион/л.
Так как К\, К2, [H2 S] в насыщенном растворе	величи

ны постоянные, их произведение можно вычислить зара

нее и подставить в числитель отношения. Тогда		формула
примет более простой вид:
n p M e s	1,08-10—23
[ М е 2 + ] ~	[ Н + ] 2
Подставляя заданную концентрацию ионов		водорода

и ПР осаждаемого вещества, можно определить концент рацию катиона, оставшегося неосажденным при данных условиях. С другой стороны, подставляя заданную кон центрацию катиона, можно определить необходимую для полного осаждения данного катиона концентрацию иона водорода.

На основании правила произведения растворимости можно также решать очень важные для аналитика воп росы о возможности превращения одного осадка в дру гой и о необходимых для этой цели концентрациях реак

тивов.
П р и м е р	9. При какой наименьшей концентрации
NaCl можно	превратить осадок AgBr в осадок AgCl?
Решение.	Образование осадка AgCl по уравнению
	AgBr + NaC 1 i ± AgC 1 + NaBr

будет происходить, если [Ag+][Cl]>nPA g ci. Так >как раст вор над осадком AgBr насыщен, то в нем

	[Ag+]	= 1 / ' П Р 7 ^ ; = = 5 > 7 . 1 О - 7 .
П Р А б с і = і 1 , 7 - Ю - 1 0		(из таблиц). Подставив		эти данные
в приведенную формулу, найдем
	1	7 - Ю - 1 0	z-ионіл.
	[С Г ] =	= 3- Ю - 4
	5,7- Ю - 7
Такое	же значение будет иметь [NaCl],			выраженная
в моль/л.	Если '[NaCl] окажется ниже		найденной величи

ны, то даже частичное превращение бромида серебра в хлорид невозможно. Чтобы быстрее сместить равновесие превращения AgBr в AgCl, найденную концентрацию необходимо увеличить в 10—100 раз и удалять из раство ра накапливающиеся ионы брома.

За д а ч и *

1.Написать математическое выражение П Р хлорида серебра; сульфата кальция, сульфида меди.

2.Написать математическое выражение П Р бромида серебра, сульфата бария, сульфида никеля, карбоната кальция.

3.Написать математическое выражение П Р хлорида свинца, хромата серебра, иодида ртути, фосфата каль ция.

4. Написать математическое	выражение П Р сульфа
та серебра, фосфата алюминия,	сульфида мышьяка.

5.Чему равна молярная концентрация насыщенного раствора BaS03 , если его растворимость 0,02?

6.Чему равна молярная концентрация насыщенного раствора PbSC>4, растворимость которого при данных ус ловиях 4,1 • Ю - 3 ?

7.Найти молярную концентрацию насыщенного рас твора ВаСг0 4 , если его растворимость 3,4- Ю - 4 .

8.Чему равна молярность насыщенного раствора SrS04, растворимость которого 1,14-10~2?

9. Чему равна концентрация (в г-ион/л) ионов Ag+ и С 1 _ в насыщенном при 20° С растворе AgCl, раствори мость которого 1,5-10~4?

* Растворимость во всех задачах выражена в граммах на 100 г растворителя.

10. Определить концентрацию (в г-ион/л) ионов С а 2 + и S04 2 ~ в насыщенном растворе CaS04 , если его раство римость 0,2.

11.	Чему	равна	концентрация				(в г-ион/л)	ионов С а 2 +
и С г 0 4	2 _ в насыщенном				растворе		СаСг0 4 , если считать
его растворимость 2,34 и не учитывать некоторую									непол
ноту диссоциации?
12.	Осадок карбоната				кальция		взбалтывали		продол
жительное		время	с		водой.		Найти концентрацию
(в г-ион/л)		ионов Са2 +		и С 0 3 2 ~		в получившемся			раство
ре, если растворимость				С а С 0 3		при данной		температуре
1,3-ю-3 .

13.Растворимость BaS04 2,3-10~4. Определить ПР .

14.Определить ПРсасо3- Его растворимость 1,3-Ю- 3 .

