149150 Вариант №4
1 .Опишите открытие иона Pb2+ из смеси катионов всех аналитических групп.
ион Pb2+ относится к IV аналитической группе, подгруппе серебра(Ag+ Pb2+,Hg22+), которые осаждаются соляной кислотой в виде хлоридов. Осадок PbCl2 растворим в горячей воде. Это свойство используют для отделения ионов Pb2+ от иона Ag+ KJ-йодид калия образует с раствором солей свинца желтый осадок PbJ2 :
Pb2+ +2J - = PbJ2
Осадок растворяется при нагревании в 2М уксусной кислоты. При медленном охлаждении раствора выпадают характерные золотистые чешуйки кристаллов PbJ2. Медленное охлаждение благоприятствует росту более крупных кристаллов(« золотой дождь» ). Таким образом, открытие иона Pb2+ необходимо проводить по схеме: 1)осаждение катионов : к исследуемому раствору(1,5-2 мл) прибавить10-15 капель2М раствора НCl, перемешать стеклянной палочкой и нагреть 2-3 мин на водяной бане, затем охладить до комнатной температуры и отцентрифугировать. В осадке--
AgCl и PbCl2 2)Осадок промывыть примерно 1 мл дистиллированной водой с 4-5 каплями 2М раствора НCl ,перемешать и центрифугировать (центрифугат отбросить).3)К осадку добавить 34-40 капель ( 1,5-2 мл) дистиллироранной воды, нагреть на водяной бане. 4) в центрифугате обнаружить свинец раствором йодида калия. Золотисто - желтые кристаллы указывают на присутствие ионов Pb2+
2.Рассчитайте реальную константу диссоциации щавелевой кислоты по первой ступени в присутствии 0,05 М хлорида калия.
Щавелевая кислота -- Н2С2О4 – слабый электролит. .Реакция диссоциация щавелевой по первой ступени:
Н2С2О4 = Н + + НС2О4-
Реальная константа диссоциации щавелевой кислоты по первой стадии:
К = К0 / (ỵН+ ỵНС2О4- ) ,где К0 - константа диссоциации щавелевой кислоты по первой стадии –5,9 .10-2
ỵН+ + ỵНС2О4- - --- коэффициенты активности ионов.
Вычислим ионную силу, создаваемую ионами калия и хлорида
J =1/2 (0,05 . 12 + 0,05 .12 ) = 0,05 при этой ионной силе
ỵН+ = ỵНС2О4- = 0,81
К = 5,9 .10-2 / (0,81 )2 = 8,99 .10-2
3 Вычислить pH раствора, концентрации сульфид - и гидросульфид - ионов, образующихся при гидролизе 0,1 М раствора сульфида натрия.
Сульфид натрия --- соль образована сильным основанием и слабой кислотой, гидролиз идет по аниону, с образованием кислой соли и основания.
рН = 7 + 1/2рКкислоты + 1/2lgCсоли, по таблице ФХВ и условию расчитываем
рН =7 +1/2 6,96 + 1/2 (-1)=9,98 , pOH =14- 9,98=4,02 ,a C(OH-)=1,05 10-4
0,1 0,2 0,1 --- исх. конц.
Na2S =2 Na+ + S-2
1 2 1
Согласно реакция гидролиза: S2- +H2O = HS - + OH-
С (ОН - ) = С ( HS-) =С( S2-)
Следовательно С ( HS-)=1,05 10-4моль/л, С ( S2- ) = 0,1 -1,05 10-4 = 0,099895 моль/л
4.Вычислить концентрацию сульфид-иона в насыщенном растворе сероводородной кислоты (с=0,1моль/л), содержащем 0,1 МNaH2PO4+ 0,2 М Na2HPO4
H2S –слабая кислота, процесс диссоциации ступенчатый:
H2S = HS - +Н+ К 1дис = 1,05 .10-7
HS - = S-2 + Н+ К 2дис = 1,23 .10-12
К1 = С ( HS - ) С ( Н+ ) / С (H2S ) отсюда С ( HS - ) = К1 С (H2S ) / С ( Н+ )
К2 = С ( S2- ) С ( Н+ ) / С (HS-) отсюда С ( S2- ) = К2 С (HS - ) / С ( Н+ )
С ( S2- ) = К1К2 С (H2S ) / ( С ( Н+ ) )2
Буферная смесь : NaH2PO4 -- роль слабой кислоты, Na2HPO4 –сопряженное основание. С( Н+) = К2 фосфор. к-ты С (к-ты)/ С(осн.)
