Задачі для самостійної роботи

1. Визначте рН розчину, одержаного при розчиненні 1,12л HCI в 500мл води за нормальних умов.

2. Визначте рН розчину, одержаного при розчиненні 4г натрій гідроксиду в 10л води.

3. Розрахуйте рН розчину, отриманого при розведенні 50мл 40,2%-го розчину етанової кислоти водою до 1000мл. ρ=1,05г/мл. К_Д,Нас=1,74∙10^-5.

4. Обчисліть рН розчину, одержаного при розчиненні 2,24л HCI в 6000мл води за нормальних умов.

5. Розрахуйте рОН розчину, одержаного при розведенні 100мл 10%-го розчину метанової кислоти водою до 1500мл. К_{Д,НСООН}=1,8∙10^-4. ρ=1,05г/мл.

6. Визначте концентрацію йонів гідрогену і гідроксиду в розчині, 250мл якого містить 10,6г Na₂CO₃. .

7. Розрахуйте концентрацію йонів гідрогену, йонів гідроксиду і ступінь гідролізу солі в розчині, 500мл якого містить 8,2г NaАс. К_Д,НАс=1,74∙10^-5.

8. Визначте концентрацію йонів гідроксиду і ступінь гідролізу солі в розчині, 200мл якого містить 1,06г NaНCO₃. . .

9. Визначте концентрацію йонів гідрогену в розчинах: а) 0,5М розчин NaН₂РO₄; б) 0,3М розчин Na₂НРO₄. рК₁=1,96; рК₂=6,76; рК₃=12,44.

10. Розрахуйте концентрацію йонів гідроксиду і ступінь гідролізу солі Амоній хлориду, отриманого при розчиненні 2,675г NH₄CI в 500мл води. .

11. Визначте концентрацію йонів гідрогену і гідроксиду в розчині NH₄Ас, отриманого при розчиненні 3,85г солі в 250мл води. К_Д,НАс=1,74∙10^-5. .

12. Визначте концентрацію йонів гідрогену і водневий показник розчину, одержаного при розчиненні 6г NаАс і 12г етанової кислоти в 1л води. К_Д,НАс=1,74∙10^-5.

13. В 250мл води розчинили 50мл 40%-го розчину амоній гідроксиду густиною 0,88г/мл і 17,8г Амоній хлориду. Визначте концентрацію йонів гідроксиду і водневий показник одержаного розчину. .

14. Визначте активність йонів гідрогену в розчині, отриманому при розчиненні 1,12л Гідроген хлориду в 500мл води за нормальних умов.

15. В 500мл води розчинили 150мл 40,2%-го розчину етанової кислоти густиною 1,05г/мл. К_Д,НАс=1,74∙10^-5. Визначте активність йонів гідрогену та ступінь дисоціації кислоти в отриманому розчині.

16. Розрахуйте активність йонів гідрогену в розчині, який отримали шляхом змішування 50мл 40%-го розчину H₂SO₄ густиною 1,3г/мл і 300мл води.

17. Визначте активність йонів гідрогену в розчині, який отримали шляхом змішування 50мл 40%-го розчину ортофосфатної кислоти густиною 1,46г/мл і 12,5г Натрій ортофосфату з 500мл води, враховуючи тільки першу ступінь дисоціації кислоти. .

18. Розрахуйте, у скільки разів зміниться концентрація йонів гідрогену, якщо в 500мл 0,1М розчину метанової кислоти розчинити 13,6г Натрій форміату?

19. Скільки грамів Натрій ацетату необхідно додати до 400мл 0,1М етанової кислоти, щоб зменшити концентрацію іонів гідрогену в розчині в 100 разів? К_Д,НАс=1,74∙10^-5.

20. Скільки мілілітрів 30%-го розчину амоній гідроксиду густиною 0,892г/мл треба додати до розчину, який вміщує 10,7г Амоній хлориду в 500мл розчину, щоб рН=9,5? .

21. Визначте концентрацію і активність йонів гідрогену, рН розчину, одержаного при розчиненні 6,675г Алюміній хлориду в 500мл розчину. Константа гідролізу солі дорівнює 1,35∙10^-5.

22. Скільки грамів Ферум (III) хлориду необхідно розчинити в 500мл розчину, щоб рН=1,9? Константа гідролізу солі дорівнює 3,0∙10^-3.

23.Скільки грамів етандіової кислоти треба розчинити в 100мл розчину, щоб рН розчину дорівнював 8,5? ; .

24. Визначте ступінь дисоціації і рН розчину, одержаного при розчиненні 50мл 30%-го розчину амоній гідроксиду густиною 0,892г/мл в 200 мл води. .

25. 500 розчину вміщує 4,3 пропенової кислоти. Визначте концентрацію йонів гідрогену, рН розчину і ступінь дисоціації кислоти в цьому розчині. .

26. Скільки грамів Амоній хлориду необхідно додати до 200мл 0,1М розчину амоній гідроксиду, щоб зменшити концентрацію йонів гідроксиду в 100 разі? .

27. 500мл розчину вміщує 6,2г ортоборатної кислоти. Як зміниться рН розчину, якщо додати 20,2г Натрій тетраборату? .

28. рН 0,1М розчину калієвої солі слабкої одноосновної кислоти дорівнює 9,07. Визначте константу і ступінь гідролізу цієї солі.

29. До 30мл води додали 5мл 3М розчину . Розрахуйте концентрацію йонів гідроксиду і рН отриманого розчину. .

30. Скільки міліграмів Калій ціаніду міститься в 100мл розчину, рН якого дорівнює 10,46? .