15.Найти nPMgco3. Растворимость 2,6710- 2 т

16.Определить nPAgci, если его растворимость при 25° С 1,86-Ю-4 .

17.Определить ПРрьсі2, если его растворимость при некоторых условиях 0,445.

18. Определить nPAg 2 crO„ если его растворимость

2,6-Ю-3 .

19.Чему равно nPzn (OH)2 , если известно, что при не которых условиях его растворимость 2,2- Ю - 5 ?

20.Чему равно ПРРЬВГ2 , если его растворимость 0,427?

21.Определить ПРАЗА, если его растворимость 2- Ю - 5 .

22.Определить ПРдг 2 со3 , если его растворимость при 25° С 3,5; Ю-3 .

23.	Определить		степень насыщенности раствора *
CaS04 , в котором концентрация Са2 + равна 0,008								г-ион/л.
24.	Концентрация			Mg2+-HOHa в растворе M g C 0 3 рав
на 3 - Ю - 3 г-ион/л.			Определить			степень	насыщенности
раствора.
25.	Раствор	PbS04		содержит		1,5-Ю- 4 г-ион/л		S04 2 ~.
Определить степень насыщенности						раствора.
26.	Раствор	SrCr04			содержит	6 - Ю - 3 г-ион/л		С г 0 4 2 _ .
Будет	ли увеличиваться				его концентрация		при встряхи

вании с осадком хромата стронция?

27. Какова степень насыщенности раствора Ag2Cr04 , содержащего 1 • Ю - 4 г-ион/л С г 0 4 2 _ ? .

* Под степенью насыщенности раствора подразумевается указа ние о том, является ли данный раствор ненасыщенным, насыщенным или пересыщенным (см. задачи 23—44).

28.	Раствор Ag2 Cr2 07 содержит 7,4-10~3 г-ион/л					Ag+.
Какова степень насыщенности			раствора?
29.	Концентрация Ag+ в		растворе		Ag 3 As0 4	равна
2,5 • 10—5 г-ион/л.		Определить	степень	насыщенности рас
твора.
30.	Какова	степень насыщенности			раствора Ag 3 P0 4 ,
в котором концентрация Р 0 4 3 ~ 1,6- Ю -				5	г-ион/л?

31.Определить концентрации ионов (в г-ион/л) в на сыщенном растворе В а С 0 3 по ПР .

32.Определить концентрацию ионов в насыщенном растворе CaS04 .

33.Определить концентрацию ионов, в насыщенном растворе BaS04 по ПР .

34.Сколько грамм-ионов Ag+ содержится в 1 л на сыщенного раствора веществ: AgCl, AgBr, Agl?

35.Определить концентрацию ионов в насыщенном растворе РЬС12 .

36.	Сколько грамм-ионов Ag+ и С г 0 4 2 ~ содержится		в
1 л насыщенного раствора Ag2 Cr0		4 ?	по
37.	Определить растворимость	карбоната цинка

ПР.

38.Определить растворимость оксалата магния по ПР.

39.Определить растворимость РЬС12 по ПР.

40.Определить растворимость CaF2 по ПР .

41.	В	каком	насыщенном		растворе — AgCl		или
РЬС12	— содержится больше хлора				(в г-ион/л)? Во сколь
ко раз?
42. Имеются два насыщенных раствора: сульфата и
фосфата		свинца. В каком		из них	концентрация	ионов
свинца (в г-ион/л)			больше? Во сколько раз?
43. Исходя из ПР, определить, какое вещество имеет
большую		растворимость		С г ( О Н ) 3 или Zn(OH)2 .			Во
сколько раз?
44. Сколько граммов S2 _ -noHa содержится в 100							мл
насыщенных растворов CuS				и As2 S3 ?
45.	К	10 мл 0,01 М раствора СаС12 прибавили				10	мл

0,01 М раствора H 2 S0 4 . Выпал ли осадок?