С( Н+) =6,2 . 10-8 . 0,2/ 0,1 = 12,4 .10-8
С ( S2- ) =1,05 .10-7 . 1,23 .10-12 .0,1/ (12,4 .10-8)2
С ( S2- ) = 8,39 . 10-8моль\л
5.Рассчитайте буферную емкость раствора: 200 см3 0,01 М фосфата натрия и 100 см3 0,02 М гидрофосфата натрия.
Рассчитываем реальную концентрацию ионов, которые уменьшились по сравнению с первоначальными в результате увеличения общего объема после смешения
200 . 0,01
С(фосфата натрия) =--------------------- = 0,0066 моль/л
200 + 100
100 . 0,02
С (гидрофосфата натрия) = ---------------------- = 0,0066 моль\л
200 + 100
Расчет буферной ёмкости проводим по формуле:
∏= 2,303 Ск. Сс / Ск + Сс =2,303 . 0 0066 . 0,0066 / 0,0066 + 0, 0066
∏ = 0,0076 моль/л
6 Какой комплекс преобладает в растворе, содержащем 0,05 М Сd (ll) и 2,0 М иодида калия?
В растворе содержащем 0,05 М Сd (ll) и2,0 М иодида калия могут проходить реакции: Cd2+ +J - = Cd J+ ẞ1 =1,91 . 102
Cd J+ + J - = Cd J2 ẞ2 = 2,69 .103
Cd J2 +J - = Cd J3- ẞ3 = 3,09 .104
Cd J3- + J - = Cd J42- ẞ4 = 2,57 .105
Учитывая, что С (к J ) значительно больше С (Cd ) принимаем С ( J ) = 2,0 М
Так как известны константы устойчивости комплексных соединений и равновесные концентрации свободного лиганда, можно рассчитать степень образования комплексного соединения в растворе:
ᾀ0 = 1/ ( 1 +ẞ1С( J - ) + ẞ2С ( J - )2 + ẞ3 С ( J - )3 + ẞ4 С( J - )4
ᾀ0 =1 /1 + 1,91 . 102 . 2 + 2,69 .103 . 4 +3,09 .104 .8 +2,57 .105 16=
2,29 .10--7
ᾀ1= ẞ1С( J - ) ᾀ0 = 1,91 . 102 . 2 . 2,29 .10-7 =8,75 .10-5 ᾀ1 =8,75 .10-3%
ᾀ2 = ẞ2С ( J - )2 ᾀ0 = 2,69 .103 . 4 .2,29 .10-7 = 24,64 .10-4 ᾀ2== 24,64 .10-2%
ᾀ3 = ẞ3С ( J - )3 ᾀ0 =3,09 .104 .8 . 2,29 .10-7 = 56,61 .10-3 ᾀ3 =5,66%
ᾀ4 = ẞ4С ( J - )4 ᾀ0 =2,57 .105 16 . 2,29 .10-7 = 94.16 .10-2 ᾀ4=94,16%
Таким образом, в растворе преобладает комплекс К4[ Cd J4 ]
7.Рассчитайте произведение растворимости Ag2CrO4, зная величину стандартного потенциала полуреакции Ag2CrO4+ 2е= 2Ag+ CrO42-
Ag2CrO4+ 2е= 2Ag+ CrO42-
Ag+ + е = Ag
Найдем в таблицах величины соответственных стандартных потенциалав:
Е ( Ag2CrO4/ Ag ) = +0,464В Е ( Ag+/ Ag ) =+ 0,799В
Поскольку Е0 ( Ag2CrO4/ Ag ) = Е0 ( Ag+/ Ag ) + 0,059/1 lg ПР ( Ag2CrO4)
lg ПР ( Ag2CrO4) =( 0,464 – 0,799) / 0,059 = -11,355
ПР ( Ag2CrO4) = 8,94 .10-12
8 Во сколько раз изменится растворимость Mg(OH) 2в присутствии 0,1 М NH3по сравнению с насыщенным водным раствором.
ПР (Mg(OH) 2) = С (Mg2+) . ( С (ОН-) )2 = 3,5 .10 -11
А) Рассчитываем растворимость Mg(OH) 2в воде.
Mg(OH) 2 = Mg2+ + 2ОН-
Обозначим С (Mg(OH) 2 ----Х, тогда С (Mg2+ ) ---Х, а С (ОН-) -----2Х
Х. 4 Х2 =3,5 .10-11
Х = ( 3,5 \ 4 .10-11 )1\3 = 2,06 .10-4
Растворимость Р(Mg(OH) 2 )в воде = 2,06 .10-4.М(Mg(OH) 2)=
= 2,06 .10-4 моль/л.58 г/моль = 119,48 .10-4г/л
Б) ) Рассчитываем растворимость Mg(OH) 2в присутствии 0,1 М NH3
В воде NH3 даст соединение NH4ОН концентрацией 0,1М
NH4ОН == NH4+ + ОН - ,ᾀ =1,3% С (ОН - ) =1,3 . 10-3
С (ОН-) -- при диссоциации Mg(OH) 2 пренебрегаем как малой величеной
Х (1,3 .10-3)2= 3,5 .10-11 Х = 3,5 .10-11 /(1,3 .10-3)2 =2,07 .10-5
Р(Mg(OH) 2 )в присутствии 0,1 М NH3 =2,07.10--5 . 58 = 120,06. 10-5 г/л
Таким образом, Р(Mg(OH) 2 )в присутствии 0,1 М NH3 меньше растворимости Р(Mg(OH) 2 )в воде
119,48 .10-4 / 120,06 .10-5 = 9,95 раз.
9 Выпадет ли осадок сульфата свинца из раствора, содержащего 2*10-2 М плюмбита , 1*10-2 М избытка гидроксида натрия и 5*10-1 М сульфата натрия?
Осадок выпадает в том случае, если произведение концентрации ионов больше произведения растворимости.
ПР (РbSO4) = С (Рb2+) С ( SO42-) = 2,2 10-8 моль\л
Для осаждения ионов свинца из раствора плюмбита необходимо предварительно провести реакцию:
PbO22- +2H+ = Pb2+ +H2O
Pb2+ +SO42- = РbSO4
--------------------------------------
PbO22- +2H+ + SO42- = РbSO4 + H2O
C (PbO22- ) = C ( Pb2+) и ровна 2 .10-2 моль/л ,а С ( Н+ ) необходимо -----
4 .10-2 моль/л. При введении в реакционную смесь раствор NaOH –1 .10-2М
Концентрация ионов водорода уменьшится в следствие реакции:
Н+ + ОН - = H2O это уменьшение составляет 1 .10-2 моль/л
Таким образом, С( Н+ ) после реакции с раствором NaOH ровна --- 3 .10-2М, что позволит осадить C ( Pb2+)= 1 ,5 .10-2 моль/л
С (Рb2+) С ( SO42-) = 1.5 .10-2 .5 .10-1 = 7,5 . 10-3 эта величина больше ПР, значит осадок сульфата свинца будет выпадать.
10.Составьте электронно-ионные уравнения реакции, идущей по схеме:
2 Fe3++ 2S2O32-= 2Fe2++ S4O2-6
окислитель Fe3+ +1е = Fe2+ процесс восстановления 1
восстановиS2 +2O3-2 ) 2— - 2e = ( S4+2,5O6)2-процесс окисления
с. о. S в этих соединениях определены формально. В этих соединениях изменяется с. о. 2 S2- -2е = S-2
2 S2O32- ---- ( S6+O3S2-)2- -2e = S4O2-6 ------ (S2+6O6S2- )
