Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая и неорганическая химия. Учебно-методическое пособие.pdf
81
Задание 92
• Назовите следующие соединения: [Cd(NH3)4]SO4,
K
[Co(CN)6], [Pt(NH3)4Cl2].
3
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Co(CN)
• Напишите уравнения ионизации [Fe(NH
−
]
, [Cd(NH3)4]
6
2+
.
]Cl3 и H[FeCl4]
3)6
3
в растворе и уравнения диссоциации образующихся при этом
комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
Задание 93
2
],
[Mn(OH
• Назовите следующие соединения: K[AuCl
]SO4, [Ni(CO)4].
2)6
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Ni(СO)
] и [AuCl2]
4
• Напишите уравнения ионизации [Cr(NH
K
[Hg(CN)4] в растворе и уравнения диссоциации образующихся при
2
−
.
]Cl3 и
3)6
этом комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов
Задание 94
[Cd(CN)4],
2
[V(OH
• Назовите следующие соединения: K
]Cl2, [Pt(NH3)4Br2].
2)6
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру комплексов
[Cd(CN)
−
]
и [V(OH2)6]
4
2+
.
2
Напишите уравнение ионизации [Mn(NH3)6]Cl2 и K2[MnCl4] в
растворе и уравнение диссоциации образующихся при этом
комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
82
Задание 95
[MnCl4],
2
[Ni(NH
• Назовите следующие соединения: K
]SO4, [Os(CO)5].
3)6
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитного
2
[Os(CO)
] и парамагнитного [MnCl4]
5
• Напишите уравнения ионизации [Cd(NH
−
комплексов.
]Cl2 и K2[CdBr4]
3)4
в растворе и уравнения диссоциации образующихся при этом
комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
Задание 96
• Назовите следующие соединения: K[AgCl2], [Pd(NH3)4Br2],
[Rh(NH
3)6
]Cl3.
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Rh(NH
• Напишите уравнения ионизации [Ni(NH
Na[Au(CN)
] в растворе и уравнения диссоциации образующихся при
4
3)6
3+
]
, [AgCl2]
−
.
]Cl2 и
3)6
этом комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
Задание 97
• Назовите следующие соединения: [Fe(OH
K
[Hg(CN)4], [Mo(CO)6].
2
2)6
]Cl3,
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Mo(CO)
• Напишите уравнения ионизации [Rh(NH
] и [Hg(CN)4]
6
2
−
.
]Cl3 и K[AgBr2] в
3)6
растворе и уравнения диссоциации образующихся при этом
комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
83
Задание 98
• Назовите следующие соединения: K[AgBr2], [Hg(NH3)2Cl2],
[Ir(NH
3)6
]Cl3.
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
3+
]
комплексов [Ir(NH
3)6
, [AgBr2]
• Напишите уравнения ионизации [Zn(NH
Na
[Co(CN)6] в растворе и уравнения диссоциации образующихся при
3
−
.
]Cl2 и
3)4
этом комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
Задание 99
[HgBr4], [Fe(CO)5].
2
[Co(OH
• Назовите следующие соединения: K
]Cl2.
2)6
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Fe(CO)
• Напишите уравнения ионизации [Cd(NH
] и [HgBr4]
5
2−
.
]Cl2 и K3[CrCl6]
3)4
в растворе и уравнения диссоциации образующихся при этом
комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
Задание 100
• Назовите следующие соединения: K[Cu(CN)2],
[Ti(OH
]Cl3, [Zn(NH3)2Cl2].
2)6
• Определите степень окисления центрального атома, его
координационное число и тип комплекса (катионный, анионный или
нейтральный).
• Определите пространственную структуру диамагнитных
комплексов [Zn(NH
], [Cu(CN)2]
3)2Cl2
• Напишите уравнения ионизации [Ni(NH
Na
[MnCl4] в растворе и уравнения диссоциации образующихся при
2
−
.
]Cl2 и
3)6
этом комплексных ионов. Приведите выражения для общей константы
нестойкости этих комплексов.
84
Тема 4. РАСТВОРЫ
ω
m(в-ва)
ω
M
m
C
V MV
ν
==
ν
Раствором называют однофазную систему, состоящую из двух
или более компонентов. Растворителем считают тот компонент,
агрегатное состояние которого не изменяется при образовании
раствора, или тот компонент, количество которого преобладает.
Остальные компоненты раствора относят к растворенным веществам.
В зависимости от агрегатного состояния различают газовые, жидкие и
твердые растворы. Наибольшее значение в природе, жизни человека,
промышленности имеют жидкие растворы. Среди них различают
истинные и коллоидные растворы. Они отличаются размерами частиц.