46. Смешали одинаковые объемы 0,02 н. растворов

SrCl2	и К 2 Сг0 4 . Выпал ли осадок?
47.	К Ю мл 0,01 н. раствора	ВаС12 прибавили 5 мл
0,1 н. раствора Na2 S04 . Выпал ли осадок?
48.	Выпадет ли осадок, если к	100 мл 0,001 н. раство

ра РЬС12 прибавить 1 мл 0,001 М раствора H2 S04 ?

49.	Выпадет ли осадок, если к 100 мл 0,01 М раство
ра СаС12 прибавить одну каплю H 2 S 0 4		(пл. 1,080)?
50.	К 100 мл 0,05 н. раствора A g N 0 3	прибавили 5 ка
пель раствора НС1 (пл. 1,018). Выпал ли осадок?
51.	Выпадет ли осадок, если к 3 объемам 0,01 н. рас
твора	C a ( N 0 3 ) 2 прибавить 2 объема	0,1 н.	раствора
(NH 4 ) 2 C0 3 ?
52.	К Ю объемам 0,1 н. раствора ZnS04		прибавили

1 объем сероводородной воды. Выпал ли осадок?

53.К 50 мл 0,2 М раствора CuS04 прибавили 5 мл се роводородной воды. Выпал ли осадок?

54.Выпадет ли осадок, если к 15 мл 0,02 н. раствора SrCl2 прибавить 5 мл гипсовой воды?

55.Смешали одинаковые объемы насыщенного рас твора РЬС12 и гипсовой воды. Выпал ли осадок?

56.Из раствора нитрата свинца свинец осадили суль фатом натрия. Осадок отфильтровали. Выпал ли осадок карбоната свинца, если к 10 объемам фильтрата приба вили 1 объем 0,2 н. раствора карбоната аммония?

57.Чему равно отношение концентраций ионов бария

и стронция в растворе, если при введении в него S 0 4				2 _ -
ионов оба сульфата	стали осаждаться одновременно?
58. При каком	соотношении	концентраций	S 0 4 2 _	и
С г 0 4 2 ~ прибавление	к раствору	Р Ь 2 + вызовет	одновре

менное выпадение в осадок обоих ионов?

59.Раствор содержит ионы хлора и брома, концент рация которых 0,01 г-ион/л. Какой осадок выпадет из раствора от прибавления одной капли разведенного раствора соли серебра?

60.Какой осадок начнет выпадать первым, если к

раствору, содержащему в одинаковой концентрации Р Ь 2 +

и Ва2 +-ионы,	прибавить незначительное					количество
Сг04 2 ~-ионов?		раз	концентрация		одного	из ионов
61. Во сколько
Са2 + или Sr 2 +	должна быть больше, чтобы при введении
в него иона С 0 3 2 -		образовались		одновременно оба кар
боната?
62. Раствор	содержит		ионы С 2	0 4 2 _	и С г 0 4 2 _ . Концент

рация какого иона должна быть больше и во сколько раз, чтобы осаждение оксалата и хромата свинца началось одновременно?

63. Концентрация Вг~-иона в растворе в 10000 раз больше концентрации 1_ -иона. Какой ион будет осаж даться первым при введении в раствор Ag+-HOHa?

3—1180

64. Раствор	содержит	Ва2 +-иона в	100 раз меньше,
чем Sr2 +-HOHa.	Какой осадок будет выпадать первым			при
введении в раствор Сг04		2 _ -иона?	0,1 г-ион/л.
65. Концентрация Ва2 +-иона равна				При

какой концентрации РЬ2 +-иона хроматы обоих ионов вы падут из раствора одновременно?

66. Концентрация	504 2 ~-иона в	растворе	равна
0,01 г-ион/л. При какой	концентрации	Сг042 ~-иона	осад

ки сульфата и хромата выпадут одновременно, если ввес ти в раствор Ва2 +-ион?

67.В 100 мл раствора содержится по 1 г СаС12 и Sr(NC>3)2. Какой осадок выпадет из раствора от прибав ления к нему незначительного количества карбоната нат рия?

68.К 50 мл раствора, содержащего 0,05 г Са(ЫОз)2 и 0,5 мг хлорида бария, прибавлена одна капля концент рированной серной кислоты. Выпадут ли осадки и если выпадут, то в какой последовательности?

