Имеется водный раствор объёмом V,л, содержащий а, г, вещества А и b, г вещества В.

Самостоятельная работа №4. Растворы.

Для выполнения самостоятельной работы по этой теме следует предварительно изучить соответствующие главы учебника[1] (глава 8), теоретический лекционный материал и примеры решения задач и упражнений в [3], [6], [11]. Студенты должны знать классификацию сложных химических веществ: кислоты, основания, соли; понятия растворы, водные растворы, растворы электролитов; теорию диссоциации; уметь идентифицировать сильные и слабые электролиты.Рассчитывать соответствующие параметры, характеризующие свойства водных растворов: степень диссоциации, константа диссоциации, ионная сила раствора, ионное произведение воды, водородный показатель раствора, гидролиз солей, малорастворимые электролиты, произведение растворимости, растворимость.

Самостоятельная работа №4 содержит 5 расчетных заданий по характеристикам и свойствам водных растворов электролитов,имеющих наиболее важное значение в технологических процессах. Данные для выполнения всех заданий для 32 вариантов приведены в таблице. Рассмотрим для примера один из вариантов.

Таблица. Исходные данные n-варианта.

V,л	Вещество	Т1,Т2	Вещество
Aa,г	Bb,г	С с,г	Dd,г	E+F	G	H
0,4	KNO2 1,360	KOH 0,672	HNO2 0,752	299,345	Sc2(SeO4)3 2,076	AgNO3 NaNO2	Cu(OH)2	Na6[Cu(P2O7)2]

Задание 1.

Задание 2.

Задание 3.

Задание 4.

В этом задании проверка знаний и умений по расчетам в растворах мало растворимых веществ: произведения активностей, возможность выпадения осадка, растворимость малорастворимых веществ.

Имеется два раствора:

а) 5мл 0,004М раствора вещества Е (AgNO₃);

б)15мл 0,003М раствора вещества F (NaNO₂);

4.1. Определите, произойдет ли выпадение осадка при сливании этих растворов?

Ответ:

При сливании 15 мл одного раствора и 5 мл второго общий объем системы станет 20 мл. Рассчитаем концентрации солей в объеме 20 мл.

а) AgNO₃→Ag⁺+NO₃^-

 

0,004моль/л – 20мл

=>х= = 10^-3 моль/л

х моль/л – 5мл

 

б) NaNO₂→Na⁺+NO₂^-

 

0,003моль – 20мл

=>х=15∙0,003:20 = 2,25∙10^-3 моль/л

х моль – 15мл

 

При слиянии растворов образуется малорастворимая соль нитрит серебра:

 

Ag⁺+ NO₂^-→ AgNO₂↓

ПР_{(табличное)} = 3,1∙10^-10

Если произведение активностей (ПА) ионов в растворе больше табличного значения произведения растворимости (ПР), то выпадает осадок труднорастворимого соединения.

=> осадок выпадает

 

4.2. Рассчитайте величину растворимости осадка (п.4.1.) в чистой воде. Как изменится растворимость, если растворителем будет раствор вещества А (см. задание 1).

 

Ответ:

 

Если растворителем будет KNO₂:

Концентрация каждого иона в насыщенном растворе электролита может быть изменена, но при этом изменяется и концентрация другого иона так, что произведение концентраций сохраняет прежнюю величину. Поэтому, если в насыщенный раствор электролита ввести некоторое количество одного из ионов, входящих в состав электролита, то концентрация другого иона должна уменьшиться и часть растворенного электролита выпадет в осадок, то есть растворимость электролита понижается от введения в раствор одноименных ионов.

 

4.3. Определите значение водородного показателя, при котором начинается выпадение осадка вещества G (Cu(OH)₂) при 25°С и стандартных состояниях?

Ответ:

1ст.: Cu(OH)₂↔ CuОН ⁺+ОН^-

2ст.: CuОН ⁺↔ Cu²⁺+ОН^- (слабый электролит, )

pH=14

 

 

 

pH=14

Выпадение осадка начнется при рН=11.

 

Задание 5.

В этом задании рассматриваются растворы комплексных соединений. Следует знать понятие константы нестойкости комплексов (табличные значения); уметь писать реакции диссоциации комплексных соединений.

Самостоятельная работа №4. Растворы.

Для выполнения самостоятельной работы по этой теме следует предварительно изучить соответствующие главы учебника[1] (глава 8), теоретический лекционный материал и примеры решения задач и упражнений в [3], [6], [11]. Студенты должны знать классификацию сложных химических веществ: кислоты, основания, соли; понятия растворы, водные растворы, растворы электролитов; теорию диссоциации; уметь идентифицировать сильные и слабые электролиты.Рассчитывать соответствующие параметры, характеризующие свойства водных растворов: степень диссоциации, константа диссоциации, ионная сила раствора, ионное произведение воды, водородный показатель раствора, гидролиз солей, малорастворимые электролиты, произведение растворимости, растворимость.

Самостоятельная работа №4 содержит 5 расчетных заданий по характеристикам и свойствам водных растворов электролитов,имеющих наиболее важное значение в технологических процессах. Данные для выполнения всех заданий для 32 вариантов приведены в таблице. Рассмотрим для примера один из вариантов.

Таблица. Исходные данные n-варианта.

V,л	Вещество	Т1,Т2	Вещество
Aa,г	Bb,г	С с,г	Dd,г	E+F	G	H
0,4	KNO2 1,360	KOH 0,672	HNO2 0,752	299,345	Sc2(SeO4)3 2,076	AgNO3 NaNO2	Cu(OH)2	Na6[Cu(P2O7)2]

Задание 1.

Имеется водный раствор объёмом V,л, содержащий а, г, вещества А и b, г вещества В.

Это задание для проверки навыков и умений по составлению уравнений диссоциации для сильных электролитов, расчета ионной силы и водородного показателя рН в растворах сильных электролитов, умения пересчитывать концентрацию раствора, заданную в одной из единиц измерения концентраций, в любую другую.

1.1. К каким электролитам можно отнести растворы этих соединений? Напишите уравнения реакций диссоциации этих электролитов.

Ответ:

(вещество А) KNO₂→K⁺ + NO₂^- – все соли сильные электролиты

(вещество В) KOH→ K⁺ + OH^- – растворимое основание (щелочь) сильный электролит;

Сильные электролиты в растворах диссоциируют необратимо (в записях необратимость процесса обозначается одной стрелкой вправо).

 

1.2. Рассчитайте ионную силу раствора п. 1.1. Как изменится ионная сила, если к раствору добавить 0,5 л Н₂О?

Ответ:

I= ∑c_iz_i², где c_i – молярные концентрации отдельных ионов (моль/л),а z_i – заряды ионов

;

где m – масса растворенного вещества, М – молярная масса вещества, V - объем раствора.

 

M(KNO₂) = 39г/моль + 14г/моль + 2∙16г/моль = 85 г/моль

M (KOH) = 39 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль = 56 г/моль

I₁ = () = (0,04∙1+0,04∙1+0,03∙1+0,03∙1) = 0,07

 

При добавлении 0,5 л Н₂О увеличивается объём раствора, поэтому уменьшается молярная концентрация ионов, следовательно, ионная сила раствора уменьшится.

 

I₁ = () = (0,018∙1+0,018∙1+0,013∙1+0,013∙1) = 0,031

 

 

1.3. Определите водородный показатель раствора при 25°С.

Ответ:

Для щелочных растворов водородный показатель рН определяется из соотношения р К_W = pH + pOH, где р К_W = -lg К_W = 14 (К_W –ионное произведение воды, равное при 298К К_W = 10^-14):

pH=14 , где ( коэффициент активности гидроксид ионов, определяемый либо по приближенным формулам, либо по правилу ионной силы, согласно которому коэффициенты активности ионов одинакового заряда в растворах с одинаковой ионной силой равны по величине (см. таблицу):

 

Ионы	Коэффициент активности для ионной силы
0,001	0,01	0,02	0,05	0,07	0,1
водорода Однозарядные Двухзарядные Трёхзарядные	0,98 0,98 0,77 0,73	0,92 0,92 0,58 0,47	0.90 0,89 0,50 0,37	0,88 0,85 0,50 0,37	0,86 0,83 0,36 0,25	0,84 0,80 0,30 0,21

 

=>для КОН: рН =

рН = (рН > 7 – среда щелочная)

 

1.4. Для раствора объёмом V, л, содержащего b, г вещества В, рассчитайте:

а) молярную концентрацию С_м, моль/л;

M (KOH) = 39 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль = 56 г/моль

 

б) массовую долю вещества ω (%) ρ=1;

= 0,00168%

 

в) молярную концентрацию эквивалента с_Н моль/л;

, где

 

г) титр раствора Т, г/мл.

 

Задание 2.