Частицы растворенного вещества в истинных растворах имеют
размеры 10
–7
–10–8 см, в коллоидных – 10–3–10–7 см. Мы остановимся
на истинных жидких растворах.
Одной из важнейших характеристик раствора является его
концентрация, которая выражает содержание растворенного вещества,
отнесенное к массе или объему раствора. Известно много способов
выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного
вещества, молярная, нормальная или молярная концентрация
химического эквивалента, моляльная концентрации, титр и др.
Рассмотрим массовую долю растворенного вещества, молярную,
моляльную концентрации и титр.
1. Массовая доля растворенного вещества
(читается «омега»)
– отношение массы растворенного вещества к массе раствора:
ω=
m(р-ра)
.
Ее выражают в долях единицы или в процентах. Так, запись
(KNO3) = 0,15 или 15% означает, что в 100 г раствора содержатся
15 г KNO
и 85 г воды.
3
2. Молярная концентрация С
, или молярность М, – число молей
м
растворенного вещества в одном литре раствора, определяется
соотношением
где С
– молярная концентрация, моль/л;
м
,
– количество вещества, моль;
m – масса растворенного вещества, г;
М – молярная масса растворенного вещества, г/моль;
85
V- объем раствора, л.
m
ν m(в-ва)
C= = ,
m(р-ля) Mm(р-ля)
;
ρ
ω
MC
M
=
,
1000+=MC
MC
m
m
ω
3. Моляльная концентрация С
, или моляльность, – число молей
m
растворенного вещества в 1 кг растворителя, определяется
соотношением
где С
- моляльная концентрация, моль/кг;
m
v – количество вещества, моль;
m – масса растворенного вещества, г;
М – молярная масса растворенного вещества, г/моль
m(р–ля) – масса растворителя, кг.
4. Титром Т раствора называют число граммов растворенного
вещества в 1 мл (см
3
) раствора.
Между массовой долей вещества и молярной или моляльной
концентрациями существуют соотношения, которые полезно
использовать при решении задач:
где ρ – плотность раствора, г/мл или г/см
Все растворы проявляют некоторые общие свойства, которые
зависят только от концентрации молекул, ионов в растворе. Такие
свойства называют коллигативными. К ним относят: понижение
давления насыщенного пара раствора по сравнению с давлением
насыщенного пара чистого растворителя; повышение температуры
кипения и понижение температуры замерзания растворов по
сравнению с чистым растворителем; осмотическое давление.
При испарении над жидкостью возникает паровая фаза.
Давление пара над раствором ниже давления пара над растворителем.
Оно понижается за счет уменьшения концентрации молекул
растворителя в растворе. Относительное понижение давления
насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле
растворенного вещества (первый закон Рауля). Это отражается на
температуре кипения и замерзания растворов. Растворитель закипает
при температуре, при которой давление насыщенного пара равно
3
.
86
внешнему давлению. Давление паров над раствором меньше, чем над
чистым растворителем, и, следовательно, необходима более высокая
температура, чтобы давление насыщенного пара над раствором было
равно внешнему давлению. Поэтому температура кипения раствора
выше, чем температура кипения чистого растворителя.
Из первого закона Рауля вытекают два следствия, которые
известны как второй закон Рауля: повышение температуры кипения
раствора Δ Т
и понижение температуры его замерзания Δ Т
кип
зам
пропорциональны концентрации раствора:
ΔТ
ΔТ
где C
m
– моляльная концентрация раствора;
= iECm,
кип
= iKCm,
зам
i – коэффициент диссоциации, показывающий, во сколько раз
число частиц в растворе электролита больше числа частиц в растворе
неэлектролита той же концентрации (для раствора неэлектролита
i = 1, для раствора электролита i > 1);
Е – эбулиоскопическая постоянная растворителя, К∙кг/моль;
К – криоскопическая постоянная растворителя, К∙кг/моль.
Эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные
растворителя показывают, на сколько градусов повышается
температура кипения и понижается температура замерзания при
растворении 1моль неэлектролита в 1 кг растворителя.
Пример 1. К 25 мл раствора серной кислоты с массовой долей
85,16% (плотность 1,78 г/мл) прибавили 100 мл воды.
H
2SO4
Рассчитайте массовую долю H
в полученном растворе и
2SO4
молярную концентрацию раствора (плотность 1,19 г/мл).
