Условия образования и растворения осадков с учетом электростатических и химических взаимодействий.
Соотношение и
|
Характеристика раствора
|
Состояние твёрдой фазы
|
|
Насыщен
|
Равновесие с раствором
|
|
Ненасыщен
|
Растворение осадка
|
|
Пересыщен
|
Осаждение осадка
|
Осаждение считают количественным (полным), если остаточное содержание осаждаемого иона в растворе не превышает 10-4 г или его концентрация 10-6 моль/л. Осаждение считают практически полным, если в растворе неосажденным остался определяемый ион в концентрации 10-5 моль/л. В качестве осаждаемой формы пригодны только те осадки, для которых 10-8 (для бинарных электролитов).
Решение задач
Задача №1. Рассчитайте молярную растворимость Pb3(PO4)2 и концентрации Pb2+ и PO43- в насыщенном растворе. Ks0 = 7,910-43.
|
Решение.
s = = 1,510-9 моль/л
|
Согласно стехиометрии сульфата свинца:
|
[Pb2+] = 3s = 4,510-9 М
|
[PO43-] = 2s = 3,010-9 М.
|
|
|
Задача №2. Растворимость Ag3PO4 составляет 4,6810-6 моль/л. Вычислите константу растворимости фосфата серебра.
|
Решение. Растворимость для Ag3PO4 рассчитывают по формуле:
|
s = , отсюда Ks0 = (4,68 10-6)4 27 = 1,3010-20.
|
Задача №3. Рассчитайте рН начала осаждения гидроксида магния из 0,010 М раствора хлорида магния. Ks0 = 6,010-10.
|
Решение. Осадок начнет осаждаться, когда величина [Mg2+][OH-] превысит значение . Для упрощения расчетов ионную силу не учитываем,
|
тогда Ks = [Mg2+][OH-]2, [OH-] = = = 2,5 10-4 М
|
рOH = 3,6
|
pH = 14 - 3,6 = 10,4
|
Задача №4. Рассчитайте рН полного осаждения гидроксида магния из 0,01 М раствора хлорида магния. Ks0 = 6,010-10
|
Решение. Условие количественного осаждения – снижение концентрации осаждаемого иона в растворе до 110-6 М. Таким образом, необходимо найти условия, при которых равновесная концентрация гидроксид-ионов удовлетворяет величине константы растворимости.
|
[OH-]2 = ; [OH-] = = 2,410-2 М
|
рOH = 1,6
|
pH = 14 – 1,6 = 12,4
|
Задача №5. Рассчитайте растворимость оксалата кальция в 0,01 растворе нитрата калия и в воде. Конкурирующими реакциями пренебречь. Ks0 = 2,2910-9.
|
Ионная сила, создаваемая ионами калия и нитрата составляет
I = ½(0,0112 + 0,0112) = 0,01, по таблице (приложение 1) .
|
Ks = = = 5,2510-9
|
s = = = 7,2510-5 М
|
В воде: s = = = 4,7810-5 М.
|
Задача №6. Рассчитайте растворимость сульфата бария в 0,10 М растворе сульфата натрия. Ks0 = 1,110-10.
|
Решение. Необходимо учесть, что растворимость сульфата бария уменьшается из-за присутствия одноименного иона и повышается из-за увеличения ионной силы.
|
I = ½(2,010-112 + 1,010-122) = 0,30, по таблице (приложение 1): .
|
Ks = = 5,710-10
|
s = = 5,710-9 М
|
Задача №7. Какой осадок выпадет первым, если к раствору, содержащему по 0,10 моль/л Cl- и CrO42- прибавить небольшое количество Ag+.
Ks0(AgCl) = 1,810-10, Ks0(Ag2CrO4) = 1,110-12.
|
Решение. В присутствии ионов Cl- и CrO42 возможно образование осадков AgCl и Ag2CrO4. Первым выпадет осадок, для которого при меньшей концентрации Ag+ достигается константа растворимости.
|
Для AgCl: [Ag+] = = = 1,810-9 М
|
Для Ag2CrO4: [Ag+] = = = 3,310-6 М
|
Первым выпадет осадок AgCl.
|
Вопросы для самоконтроля
Сформулируйте правило произведения растворимости.
Выведите формулу для расчёта ионной растворимости соединения AmBn.
Для каких из перечисленных малорастворимых электролитов характерна ионная, а для каких молекулярная растворимость: H3BO3, Ba(IO3)2, C6H5COOH, CuC2O4, BaSO4, Hg2Cl2, MgNH4PO4 6H2O, AgCl?
Концентрация алюминия после его осаждения аммиаком равна 10 нМ, поэтому можно считать, что осаждение является: а) количественным, б) неполным, в) практически полным. Ответ аргументируйте.
Как перевести малорастворимое соединение в более растворимое? Приведите примеры (не менее 2-х) из практики качественного анализа.
Как изменится растворимость AgI в присутствии:
а) 0,1 М NaI;
б) 0,1 М NaNO3? Ответ обоснуйте.
Соединения Mn(OH)2 и CoCO3 имеют близкие значения произведения растворимости. Одинакова ли их растворимость?
Растворимость каких соединений зависит от кислотности раствора и почему: Mg(OH)2, BaSO4, AgCl? Ответ мотивируйте формулами.
Сформулируйте условия образования и растворения осадков. Ответ мотивируйте формулами.
Каковы причины растворимости малорастворимых соединений в кислотах и щелочах?
РАЗДЕЛ II. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Глава 3. Титриметрические методы
3.1. Кислотно-основное титрование
Теоретическая часть
Кривые кислотно-основного титрования, их особенности и принципы построения: расчёт pH в различные моменты титрования (табл. 1).
Факторы, влияющие на величину скачка на кривой кислотно-основного титрования: константа диссоциации и концентрация определяемого вещества, температура.
Принцип действия и критерии выбора кислотно-основных индикаторов, интервал перехода окраски индикатора.
Индикаторные погрешности кислотно-основного титрования. Для расчета погрешностей титрования целесообразно использовать табл. 1.
Таблица 1. Расчёт концентрации протонов в различные моменты титрования.
Титруемое вещество
|
Сильная
кислота (HA)
|
Сильное
основание (B)
|
Слабая
кислота (HA)
|
Слабое
основание (B)
|
VТ = 0
|
|
|
|
|
До ТЭ
|
|
|
|
|
В ТЭ
|
|
|
|
|
После ТЭ
|
|
|
|
|
Примечание: – объём титруемого вещества и титранта соответственно, – степень оттитрованности, – концентрации титруемого вещества (кислоты и основания соответственно), – концентрации сопряжённого основания и кислоты соответственно.
|
Решение задач
Задача №1. На титрование 0,2290 г слабой органической кислоты (HA) с индикатором фенолфталеином потребовалось 29,80 мл 0,1001 н раствора NaOH. Рассчитайте эквивалентную массу кислоты.
|
Решение. Рассчитаем эквивалентную массу органической кислоты Э(HA):
|
;
|
.
|
моль эквивалентов.
|
г эквивалентов.
|
Задача №2. Вычислите массу H2SO4 в 500,0 мл раствора, на титрование аликвоты (25,00 мл) которого затрачено 22,50 мл 0,09510 М раствора NaOH.
М.м. (H2SO4) = 98,08 г/моль.
|
|
Решение. По закону эквивалентов:
|
|
|
|
М.
|
|
Рассчитаем массу H2SO4 в 500,0 мл раствора:
|
|
|
|
|
|
г
|
|
Задача №3. На титрование 10,50 мл раствора NH3 израсходовано 12,85 мл раствора HCl (титр 0,004572 г/мл). Вычислите массу NH3 в 200,0 мл этого раствора.
М.м. (NH3) = 17,03 г/моль.
|
Решение. Рассчитаем концентрацию раствора HCl:
|
,
|
.
|
М.
|
По закону эквивалентов:
|
М.
|
Рассчитаем массу NH3 в 200,0 мл раствора:
|
|
г
|
Задача №4. В приборе для отгонки аммиака раствор (NH4)2SO4 обработан раствором NaOH при нагревании. Выделившийся NH3 поглощён 500,0 мл H2SO4 с концентрацией М. Полученный раствор оттитрован 22,50 мл 0,2500 М раствором NaOH. Рассчитайте массу (NH4)2SO4 в анализируемом растворе. Назовите способ титрования.
М.м. ((NH4)2SO4) = 132,16 г/моль.
|
Решение. Запишем уравнения реакций титрования:
|
;
|
;
|
.
|
По условию задачи:
|
.
|
С одной стороны:
|
.
|
С другой:
|
.
|
Следовательно,
|
.
|
г
|
Титрование выполнено обратным способом.
|
Задача №5. Можно ли с погрешностью ± 0,1 % оттитровать 0,2 М раствор HCl эквимолярным раствором NaOH с индикатором фенолфталеином (pT = 9,0)?
|
Решение. Запишем уравнение реакции титрования:
|
.
|
Поскольку титруем сильную кислоту сильным основанием, pHТЭ = 7,0. Задача сводится к расчёту величины скачка титрования.
|
а) Рассчитаем pH буферного раствора при погрешности титрования -0,1% (раствор недотитрован):
|
(см. таблицу 1),
|
По условию f = 0,999.
|
,
|
pH-0,1% = 4,0.
|
б) Рассчитаем pH буферного раствора при погрешности титрования +0,1% (раствор перетитрован):
|
(см. таблицу 1),
|
По условию f = 1,001.
|
,
|
pH+0,1% = 10,0.
|
|
Границы скачка титрования: pH 4,0 10,0. Поскольку для фенолфталеина pT = 9,0 (значение попадает в скачок: см. кривую титрования), то этот индикатор можно использовать для фиксирования конечной точки титрования.
|
|
Задача №6. Рассчитайте индикаторную погрешность титрования 0,1 М раствора уксусной кислоты эквимолярным раствором NaOH с индикатором тимолфталеином (pT = 9,0) и метиловым оранжевым (pT = 4,0). Какой из индикаторов целесообразно использовать для титрования? .
|
Решение. Запишем уравнение реакции титрования:
|
.
|
Титруем слабую кислоту сильным основанием. Рассчитаем pH в точке эквивалентности:
|
(см. табл. 1).
|
,
|
,
|
pHТЭ = 8,73.
|
Построим кривую титрования и рассчитаем индикаторные погрешности:
|
|
Тимолфталеин
|
Достарыңызбен бөлісу: |
