6.4. Вправи

Вправа 6.1. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчинів кислот:

(a) гідроксиду арсену(ІІІ), As(OH)₃, c(As(OH)₃) = 0,010 моль/л, lg K_H = 9,24;

(b) ціановодневої, HСN, c(HСN) = 0,50 моль/л, lg K_H = 9,21;

(c) монохлороцтової, c(HL) = c(ClCH₂COOH) = 0,010 моль/л, lg K_H = 2,87;

(d) мурашиної, c(HL) = c(HCOOH) = 0,010 моль/л, lg K_H = 3,75;

(e) пропіонової, c(HL) = c(C₂H₅COOH) = 0,010 моль/л, lg K_H = 4,87;

(f) оцтової, якщо c(HAc) = c(CH₃COOH) = 0,010 моль/л, lg K_H = 4,76;

(g) хлориду амонію, NH₄Cl, c(NH₄⁺) = c(Cl^‑) = 0,10 моль/л, lg K_H = 9,24;

(h) хлориду етиламонію (сильної солі), C₂H₅NH₃Cl, c(C₂H₅NH₃⁺) = = c(Cl^‑) = 0,10 моль/л, lg K_H = 10,64.

Вправа 6.2. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчинів основ:

(a) амоніаку, NH₃, якщо c(NH₃) = 0,010 моль/л, lg K_H = 9,24;

(b) метиламіну, CH₃NH₂, c(CH₃NH₂) = 0,010 моль/л, lg K_H = 10,64;

(c) піридину, C₅H₅N, c(C₅H₅N) = 0,010 моль/л, lg K_H = 5,23;

(d) ацетату натрію, c(Na⁺) = c(Ac^‑) = 0,010 моль/л, lg K_H = 4,76;

(e) форміату натрію, c(Na⁺) = c(НСОО^‑) = 0,010 моль/л, lg K_H = 3,745.

Вправа 6.3. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчинів багатоосновних кислот:

(a) фосфатної, H₃PO₄, якщо c(H₃PO₄) = 0,010 моль/л, для PO₄^3‑: lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15;

(b) гідрогенсульфіду (сірководневої кислоти), H₂S, якщо c(H₂S) = = 0,10 моль/л, для S^2‑:lg K_H1 = 13,9, lg K_H2 = 7,02;

(c) розчину CO₂ (вугільної кислоти), c(CO₂) = 0,10 моль/л; для CO₃^2‑: lg K_H1 = 10,33, lg K_H2 = 6,35;

(d) розчину SO₂ (сірчистої кислоти), c(SO₂) = 0,10 моль/л; для SO₃^2‑: lg K_H1 = 7,18, lg K_H2 = 1,91;

(e) цитринової (лимонної) кислоти, C₆H₈O₇, або H₃L, c(H₃L) = = 0,010 моль/л, для відповідної основи Бренстеда lg K_H1 = 6,40, lg K_H2 = 4,76, lg K_H3 = 3,13.

Вправа 6.4. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчинів основ із багатоступінчатими процесами:

(a) гідразину, c(H₂N-NH₂) = 0,010 моль/л, lg K_H1 = 5,96,

lg K_H2 = -0,9;

(b) етилендіаміну, c(H₂N-C₂H₄-NH₂) = 0,010 моль/л, lg K_H1 = 9,93, lg K_H2 = 6,85;

(c) біпіридилу, c(NC₅H₄-C₅H₄N) = 0,010 моль/л, lg K_H1 = 4,35, lg K_H2 = 1,5;

(d) 1,10-фенантроліну, c(C₁₂H₈N₂) = 0,010 моль/л, lg K_H1 = 4,86, lg K_H2 = 1,9;

(e) фосфату натрію c(PO₄^3‑) = 0,010 моль/л, lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15.

