1 курс / Биохимия / Задачи по общей химии

29. ВычислитеpH растворахлоридааммониясконцентрациейсоли cNH 4Cl 0 01 моль/л.

Решение.

NH 4Cl HOH NH 4OH HCl

NH 4 HOH NH 4OH H (средакислая)

ДлярасчетаpH растворовсолей, гидролизующихсяпокатиону используетсяформула:

pH 7 12 lg Kосн 12 lg cс,

где Kосн — константа диссоциации основания (справочная величина); cс — концентрациясоли.

pH 7 12 lg 1 74 10 5 12 lg 1 10 2 5 62

Ответ : pH 5 62.

30. К 10 мл 0,1 М раствора формиата натрия прибавили 5 мл 0,05 М раствора соляной кислоты . Обладает ли полученный растворбуфернымдействием?

Решение. Междуреагентамипроисходитвзаимодействие:

Изполученныхданныхвидно, чтосолянаякислотаизрасходована полностью, и раствор содержит 0 001 0 00025 0 00075 моль формиатанатрияистолькоже(поуравнению)муравьинойкислоты.

Таким образом, раствор содержит слабую кислоту и соль, образованную этой слабой кислотой и сильным основанием, что придаетему буферные свойства.

Ответ : данныйрастворобладает буфернымисвойствами.

31. КакизменитсяpH, есликацетатномубуферномураствору, состоящемуиз 100 мл кислоты и 100 мл раствора соли, с концентрацией компонентов по 0,1 моль/л, прибавить 10 мл раствора сконцентрациейгидроксиданатрия 0,1 моль/л? p Ka 4 76.

91

Решение. Ацетатный буфер состоит из уксусной кислоты и соли — ацетата натрия, т. е. сопряженной пары CH3COOH CH3COO . При добавлении сильного основания положение равновесия в растворе

будет сдвинуто вправо, так как уксусная кислота будет взаимодействовать с добавленными гидроксид-ионами:

Количество израсходованной кислоты равно количеству добавленной щелочи, а количество ацетат-ионов (соли), соответственно, на эту же величину возрастает; в связи с этим уравнение Гендерсона–Гассельбаха принимает вид

Этотрезультатдемонстрируетвозможностьбуфернойсистемыдостаточно стойко сохранять постоянство pH.

Ответ: pH изменится на 0,09 ед.

32. Рассчитайте pH ацетатного буферного раствора, приготовленного из 80 мл 0,1 н. раствора CH3COOH и 20 мл 0,1 н. раствора CH3COONa; Kд CH3COOH 1 74 10 5.

Решение. Расчет pH буферных растворов производится по уравнению Гендерсона–Гассельбаха:

Ответ: pH ацетатного буферного раствора 4,16.

92

33. Рассчитайте pH природной воды, если в 10 л этой воды растворено 11,2 л CO2 (н. у.).

Решение. При растворении CO2 в воде образуется раствор

го раствора. Известно, что при нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, концентрацию CO2 в воде и концентрацию H2CO3 можно рассчитать из соотношения

где Vв — объем воды; Vг — объем CO2. Подставляя числовые значения, получаем

Угольная кислота является слабым электролитом и диссоциирует в воде по двум ступеням:

Так как Kд1 Kд2, то pH полученного раствора следует рассчитывать по первой ступени диссоциации. Согласно табличным данным для угольной кислоты Kд1 4 45 10 7.

Степень диссоциации угольной кислоты определяем по уравнению:

Концентрация ионов H в растворе при растворении в воде углекислого газа определяется как произведение c0:

93

34. В каком соотношении находятся исходные компоненты фосфатной и бикарбонатной буферных систем в плазме крови при pH 7 36, если для плазмы pK H2PO4 6 8; pK H2CO3 6 1.

Решение.

И в фосфатной, и в бикарбонатной буферных системах сопряженных оснований больше, чем кислот, что необходимо для живых организмов, в результате метаболизма которых образуется значительно больше кислот, чем оснований.

Ответ: исходные компоненты фосфатной и бикарбонатной буферных систем (основание : кислота) находятся соответственно в соотношениях: 3 63 1 и 18 2 1.

35. К 100 мл крови для изменения pH от 7,36 до 7,00 надо добавить 3,6 мл соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. Какова буферная емкость крови по кислоте?

Решение. Буферная емкость определяется числом моль эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое надо добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его pH на единицу:

Ответ: буфернаяемкостьпокислоте составляет0,01моль/л.

94

36.Выпадет ли осадок галогенида серебра при прибавлении

к1 л 0,1 М раствора Ag NH3 2 NO3, содержащему 1 моль аммиака: а) 1 10 5 моль KBr; б) 1 10 5 моль KI?

Решение. Для решения вопроса о возможности разрушения комплексного иона за счет связывания комплексообразователя в малорастворимую соль необходимо оценить значения равновесных концентраций ионов в рассматриваемой системе.

а) Концентрация ионов Br , достаточная для осаждения AgBr, равна

ТаккакнеобходимаядляосажденияAgBrконцентрацияионовBr больше добавляемой в составе KBr, то реакция в данном случае протекать не будет.

