- •Федеральное агентство по образованию Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
- •Волгоград 2010
- •Введение
- •Правила по технике безопасности
- •Лабораторная работа «комплексные соединения»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о комплексных соединениях
- •1.2. Природа химической связи в комплексных соединениях
- •1.3. Устойчивость комплексного иона
- •1.4. Номенклатура комплексных соединений
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «скорость химических реакций»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Скорость гомогенных и гетерогенных реакций
- •1.2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации
- •1.3. Зависимость скорости реакции от температуры
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «катализ»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о катализе
- •1.2. Гомогенный катализ
- •1.2. Гетерогенный катализ
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «химическое равновесие»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Обратимые и необратимые реакции
- •1.2. Химическое равновесие и вывод константы равновесия
- •1.3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «ионообменные реакции»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Электролитическая диссоциация; сильные и слабые электролиты
- •1.2. Принципы протекания ионообменных реакций
- •1. 3. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •1.2. Влияние одноименных ионов на растворимость и солевой эффект
- •1.3. Растворимость осаждаемого соединения и образование осадков
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «водородный показатель. Гидролиз солей»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •1.2. Гидролиз солей
- •1.2. Степень гидролиза и константа гидролиза
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Дополнительная
- •400074, Волгоград, ул. Академическая, 1
1. 4. Примеры решения задач
Пример 1. Вычислить ПРAgCl, если известно, что насыщенный раствор AgCl содержит 1,8 10–3 г этой соли в 1л при 25С.
Решение. Определим молярную концентрацию насыщенного раствора AgCl:
,
где МAgCl — молярная масса хлорида серебра, 143 г/моль.
Поскольку каждая молекула AgCl дает при растворении по одному иону Ag+ и Cl–, (это так называемый бинарный электролит), то концентрации ионов Ag+ и Cl– в насыщенном растворе соли будут такими же:
[AgCl] = [Ag]+ = [Cl–] = моль/л.
Поэтому рассчитываем ПР:
ПРAgCl= [Ag+] [Cl–] = .
Пример 2. Вычислить , если насыщенный раствор при 25С содержит г этой соли в 1л.
Решение. Вычислим молярную концентрацию насыщенного раствора Ag2CrO4:
,
где 332 — молярная масса хромата серебра, г/моль.
Так как из одной молекулы Ag2CrO4 при растворении образуется 2 иона Ag+ и один ион CrO42–:
Ag2CrO4 = 2Ag+ + CrO42– ,
то их концентрации в насыщенном растворе составят:
[CrO42–] = моль/л ,
[Ag+] = моль/л .
Рассчитываем ПР:
ПРAgCl= [Ag+]2·[CrO42–] = .
Обратите внимание на то, что растворимость AgCl (1,25·10–5) меньше, чем растворимость Ag2CrO4 (). Это объясняется тем, что при вычислении приходится возводить в квадрат малую величину — концентрацию ионов Ag+ (), чего не делается при вычислении ПРAgCl .
Таким образом, о сравнительной растворимости каких-либо электролитов можно судить по величинам их произведений растворимости только в тех случаях, когда их формулы построены однотипно: AgCl, BaSO4, CaCO3 или Ag2CrO4, Ag2CO3, PbI2.
Пример 3. Определить растворимость Mg(OH)2 при 25С, если произведение растворимости его равно .
Решение. Примем искомую величину — растворимость Mg(OH)2 за х моль/л.
Уравнение диссоциации:
Mg(OH)2 = Mg2+ + 2OH–.
В результате диссоциации х молей Mg(OH)2 в растворе создаются следующие концентрации ионов:
[Mg+2] = x; [OH–] = 2x .
Тогда:
;
;
.
Чтобы определить растворимость в г/л, необходимо найденную величину умножить на молярную массу Mg(OH)2, которая равна 58 г/моль:
Растворимость Mg(OH)2 = г/л.
Пример 4. Рассчитать растворимость йодата бария Ba(IO3)2 в 0,03 М растворе Ba(NO3)2 приближенно и с учетом коэффициентов активности ионов.
Решение
1) Приближенный расчет
При диссоциации соли на один ион Ва2+ образуется 2 иона IO–3:
Ba(IO3)2 = Ba2+ + 2IO3–.
Поскольку концентрация насыщенного раствора Ba(IO3)2 при температуре 25С равна моль/л, то
[Ba2+] =моль/л;
[IO3–] =моль/л;
и следовательно:
.
Обозначим растворимость Ba(IO3)2 в присутствии Ba(NO3)2 через х моль/л. Тогда концентрация ионов [IO3–] = 2х.
Концентрация ионов Ва2+ складывается из ионов, образующихся при диссоциации раствора Ba(NO3)2 и ионов, образующихся в результате растворения осадка Ba(IO3)2 (их концентрация равна х). Следовательно, в присутствии 0,03М Ba(NO3)2 произведение растворимости Ba(IO3)2 составит:
[Ba+2][IO3–]2 = (0,03 + х)(2х)2 =.
По сравнению с величиной 0,03, величиной х, как очень малой, можно пренебречь; тогда:
0,12х2 = ,
откуда
.
Следовательно, расчет по упрощенной формуле ПР дает, что растворимость Ba(IO3)2 при замене воды 0,03 М раствором Ba(NO3)2 понизится с моль/л до, т.е. примерно в 6 раз.
2) Расчет с учетом коэффициентов активности
Произведем вычисления по точной формуле:
Для определения активностей ионов необходимо величины их концентраций умножить на коэффициенты активности. Коэффициенты активности зависят от ионной силы раствора, которая определяется по формуле:
,
где С — молярные концентрация ионов; z — их степень окисления.
Определим ионную силу в насыщенном растворе Ba(IO3)2:
.
Путем интерполяции величин коэффициентов активности, приведенных в таблице Х, найдем, что ионной силе 0,0024 отвечают значения = 0,84;= 0,96.
Интерполяцию производим следующим образом. Значение = 0,0024 лежит между значениями 0,001 и 0,005, разница между которыми 0,004. Этой разнице в величинах для двухвалентных ионов отвечает уменьшение f от 0,86 до 0,8, т.е. 0,06. Составим пропорцию:
0,004 —— 0,06
0,0014 —— х ;
откуда .
Затем рассчитываем:
fBa2+=0,86 – 0,02 = 0,84.
Аналогично производим расчет коэффициент активности для иодат-иона.
Рассчитываем активности ионов:
aBa2+=;
aIO3– =.
Точное значение ПР соли составит:
.
Из найденной точной величины , вычислим растворимостьBa(IO3)2 в 0,03М растворе Ba(NO3)2. Для этого снова определим ионную силу раствора. Поскольку Ba(IO3)2 дает в раствор очень мало ионов по сравнению с Ba(NO3)2, для вычисления ионной силы можно учитывать только присутствие Ba(NO3)2:
.
Этой ионной силе отвечают следующие значения коэффициентов активности ионов: = 0,48;=0,81.
Обозначим неизвестную нам величину молярной концентрации Ba(IO3)2 через х, при этом [IO3-] =2х.
;
х =моль/л.
Таким образом, при точном вычислении получается, что в присутствии 0,03 моль/л Ba(NO3)2 растворимость Ba(IO3)2 понизится с моль/л домоль/л, т.е. в 4 раза (вместо шестикратного уменьшения, полученного при приближенном расчете).