69.При какой .наименьшей концентрации сульфата натрия возможно превращение хромата свинца в его сульфат?

70.Осадок оксалата кальция требуется перевести в

карбонат. При какой наименьшей t концентрации соды возможно это превращение?

71.При какой концентрации хлорида натрия возмож но превращение роданида серебра в хлорид?

72.Требуется хромат стронция превратить в сульфат. Какой реактив и в какой наименьшей концентрации по требуется для этой цели?

73.Сульфат стронция требуется перевести в карбонат. При помощи какого реактива и в какой наименьшей кон центрации можно выполнить это превращение?

74.На смесь сульфатов кальция, стронция и бария действуют раствором соды высокой концентрации. Что произойдет с осадком? Почему?

75.Сколько РЬ2 + -иона (в г-ион/л) останется неосажденным при пропускании сероводорода через раствор,

содержащий 0,3 г-ион/л			Н+-иона *?
* Решая эту и последующие задачи, исходить из					того,	что	осаж
дение иона считается		полным, если его		концентрация в		растворе
меньше .10~4 г-ион/л.		Осаждение невозможно, если			концентрация
неосажденного	иона	больше	1 г-ион/л.	Осаждение	возможно		при
любой концентрации Н+-иона, если ее вычисленная					величина		ока
жется больше	10 г-ион/л.

76.Определить концентрацию Сс12 + -иона в растворе после осаждения сероводородом, если концентрация Н+- иона 0,4 г-ион/л.

77.Раствор с концентрацией Н+-иона 0,3 г-ион/л со держит Fe2 + - и Си2 +-ионы. Что осадится после насыщения раствора сероводородом?

78.Раствор с концентрацией Н+-иона 0,05 г-ион/л со держит Cd 2 + - и №2 + -ионы. Что осадится из раствора се роводородом?

79.Можно ли осадить сероводородом Fe2 +-HOH из

раствора, в котором концентрация Н+-иона				0,2	г-ион/л}
80. Можно ли практически полно осадить сероводо
родом Cd2 +-HOH из раствора, в котором				концентрация
Н+-иона 0,5	г-ион/л?
81. Раствор, в		котором	. концентрация		Н+-иона
0,5 г-ион/л,	содержит	РЬ2 +- и	Сс12+-ионы.	Концентрация

какого иона и во сколько раз будет больше после осаж дения сероводородом, если считать, что концентрация Н+-иона в процессе осаждения остается постоянной?

82. Раствор содержит Sn2 + и РЬ2 + -ионы. Какого иона останется неосажденным больше и во сколько раз, если

концентрация Н+-иона во время		осаждения	сероводо
родом 0,2	г-ион/л?
83. При	какой • наибольшей	концентрации	Н+-иона

можно практически полно осадить из раствора Zn2 +-HOH сероводородом?

84.Какова должна быть наибольшая концентрация Н+-иона в растворе, из которого требуется практически полно осадить Сс12+-ион?

85.При каком значении [Н+] в растворе будет осаж даться Fe2 +-HOH сероводородом (и возможно ли это) ?

86.При какой наибольшей концентрации Н+-иона можно практически полно осадить Sn2 +-HOH?

87.Какую концентрацию Н+-иона необходимо соз дать в растворе, чтобы из него можно было полностью осадить Z n 2 + - HOH, не затронув №2 + -иона?

88.В 0,5 н. растворе уксусной кислоты содержатся

ионы Mn2 +, Р Ь 2 + и Си2 +. Какие из них перейдут в осадок при насыщении раствора сероводородом?

89. В 1 н. растворе уксусной кислоты находятся Fe2+-, Zn2 +- и С(12+-ионы. Каков будет состав осадка, получен ного осаждением сероводородом?

90. 2,0 мл раствора серной кислоты (пл. 1,80) разве дены до 100 мл раствором, содержащим ионы Fe2+, C d 2 +

З*

и Cu 2 + . Какие ионы перейдут в осадок при осаждении сероводородом?