Вправа 6.5. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчинів амфолітів:

(a) гідрогенсульфіду натрію, NaHS, c(HS^‑) = 0,050 моль/л, lg K_H1 = 13,9, lg K_H2 = 7,02;

(b) гідрогенсульфіту натрію, NaHSO₃, c(HSO₃^‑) = 0,050 моль/л; lg K_H1 = 7,18, lg K_H2 = 1,91;

(c) дігідрогенфосфату натрію, NaH₂PO₄, c(H₂PO₄^‑) = 0,050 моль/л; lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15;

(d) гідрогенфосфату натрію, Na₂HPO₄, c(HPO₄^2‑) = 0,050 моль/л; lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15;

(e) гідрогенсукцінату натрію, солі бурштинової (янтарної) кислоти, HOOC‑C₂H₄‑COONa, або NaHL, c(HL^‑) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 5,63, lg K_H2 = 4,21;

(f) гідрогентартрату натрію, солі d‑винної кислоти, HOOC‑C₂H₂(OH)₂‑COONa, або NaHL, c(HL^‑) = 0,10 моль/л; lg K_H1 = 4,37, lg K_H2 = 3,04;

(g) гідрогенцитрату натрію, солі цитринової (лимонної) кислоти, HOOC‑CH₂‑С(OH)(СOONa)‑CH₂‑COONa, або Na₂HL, якщо c(HL^2‑) = 0,10 моль/л; lg K_H1 = 6,40, lg K_H2 = 4,76, lg K_H3 = 3,13;

(h) амінооцтової кислоти (гліцину), c(H₂N‑CH₂‑COOH) =

= 0,10 моль/л; lg K_H1 = 9,78, lg K_H2 = 2,35;

(i) l-амінопропіонової кислоти (аланіну), c(CH₃‑CH(NH₂)‑COOH) = = 0,050 моль/л; lg K_H1 = 9,87, lg K_H2 = 2,35;

(j) динатрієвої солі етилендіамінтетраоцтової кислоти, Na₂H₂Y, c(H₂Y^2‑) = 0,050 моль/л; lg K_H1 = 10,17, lg K_H2 = 6,11, lg K_H3 = 2,68, lg K_H4 = 2,0, lg K_H5 = 1,5 [I=0,1].

Вправа 6.6. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад та pH розчину HAс та НCl, c(H⁺) = c(Cl^‑) = c(HAс) = 0,10 моль/л.

Вправа 6.7. Визначте за балансом реакцій рівноважний склад та pH буферних розчинів:

(a) c(Na₂CO₃) = c(NaHCO₃) = 0,050 моль/л, lg K_H1 = 10,33, lg K_H2 = 6,35;

(b) c(H₃PO₄) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,30 моль/л, lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15;

(c) c(H₃PO₄) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,50 моль/л, константи – див. варіант (b);

(d) c(NaHSO₃) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 7,18, lg K_H2 = 1,91;

(e) HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH (винної кислоти), c(H₂C₄O₆Н₄) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 4,36, lg K_H2 = 3,036;

(f) винної кислоти, c(H₂C₄O₆Н₄) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,30 моль/л, константи – див. (е);

(g) c(H₂NC₂H₄NH₂) = 0,20 моль/л, c(HCl) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 9,93, lg K_H2 = 6,85;

(h) H₂NCH₂COOH (амінооцтової кислоти, гліцину), c(H₂NCH₂COOH) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 9,78, lg K_H2 = 2,35;

(i) HOOC-CH₂-C(OH)(COOH)-CH₂-COOH (цитринової кислоти, H₃A), c(H₃A) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 6,40, lg K_H2 = 4,76, lg K_H3 = 3,13;

(j) цитринової кислоти, c(H₃A) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,30 моль/л, константи – див. (і);

(k) цитринової кислоти, c(H₃A) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,50 моль/л, константи – див. (і);

(l) HOOC-CH(OH)-CH₂-COOH (яблучної кислоти), або H₂A, c(H₂A) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,10 моль/л, lg K_H1 = 5,10, lg K_H2 = 3,46;

(m) яблучної кислоти, c(H₂A) = 0,20 моль/л, c(NaOH) = 0,30 моль/л, константи – див. (l).

Вправа 6.8. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад розчинів, що містять комплексоутворювач із концентрацією c(M) = 0,010 моль/л (уведеного як сіль сильної кислоти, такої як HClO₄), та ліганд із концентрацією c(L) = 0,020 моль/л (уведеного як незаряджену сполуку або як сіль сильної основи NаОH):

(a) Cd2+ та CN‑	(b) Fe3+ та SCN‑	(c) Hg2+ та SCN‑	(d) Ni2+ та NH3
(e) Cd2+ та NH3	(f) Hg2+ та NH3	(g) Cu2+ та NH3	(h) Ag+ та S2O32‑
(i) Fe3+ та F‑	(j) Hg2+ та I‑	(k) Hg2+ та S2‑	(l) Hg2+ та Cl‑.