Решение
1. Рассчитываем массу 25 мл первоначального раствора серной
кислоты:
m(р-ра) = V(р-ра) × ρ (р-ра),
где m(р-ра) – масса раствора, г;
V – объем раствора, мл;
ρ – плотность раствора, г/мл.
m(р-ра) = 25 мл × 1,78 г/мл = 44,5 г.
2. Рассчитываем массу H
m(H
2SO4
где m(H
) - масса H2SO4 в первоначальном растворе, г;
2SO4
) = m(р-ра) × ω(H2SO4),
в растворе:
2SO4
87
ω(H2SO4) - массовая доля H2SO4 в растворе.
,
M
m
=
ν
m(H
3. Рассчитываем массу 100 мл Н
m(Н
4. Рассчитываем массу полученного раствора
5. Рассчитываем массовую долю H
1
m
ω(H
) = 44,5 г × 0,8516 = 37,9 г.
2SO4
О:
2
О) = V(Н2О)× ρ(Н2О) = 100 мл × 1,0 г/мл = 100 г.
2
(р-ра) = m(р-ра) + m(Н2О) = 44,5 г+ 100 г = 144,5 Г.
в полученном растворе:
2SO4
) = m(H2SO4) : m1(р-ра) = 37,9 г : 144,5 г = 0,2623
2SO4
или 26,23 %
6. Рассчитываем количество вещества H
2SO4
:
моль
где m – масса вещества, г;
H2SO
М – молярная масса вещества, г/моль; (M(
ν(H
7. Рассчитываем объем полученного раствора:
V(р-ра) = m
8. Рассчитываем молярную концентрацию полученного раствора:
= ν(H2SO4) : V(р-ра) = 0,39 моль : 0,12 л = 3,18 моль/л.
С
м
) = 37,9 г: 98 г/моль = 0,39 моль.
2SO4
1
(р-ра) : ρ(р-ра) = 144,5 г : 1,19 г/мл = 121,43 мл.
Ответ: ω(H
) = 26,23 %; См = 3,18 моль/л.
2SO4
) = 98 г/моль).
4
Пример 2. Рассчитайте объем раствора азотной кислоты с
массовой долей 19,19% (плотность 1,11 г/мл), необходимый для
приготовления 3 л раствора кислоты молярной концентрации 0,2 М.
Решение
1. Рассчитываем молярную массу HNO
M(HNO
) = M(H)+M(N)+3M(O) = 1×1 + 1×14 + 3×16 = 63 г/моль.
3
2. Рассчитываем количество вещества
:
3
HNO
, необходимое для
3
приготовления 3 л 0,2 М раствора:
ν(HNO
3. Рассчитываем массу HNO
) = CM × V(р-ра) = 0,2 моль/л × 3 л = 0,6 моль.
3
, необходимую для приготовления 3л
3
0,2 М раствора:
m(HNO
4. Рассчитываем массу исходного раствора HNO
m(р-ра) = m(HNO
) = ν(HNO3)×M(HNO3) = 0,6×63 г/моль = 37,8 г.
3
:
3
) : ω(HNO3) = 37,8 г : 0,1919 = 196,98 г.
3
88
m
ν(спирта) m(cпирта)
C= =
m(р-ля) M(спирта)×m(р-ля)
m(в-ва)
ω=
m(р-ра)
m(спирта) 5г
Cm= = =1,096моль/кг
M(спирта)×m(воды) 48г/моль×0,095кг
5. Рассчитываем объем исходного раствора HNO
:
3
V(р-ра) = m(р-ра) : ρ(р-ра) = 196,98 г : 1,11 г/мл = 177,5 мл.
Ответ: V(р-ра) = 177,5 мл.
Пример 3. Определите температуру кипения и температуру
замерзания 5% водного раствора этилового спирта.
Эбулиоскопическая постоянная воды Э = 0,52 К∙ кг/моль,
криоскопическая постоянная воды К = 1,86 К∙ кг/моль.
Решение
(раствора) = Т
Т
кип
Т
(раствора) = Т
зам
Для неэлектролита: ΔТ
моляльная концентрация водного раствора спирта. С
кип(Н2
зам(Н2
О) + ΔТ
О) – ΔТ
= Э× Сm; ΔТ
кип
кип
зам
.
.
= К× С
зам
, где Сm –
m
рассчитывают
m
по формуле
,
где М – молярная масса этилового спирта, г/моль;
m(р-ля) – масса растворителя, кг.
Для определения моляльной концентрации раствора С
следующие действия.
1. Определяем массу этилового спирта, содержащуюся в 5%
водном растворе:
m(C
OH) = m(р-ра) × ω(р-ра) = 100г × 0,05=5 г.