б) Концентрация ионов I , достаточная для осаждения AgI, равна

Так как необходимая для осаждения AgI концентрация I меньше добавляемой в составе KI, то реакция в данном случае будет протекать и комплексный ион разрушается:

95

37. Вычислите растворимость сульфата бария, если констан-

38. Смешали два раствора: CaCl2 и Na2CO3. Концентрация солей в каждом растворе равна 0,001 моль/л. Объемы смешиваемых растворов равны между собой. Образуется ли осадок при сливании данных растворов?

электролита; Ks — константа растворимости (справочная величина);

39.Вычислите массу серебра, содержащегося в виде ионов

внасыщенном водном растворе цианида серебра объемом 500 мл.

Решение. Гетерогенное равновесие:

Так как AgCN — бинарный электролит, то Ks s2; где s — молярная концентрация насыщенного раствора,

M Ag V р-ра

96

40. Молярная растворимость Mg OH 2 в воде при некоторой температуре равна 1 8 10 4 моль/л. Вычислите Ks для Mg OH 2.

Решение. Mg OH 2 — трехионный электролит:

2

Mg OH 2 (тв) Mg(р-р) 2OH(р-р)

для которых Ks 4s3. Следовательно,

Ks Mg OH 2 4 1 8 10 4 3 2 33 10 11.

Ответ: Ks Mg OH 2 2 33 10 11.

41. Образуется ли осадок при смешивании насыщенного раствора сульфата кальция с равным объемом раствора с концентрацией хлорида стронция 0,001 моль/л?

Решение. При смешивании растворов может происходить реакция:

Термодинамическим условием образования осадка сульфата стронция является

Так как раствор сульфата кальция насыщенный, то

Для прогнозирования возможности образования осадка необходимо рассчитать произведение концентраций c ионов Sr2 и SO24 , учитывая, что при смешивании равных объемов растворов, концентрация ионов уменьшается в два раза

97

Ks SrSO4 3 2 10 7 (справочная величина).

Сравнивая c и Ks SrSO4 , видим, что c Ks SrSO4 , следовательно, осадок сульфата стронция образуется.

Ответ: осадок сульфата стронция образуется.

42. Какие процессы будут происходить в растворе, содержащем равное количество ионов Cl , Br , I , при добавлении к нему катиона Ag ?

Решение. В растворе будут последовательно образовываться осадки. Так как Ks AgI 8 3 10 17 Ks AgBr 5 0 10 13Ks AgCl 1 8 10 10

Ответ: конкуренцию заобщийионвыигрываеттотмалорастворимый электролит, который более прочно связывается (меньшее значение Ks) ионом осадителя.

43. В растворе содержатся ионы Ca2 и Sr2 . Что произойдет, если к раствору добавить сульфат-ионы? Как называется это явление и какова его биологическая роль?

то в конкуренции выигрывает процесс (2). Данное явление — конкурирующие гетерогенные процессы. При попадании стронция в организм человека он вытесняет кальций из его соединений в костях, развивается «стронциевый» рахит.

Ответ: в первую очередь образуется сульфат стронция.

44. Вычислите растворимость AgCl: а) в дистиллированной воде; б) в 0,01 М растворе KCl.

98

Решение.

б) Если к насыщенному раствору малорастворимого электролита добавить раствор другого электролита, содержащий одноименный ион, то, согласно принципу Ле-Шателье, Vкрист Vр-р, поэтому растворимость уменьшается. При добавлении к раствору AgClраствораKCl равновесие процессадиссоциацииAgClсмещается влево, растворимость AgCl уменьшается. Так как Ks AgCl

Поскольку концентрация Cl в растворе KCl намного больше концентрации Cl в растворе AgCl, то можно допустить,

Ответ: растворимость AgCl в 0,01 М растворе KCl уменьшается.

45. Укажитестепеньокисленияикоординационноечислоцентрального атома металла в комплексном соединении K3 Fe CN 6 .

Решение. В целом комплексное соединение электронейтрально, заряд внешней сферы равен заряду внутренней сферы, но с противоположным знаком.

Заряд внешней сферы K3 1 3 3, следовательно, заряд внутренней сферы Fe CN 6 равен 3. Лиганд CN — это кислотный остаток кислоты HCN, его заряд 1, но так как лигандов 6, то их общий заряд составит 6. Обозначив заряд (с. о.) комплексообразователяFeчерез x, получимуравнение: x 6 3, следовательно, заряд (с. о.) Fe равен 3.

Координационное число равно числу связей комплексообразователя с лигандами. В данном соединении число лигандов равно числу связей, а следовательно, равно 6.

99

46. Какова рольцентральногоатомавобразованиидонорноакцепторнойсвязи? Объяснитена примере K 3 AlOH 6 .

Решение.

47. Приведите молекулярно-ионные уравнения первичной и вторичной диссоциации комплексных соединений: Ag NH 3 2Cl, Pt NH 3 3ClCl.

Решение.

Ag NH 3 2Cl Ag NH 3 2 Cl — первичнаядиссоциация, распадна внешнююи внутреннююсферы;

Ag NH 3 2 Ag 2NH 3 — вторичнаядиссоциация, распадвнутреннейсферы, происходитступенчато;

количественно характеризует обратимый процесс вторичной диссоциации, прочностькомплекса: чемменьше Kн, темпрочнеекомплексныйион.

Pt NH 3 3ClCl Pt NH 3 3Cl Cl — первичная диссо-

циация;

Pt NH 3 3Cl Pt 2 3NH 3 Cl — вторичная диссоциация;

100