3. РІВНОВАГА В СИСТЕМАХ ОСАД- РОЗЧИН. ДОБУТОК РОЗЧИННОСТІ

В аналітичній практиці дуже широко використовують процеси утворення і розчинення осадів. Розчинність різних речовин в одному і тому ж розчиннику або однієї речовини в різних розчинниках може коливатися у дуже широких межах. Кількісно розчинність визначають вмістом речовини (концентрацією) у насиченому розчині, тобто такому, який характеризується динамічною рівновагою за умови сталої температури:

нерозчинена речовина (осад) ↔ речовина у розчині.

Всі солі, в тому числі і малорозчинні, відносяться до сильних електролітів. Через це при осадженні чи розчиненні малорозчинної солі у водному розчині в рівновазі з осадом знаходяться тільки йони солі. Рівняння динамічної рівноваги має вигляд

В стані рівноваги за умови сталої температури за одиницю часу в розчин переходить така кількість сполуки, яка за цей же час з розчину випадає в осад. Ця динамічна гетерогенна рівновага описується правилом добутку розчинності.

В насиченому розчині при сталій температурі добуток активностей йонів малорозчинного електроліту є сталою величиною і називається добутком розчинності (ДР).

або (3.1)

, (3.2)

де і - відповідно концентрації катіонів і аніонів;

і - коефіцієнти активностей катіонів і аніонів.

Оскільки розчинність малорозчинного електроліту у воді дуже мала, то й концентрація йонів у розчині буде малою, а йонна сила розчину буде близькою до нуля. Тому коефіцієнти активностей йонів в таких розчинах будуть дорівнювати одиниці або наближатимуться до неї. Через це у виразах добутків розчинності можна замість добутку активностей брати добуток концентрацій йонів.

. (3.3)

Це значно спрощує розрахунки розчинності малорозчинних сполук.

Вираз добутку розчинності малорозчинної сполуки , що дисоціює за рівнянням

матиме вигляд

. (3.4)

Умови виділення та розчинення осаду електроліту:

- якщо , то розчин пересичений, осад випадає;

- якщо , то розчин насичений, система знаходиться у стані рівноваги;

- якщо , то розчин ненасичений, осад розчиняється.

Осадження вважається повним, якщо концентрація йонів в розчині не перевищує 10^-6моль/л або 10^-4г/л (межа чутливості аналітичних терезів).

Величина добутку розчинності використовується не тільки при вирішенні різних питань, пов’язаних з йонів осадженням у вигляді малорозчинних сполук, але і при визначенні умов переведення малорозчинних осадів у розчин. Важливою характеристикою малорозчинних сполук є їх розчинність в різних розчинниках.

Для бінарної малорозчинної сполуки розчинність розраховується за рівнянням

, (3.5)

для малорозчинних сполук типу

. (3.6)

Для розчинення осаду треба зменшити концентрацію хоча б одного з йонів, що входить до складу малорозчинної сполуки. Це можливо внаслідок: утворення слабкого електроліту; утворення стійких комплексних йонів; зв’язування йонів у летку сполуку; зміни ступеня окиснення.

Розв’язування типових задач

Задача 1. Визначте кількість грамів йонів в 1л насиченого розчину Барій ортофосфату. Розрахуйте, як зміниться концентрація йонів , якщо в 1л цього розчину розчинити 16,4г Натрій ортофосфату? .

Розв’язування. Ва₃(РО₄)₂ – це малорозчинна сполука, яка дисоціює за рівнянням .

Оскільки з однієї молекули солі Ва₃(РО₄)₂ утворюються 3 йони і 2 йони , то прийнявши концентрацію солі в розчині за Х, одержимо і . Тоді

Розрахуємо розчинність цієї сполуки за рівнянням (3.6)

Концентрація йонів у розчині дорівнює

моль/л,

а в г/л г/л.

При введенні в розчин солі Na₃PO₄ можна прийняти, що загальна концентрація йонів в розчині буде дорівнювати концентрації цієї солі. Концентрацією йонів , що утворюються при розчиненні Ва₃(РО₄)₂, можна знехтувати, оскільки розчинність цієї сполуки дуже мала.

Визначимо молярну концентрацію солі Na₃PO₄:

г/моль; моль/л; моль/л.

Вираз добутку розчинності Ва₃(РО₄)₂ після додавання у розчин солі Na₃PO₄ матиме вигляд .

Звідси моль/л.

Концентрація йонів після додавання до 1л розчину 16,4г Na₃PO₄ зменшилась у

разів.

Задача 2. Визначте добуток розчинності Стронцій карбонату, якщо його розчинність при 25^оС дорівнює 0,001554г/л. г/моль.

Розв’язування. Визначимо розчинність в моль/л

моль/л.

Стронцій карбонату дисоціює за схемою

Виходячи з рівняння дисоціації, одержуємо формулу добутку розчинності

Задача 3. Розрахуйте величини рН, при яких починається і закінчується осадження кобальт гідроксиду з 0,1М розчину Кобальт сульфату. .

Розв’язування. У розчині дисоціює за схемою

Тоді добуток розчинності становитиме

Оскільки - сильний електроліт і при дисоціації однієї молекули солі утворюється один йон , то моль/л, а

Звідси

моль/л.

Виходячи з йонного добутку води, маємо

моль/л.

Водневий показник розчину на початку осадження буде дорівнювати

В кінці осадження концентрація йонів повинна дорівнювати 10^-6моль/л.

Тоді ,

а .

Задача 4. Визначте, чи випаде осад Нікель сульфіду з 0,1М розчину Нікель сульфату, що містить 0,2М етанової кислоти, при насиченні розчину дигідроген сульфідом при кімнатній температурі? ; ; ; .