Вправа 6.9. Розрахуйте за балансом реакцій розчинність у воді, враховуючи кислотно-основні перетворення:

(a) Ag2CO3 (s);	(b) Ag3PO4 (s);	(c) BaCO3 (s);	(d) PbCO3 (s);
(e) CaCO3 (s, арагоніт);		(f) CaF2 (s);	(g) CaSO3 (s);
(h) ZnS (s, );	(i) ZnCO3 (s);	(j) CdCO3 (s);
(k) MnS (s, рожевий);		(l) FeS (s);	(m) Fe(OH)3(s).

Вправа 6.10. Розрахуйте за балансом реакцій розчинність:

(a) CaC₂O₄(s), lg K_s = -7,9 [I=0,1], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = 0,10 моль/л;

(b) Al(OH)₃(s), lg K_s = -31,6 [I=0,1], у розчині NaOH (сильної основи), c(OH^‑) = 0,10 моль/л;

(c) Mg(OH)₂(s), lg K_s = -11,5 [I=0], у розчині NH₄NO₃ (сильної солі), c(NH₄⁺) = 0,50 моль/л;

(d) Ag₂CrO₄(s), lg K_s = -11,92 [I=0], у розчині NH₃, c(NH₃) = 0,50 моль/л;

(e) PbSO₄(s), lg K_s = -6,20 [I=1,0], у розчині NaOH (сильної основи), c(OH^‑) = 1,0 моль/л;

(f) HgI₂(s), lg K_s = -27,95 [I=0,5], у розчині KI (сильної солі), c(K⁺) = c(I^‑) = 0,50 моль/л;

(g) BaHPO₄(s), lg K_s = -7,40 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(h) CaHPO₄2H₂O (s), lg K_s = -6,58 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(i) CaF₂(s), lg K_s = -10,41 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(j) MgHPO₄3H₂O(s), lg K_s = -5,82 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(k) PbHPO₄(s), lg K_s = -11,43 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(l) SrHPO₄(s), lg K_s = -6,92 [I=0], у розчині HNO₃ (сильної кислоти), c(H⁺) = c(NO₃^-) = 0,10 моль/л;

(m) Pb₃(PO₄)₂(s), lg K_s = -43,53 [I=0], у розчині NaOH (сильної основи), c(OH^‑) = 1,0 моль/л;

(n) PbCl₂(s), lg K_s = -4,78 [I=0], у розчині NaOH (сильної основи), c(OH^‑) = 0,10 моль/л;

(o) Zn(OH)₂(s, аморфний), lg K_s = -15,52 [I=0], у розчині NH₃, c(NH₃) = 0,50 моль/л.

Вправа 6.11. Розрахуйте за балансом реакцій рівноважний склад у таких системах із окисно-відновними процесами:

(а) c(Hg(NH₃)₄²⁺) = 0,010 моль/л; гідроксиламоній нітрат, c((NH₃OH)NO₃) = 0,010 моль/л; c(NH₃) = 0,020 моль/л, c(NO₃^‑) = 0,030 моль/лвказівка: використати lg _ (Hg(NH₃)₄²⁺)  , lg K_H (NH₂OH)   lg K_H (NH₃)   та напівреакції

N₂ (g) + 2 H₂O + 4 H⁺ +2 e^-  2 NH₃OH⁺, lg K = ‑63,2,

Hg²⁺ + 2 e^-  Hg (l), lg K = 28,75,

де l – рідина, від англійської liquid);

(b) c(Cu(NO₃)₂) = 0,010 моль/л, c(NH₃OHCl) = 0,006 моль/л, c(KCNS) = 0,050 моль/л; вказівка: використати lg K_s(Cu⁺, CNS^‑) = ‑13,4 та напівреакції

N₂ (g) + 2 H₂O + 4 H⁺ +2 e^-  2 NH₃OH⁺, lg K = ‑63,2, Cu²⁺ + e^-  Cu⁺, lg K = 2,9;

(c) c(Mn(NO₃)₂) = 0,010 моль/л та c(H₂O₂) = 0,015 моль/л, у середовищі оцтової кислоти; вказівка: використати напівреакції

MnO₂ (s) + 4 H⁺ +2 e^-  Mn²⁺ + 2 H₂O, lg K = 41,6, H₂O₂ + 2 H⁺ +2 e^-  2 H₂O, lg K = 59,8.