Д. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Сложные ионы, образовавшиеся в результате соеди нения нескольких ионов или ионов и незаряженных час тиц, называются комплексными. Например, при соедине нии Fe3+-HOHa с СЫ_ -ионами получается новый ион [Fe(CN)6 ]3 ~, отличающийся по свойствам от тех исход

ных ионов, из	которых он образовался. В современной
аналитической	химии	комплексные соединения	играют
очень важную	роль	благодаря их специфическим	свой
ствам *:

Составляя уравнения реакций, в результате которых образуются комплексные соединения, необходимо учиты


вать правило		определения	заряда		комплексного	иона:
заряд	комплексного иона		равен алгебраической			сумме
зарядов	ионов, из которых он			образовался.
П р и м е р		1. Определить		заряд	комплексного	иона
[Fe(CN)6 ]*, в котором железо трехвалентно.
Решение.		Заряд железа 3+, а заряд шести отрицатель

но одновалентных анионов одноосновной синильной кис- -

лоты равен	6—.	Алгебраическая	сумма	зарядов	бу
дет 3—:
		( + 3) + ( - 6 ) = - . 3 .
Это и есть валентность комплексного иона.
П р и м е р	2.	Какую валентность	имеет	кобальт	в

комплексном ионе [Co(N0 2 )6] 3 _ ?

Решение. Обозначим валентность кобальта через х.


Ион N 0 2 ~ имеет заряд			1. Следовательно,
	х + ( — 6 ) =		— 3 , откуда		j r = + 3.
П р и м е р	3.	Какую валентность имеет ртуть в комп
лексе [Hg(NH 3 )4] 2 + ?
Решение.	Так	как частицы		N H 3	нейтральны и их за
ряд равен нулю,		заряд иона		ртути	равен заряду всего
комплекса, т. е. 2 + .
Образование		комплексных		ионов можно рассматри

вать как химическую реакцию, которая, как и всякая ре-

* Комплексные соединения, образованные катионами с органи ческими веществами, носят название комплектное.

акция, обратима. В растворе комплексного соединения наряду с комплексными ионами имеется некоторое чис ло ионов, из которых образовался комплекс. Поэтому комплексные ионы в растворе можно рассматривать как слабый электролит и применять к ним законы и действия масс, и ионного равновесия. Например, уравнение, выра жающее процесс диссоциации комплексного иона [Fe(CN)6 ]3 ~, можно записать как уравнение обратимой реакции

[Fe ( C N ) 6 ] 3 ~ 5± F e 3 + + 6 C N -

и применить к нему закон ионного равновесия

[ F e 3 + , ] [ C N - ] 6		„
г	о т	— А д и с с
[Fe	(CN)j;~]

Константу диссоциации комплекса обычно называют константой нестойкости. Эта величина показывает, на сколько неустойчив данный комплекс. Чем меньше кон станта нестойкости комплекса, тем меньше распадается комплекс на исходные ионы, т. е. тем он устойчивее. Большая константа нестойкости, наоборот, указывает на неустойчивость комплекса, на высокую концентрацию ис ходных ионов в растворе. С этой точки зрения двойные соли можно рассматривать как комплексные соединения, константы нестойкости которых велики по сравнению с обычными комплексными соединениями.

Чтобы определить концентрацию исходного иона в растворе комплексного соединения, нужно составить уравнение закона ионного равновесия для данного комп лекса, обозначить неизвестные величины через х, под ставить значение константы нестойкости (из таблицы), составить вычислительную формулу.и найти искомую величину. При выполнении подобных вычислений прихо дится иметь дело с извлечением корней 2-й, 3-й и более высоких степеней. Если расчеты вести с высокой сте пенью точности, которая здесь необязательна, то много времени потратится зря. Решая задачи этого раздела, вполне достаточно получить приближенный результат. Нужно только извлекать корень с точностью до двух зна чащих цифр.

Извлечение корней 2-й и 3-й степеней можно выпол нять, применяя таблицы, а более высоких — логарифми-

"/•	—
чески, исходя из того, что IgV а ~	. Перед извлечени-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 257 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