2H5
2. Определяем массу воды, содержащуюся в 5% водном
растворе этилового спирта:
M(H
O) = m(р-ра) – m(в-ва)= 100 – 5 = 95 г.
2
3. Определяем моляльность раствора:
4. Определяем ΔТ
кип
:
проводим
m
89
ΔТ
m(глюкозы)
Cm=
M(глюкозы)×m(воды)
= 0,52 К∙ кг/моль × 1,096 моль/кг = 0,52 К или 0,520С.
кип
Тогда
Т
ΔТ
(раствора) = Т
кип
5. Определяем ΔТ
= 1,86 К∙ кг/моль × 1,096 моль/кг = 2,038 К или 2,0380С.
зам
кип(Н2
:
зам
О) + ΔТ
= 1000С + 0,520С = 100,520С
кип
Тогда
Т
(раствора) = Т
зам
зам (Н2
О) – ΔТ
= 00С – 2,0380С = –2,0380С.
зам
Ответ: температура кипения и замерзания 5% водного
раствора спирта составляет 100,52
0
С и –2,0380С соответственно.
Пример 4. Рассчитайте массовую долю водного раствора
глюкозы С
6Н12О6
, температура кипения которого 100,50С.
Эбулиоскопическая постоянная воды Э = 0,52 К∙ кг/моль.
Решение
Первый способ
1. Определяем, на сколько градусов повысилась Т
сравнению с Т
Т
ΔТ
растворителя:
кип
(раствора) = Т
кип
= Т
кип
кип
О) + ΔТ
кип(Н2
(раствора) - Т
кип
О) = 100,5 -100,0 = 0,50С
кип(Н2
, тогда
раствора по
кип
или 0,5 К.
2. Определяем моляльную концентрацию раствора. Для раствора
неэлектролита
ΔТ
= Э ∙ С; С = ΔТ
кип
кип
/ Э;
С = 0,5 К / 0,52 К∙ кг/моль = 0,961 моль/кг.
3. Определяем массу глюкозы, содержащейся в 1 кг растворителя:
,
где С
m(С
m(С
173,1 г.
4. Определяем массу раствора:
m(р-ра) = m(С
5. Определяем массовую долю глюкозы:
– моляльная концентрация глюкозы; М(С
m
) = С
6Н12О6
6Н12О6
× M(С
m
) = 0,961 моль/кг × 180 г/моль × 1 кг =
) + m(Н2О) = 1173 г.
6Н12О6
6Н12О6
) × m(Н2О)
6Н12О6
) = 180 г/моль.
90
m(глюкозы)
ω=
m(р-ра)
1000+=MC
MC
m
m
ω
0,961моль/кг×180г/моль
ω= =0,147
0,961моль/кг×180г/моль+1000
; ω = 173 г / 1173 г = 0, 147 или 14,7%.
Второй способ.
1. Определяем, на сколько градусов повысилась Т
раствора по сравнению с Т
Т
(р-ра) = Т
кип
кип(Н2
растворителя:
кип
О) + ΔТ
кип
.
Тогда
ΔТ
кип
= Т
(р-ра) - Т
кип
О) = 100,5 -100,0 = 0,50С или 0,5 К.
кип(Н2
2. Определяем моляльную концентрацию раствора. Для
раствора неэлектролита
ΔТ
= Э ∙ С; С = ΔТ
кип
кип
/ Э
С = 0,5 К / 0,52 К∙ кг/моль = 0,961 моль/кг.
3. Для расчета массовой доли глюкозы используем формулу
;
кип
или 14,7%.
Ответ: ω = 14,7%
Контрольные задания
Задание 101. К 100 мл раствора серной кислоты с массовой долей
95,72% (плотность 1,835 г/мл) прилили 400 мл воды. Получили
H
2SO4
раствор с плотностью 1,22 г/мл. Рассчитайте массовую долю H
2SO4
в
полученном растворе и молярную концентрацию раствора.
Ответ:
ω(H
) = 30,1 %; СM = 3,74 моль/л.
2SO4
Задание 102. Рассчитайте, сколько мл воды необходимо прилить
к 100 мл раствора азотной кислоты с массовой долей HNO
30 %
3
(плотность 1,18 г/мл) для получения раствора с массовой долей
вещества 20 %.
Ответ: V(H
O) = 59 мл.
2
Задание 103. К 500 мл раствора азотной кислоты с массовой
долей HNO
массовую долю HNO
30% (плотность 1,18 г/мл) прилили 1 л воды. Рассчитайте
3
в полученном растворе.
3
Ответ: ω(HNO
) = 11,13%
3