Тема «Ионизация. Водородный и гидроксильный показатели»
Тема «Произведение растворимости» В процессе аналитических определений часто используют гетерогенные системы, т.е. системы, разграниченные поверхностями раздела. Осадок и насыщенный раствор представляют собой различные фазы гетерогенной системы. Растворение малорастворимых электролитов в воде является обратимым процессом и подчиняется закону действия масс. Так, при соприкосновении кристаллов с водой, одновременно протекают два процесса: переход ионов соли в раствор и соединение ионов, находящихся в растворе, с кристаллами нерастворившегося соединения. Так как данная система находится в состоянии равновесия, поэтому произведение концентраций ионов в насыщенном растворе труднорастворимого соединения является величиной постоянной при данной температуре и называется произведением растворимости и обозначается ПР с индексом электролита. Например: AgCl ↔ Ag+ +Cl-; ПР(AgCl) = [Ag+]*[Cl-]. В общем случае: MemAnn↔ mMen+ +nAnm- ПРMemAnn = [Men+]m*[Anm-]n. Если произведение концентрации ионов труднорастворимого электролита меньше его произведения растворимости, раствор является ненасыщенным. В тот момент, когда ионное произведение достигает величины ПР данного электролита, раствор станет насыщенным относительно этого электролита. Если ионное произведение превышает величину ПР, раствор станет пересыщенным и начнется выпадения осадка. Для AgCl: [Ag+] * [Cl-] < ПРAgCl (справочного значения)- ненасыщенный раствор; [Ag+] * [Cl-] = ПРAgCl - насыщенный раствор; [Ag+] * [Cl-] > ПРAgCl - пересыщенный раствор, выпадает осадок¯
Решение задач на произведение растворимости Растворимость выражается:
S= S/M(x)= → моль/л; S` = S*M(x) = моль/л * г/моль → г/л.
Алгоритм (схема) решения задач
Пример 1. Определить, выпадет ли осадок, если смешали две соли с концентрациями ионов, равными: [Pb2+]=0,0008 моль/л =8*10-4 и [CO3 2-]=0,04 моль/л=4*10-2 Решение. Определяем произведение ионов (ИП)= [Pb2+]*[CO3 2-]=8*10-4 *4*10-2 =32*10-6 =3,2*10-5 . По справочнику определяем значение ПР для соли PbCO3 =7,5*10-14 . Сравниваем значения ИП и ПР: ИП ? ПР ® 3,2*10-5 >7,5*10-14 . Вывод: так как значение ИП > значения ПР, то раствор является пересыщенным, осадок выпадает.
Пример 2. Вычисление произведения растворимости малорастворимого электролита по его растворимости.
Задача: в 200мл раствора содержится 0,008 г Fe(OH)3. Найти ПР. Задача I типа. Решение: 1).Fe(OH)3↓ ↔ Fe3++3OH- 2).ПРFe(OH)3 = [Fe3+]·[OH-]3=? 3). 200мл – 0,008г. 1000 мл – x г или 0,2л – 0,008г. 1л – х г. х=0,04 г/л M(Fe(OH)3) = 56+17·3=107 г/моль S(моль/л) = (0,04г/л)/(107г/моль) = 0,000373=3,73·10-4 моль/л 4).[Fe3+]=S·n= S·1=3,73·10-4·1=3,73·10-4 [OH-]=S·n= S·3=3,73·10-4 ·3=11,19·10-4=1,119·10-3моль/л 5).ПР=3,73·10-4·(1,119·10-3)3=5,22·10-13 Ответ: ПР(Fe(OH)3) = 5,22·10-13
Пример 2 Вычисление растворимости электролита в воде по известному произведению растворимости. Задача II типа: ПР(Fe(OH)2) = 8·10-31. Найти растворимость Fe(OH)2 в г/л и в моль/л. 1).Fe(OH)2↓ ↔ Fe2++2OH- 2).ПР(Fe(OH)2) = [Fe2+]·[OH-]2 = 8·10-31 3).S→x [Fe2+]=S·n=x·1=x [OH-]=S·n=x·2=2x 4). x·(2x)2 = 8·10-31 4x3=8·10-31 x3=2·10-31 x=3√(2·10-31)=3√(200·10-33)=5·10-11 моль/л S=5·10-11 моль/л 5).M(Fe(OH)2) = 56+34= 90 г/моль S` = S *М=5·10-11(моль/л)* · 90(г/моль) = 4,5·10-9 г/л Ответ: Растворимость (Fe(OH)2) = 4,5·10-9 г/л и 5·10-11 моль/л
Тема «Ионизация. Водородный и гидроксильный показатели»
Реакции, применяемые в аналитической химии, протекают, как правило, в водных растворах. Вода относится к слабым электролитам и, хоть в незначительной степени, но подвергается ионизации: H2О↔H+ + OH- При комнатной температуре в каждом литре воды лишь 1 * 10-7 моль молекул диссоциировано на ионы. [H+]= [OH-]= 1 * 10-7моль/л Произведение концентрацииионов H+ и OH- в воде и водных растворах является постоянной величиной при постоянной температуре. Эта величина называется ионным произведением воды Kw: K (H2О) = const = Kw = [H+] * [OH-] = 1 * 10-14. Вывод: как бы ни менялась концентрация ионов H+ и OH-, их произведение при температуре 22 С всегда равно 1 * 10-14. Чистая вода имеет нейтральную среду, следовательно, если: [H+] = 1 * 10-7 моль/л – среда нейтральная; [H+] > 1 * 10-7 моль/л – среда кислая; [H+] < 1 * 10-7 моль/л – среда щелочная. Применение чисел с отрицательными показателями степени затруднительно, поэтому были введены отрицательные десятичные логарифмы концентрации ионов водорода H+ и гидроксид-ионов OH-– ионов водорода и гидроксила, назвав их соответственно водородным (pH) и гидроксильным (pOH) показателями. Водородный показатель рассчитывается по формуле: pH = -lg [H+]; [H+] = 10-рН Гидроксильный показатель: pOH = -lg [OH-]. Из ионного произведения воды следует: pH + pOH = 14.
Кислотность растворов теперь тоже можно охарактеризовать количественно через величину pH: - нейтральный раствор pH = 7 -кислый раствор pH< 7 - щелочной раствор pH> 7.
Из математики Lg 0 - не существует; lg 1 = 0; lg 10 = 1 Þ десятичный логарифм определяют по четырёхзначной математической таблице В.М.Брадиса для значений чисел >1, но <10, например: lg 2,0 = 0,3010 lg 2,3 = 0,3617 lg 2,35 = 0,3711 lg 2,358 = 0,3726 lg 10+n = +n ; lg 10-n = -n ; - lg 10-n = +n lg a · b = lg a + lg b -lg a · b = -lg a – lg b lg = lg a – lg b -lg = -lg a + lg b
Примеры решения задач:
Пример 1. Решение: В растворе содержится [H+] = 0,0048 моль/л. Определить pH, pOH, [OH-]. Охарактеризовать среду раствора. Переводим 0,0048 = 4,8*10-3. pH= -lg [H+] =-lg4,8*10-3 = -0,68 + 3 = 2,32 <7, значит среда раствора кислая (здесь при решении используется таблица логарифмов). pH + pOH = 14; pOH = 14 – pH = 14 – 2,32 = 11,68. Так как [H+] * [OH-] = 1 * 10-14, то [OH-] = 1*10-14 / 4,8*10-3 = 0,2*10-11 = 2*10-12моль/л.
Пример 2. В растворе содержится [OH-]. = 0,003542 моль/л =3,542 * 10-3 Определить pH, pOH, [H+], характер среды Решение: [OH-] = -lg [OH-] = -lg3,542 * 10-3 = -lg 3,542 – lg10-3 = -0,5492 + 3 = 2,4508; pH = 14 – 2,4508 = 11,5492 > 7, значит среда раствора кислая. [H+] = 1*10-14/3,542*10-3= 0,282 *10-11 = 2,82 * 10-12 моль/л.
Пример 3. В 250 мл раствора содержится 0,2 г NaOH. Определить pH, pOH, [H+], [OH-]. Решение: Сначала надо определить, сколько г NaOH растворилось бы в 1л (дм3) воды: В 250 мл раствора содержится 0,2г NaOH В 1000 мл раствора – x г NaOH. x = 0,8 г/л NaOH. Следовательно, S΄ – растворимость в г/л – равна 0,8 г/л NaOH. Далее задача решается по схеме решения задачи на определение ПР. NaOH ↔ Na++OH- Только здесь нас будет интересовать лишь концентрация ионов OH-(а в случае с кислотой – концентрация ионов H+): [OH-]= S *n= S *1
Делаем пересчет: M(NaOH)=23+16+1=40 г/моль. 1 моль – 40 г x моль/л – 0,8 г/л x=1*0,8/40=0,02=2*10-2 моль/л = S Отсюда [OH-]= S *1 =2*10-2 моль/л*1=2*10-2 моль/л pOH = -lg[OH-] = -lg2*10-2 = -lg2*10-2 = -lg2 – lg10-2 = -0,3+2 = 1,7 pH+pOH = 14 pH = 14-pOH= 14-1,7 = 12,3 (среда щелочная) т.к. pH>7 [H+]x[OH-]=1*10-14 [H+]=1*10-14/2 *10-2=0,5*10-12=5*10-13 моль/л (моль/дм3)
Пример 4. Решение: В 3л раствора содержится 0,009 г H3PO4. Определить: pH, pOH, [H+], [OH-]. H3PO4→3H++PO43- [H+]=S*n, где S – растворимость в моль/л, n – число ионов в уравнении диссоциации. [H+]=S*3=… Определяем растворимость в г/л: 3л – 0,009г кислоты в 1л - xг кислоты x=0,003 г/л кислоты. M(H3PO4)=1*3+31+16*4=98 г/моль S=0,003/98=0,0000306=3,06*10-5моль/л (моль/дм3) [H+]=3,06*10-5*3=9,18*10-5моль/л (моль/дм3) pH = -lg9,18*10-5 = -lg9,18- lg10-5 = -0,9628+5 = 4,0372 < 7, среда раствора кислая pOH = 14-4,0372 = 9,9628 [OH-]=1*10-14/9,18*10-5=0,108*10-9=1,08*10-10моль/л (моль/дм3)
Пример 5. В растворе pH=3,58.Определить: [H+], [OH-], pOH. Решение: Т.к. pH , то среда раствора кислая. Из формулы: pH = -lg[H+] = 3,58 Определяем [H+] = 10-ph= 10-3.58=10-4*10+0.42=2,63*10-4 моль/л (10+0.42=2,630 - определяем по таблице Брадиса по антилогарифмам), pOH = 14-3,58 = 10,42 [OH-]=1*10-14/2,63*10-4 = 0,38*10-10 = 3,8*10-11 моль/л
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (362)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |