Общая химия
.pdf
Подставим численные значения концентраций ионов:
ПК = 1,5 10-3 (3 10-3)2 = 13,5 10-9 = 1,35 10-8 ~ 1,4 10-8.
Сравним ПК с ПР = 1,4 10-8. ПК ~ ПР, следовательно, раствор насыщенный. Правильный ответ: 1.
9. Запишем условие задачи. Дано:
СPb2 10 7 моль ион/ л
СРО34 10 9 моль ион/ л
ПР - ?
Решение:
Запишем уравнение гетерогенного равновесия для осадка фосфата свинца:
Pb3 (PO 4 )2(к) 3Pb 2 2PO34
Запишем выражение ПР и возьмем его значение по данным таблицы произведения растворимости:
ПР [Pb2 ]3 [PO34 ]2 10 32 .
Запишем выражение ПК: |
ПК С3 2 |
|
C2 |
3 |
. |
|
Pb |
PO4 |
|
||
Подставим численные |
значения концентраций |
|
ионов: |
||
ПК (10 7 )3 (10 9 )2 10 39 .
ПК < ПР – раствор ненасыщенный, осадка нет. Правильный от-
вет: 4.
10. Запишем условие задачи. Дополнительно определим, будет ли выпадать осадок. Для этого из справочных таблиц выпишем
значение ПР. |
|
|
Решение: |
||
|
Дано: |
|
|
|
|
|
ССаС1 |
0,001моль/ л |
Сначала запишем уравнение реакции |
||
2 |
|
|
|
ионного обмена: |
|
|
СNa2SO4 0,02моль/ л |
||||
|
VCaCl |
VNa SO |
|
|
CaCl2 Na2SO4 CaSO4 2NaC |
|
4 |
|
Для возможного осадка сульфата |
||
2 |
2 |
|
кальция запишем уравнение гетеро- |
||
|
ПРCaSO 4 2,4 10 5 |
||||
|
генного равновесия: |
||||
|
|
|
|
|
CaSO4(к) Ca2 SO42 |
|
|
ПК - ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
насыщ.р- р |
|
|
|
|
|
|
241
Запишем выражение ПР: |
ПР [Ca2 ] [SO42 ] . |
Запишем выражение ПК: |
ПК CCa 2 CSO 42 . |
Чтобы найти произведение концентраций ионов надо рассчитать концентрации ионов в растворе, полученном при смешивании двух исходных растворов.
Запишем уравнение диссоциации СаС12 :
СаС1 |
|
Са2 2С1 |
2 |
|
|
0,001моль/л |
0,0005 мольион/л |
|
Исходная концентрация раствора СаС12 была 0,001 моль/л, при
диссоциации 1 моль СаС12 образуется 1 моль ионов Са2 . В
первый момент после сливания растворов молярные концентрации взятых реагентов понизятся вдвое (при смешивании равных объемов исходных растворов их общий объем стал в 2 раза больше, чем исходный объем каждого реагента). Следовательно,
концентрация ионов Са2 станет в 2 раза меньше, чем исходная концентрация соли СаС12 :
ССа2 12 ССаС12 12 0,001 0,0005моль ион/ л .
Запишем уравнение диссоциации Na2SO4 :
Na SO |
4 |
|
2Na |
SO2 |
|
2 |
|
|
4 |
. |
|
0,02 моль/л |
|
0,01 моль - ион/л |
|||
При диссоциации 1 моль Na2SO4 образуется 1 моль ионов
SO24 . Поскольку при смешивании исходных растворов общий объем раствора увеличивается в 2 раза, то концентрация ионов
SO24 в 2 раза уменьшится.
CSO24 12 CNa 2SO 4 12 0,02 0,01моль ион/ л.
Подставим найденные численные значения концентраций в выражение ПК:
242
ПК С |
2 |
|
С |
2 |
|
0,0005 0,01 5 10 6 . |
|
|
Са |
SO4 |
|
|
|||
Сравним ПК и ПР: |
|
ПР 2,4 10 5 |
ПК ПР. |
||||
Следовательно, раствор ненасыщенный, осадка не будет.
Правильный ответ: 1.
11. Запишем условие задачи. Дополнительно определим, будет ли выпадать осадок. Для этого из справочных таблиц возьмем значение ПР.
Дано:
VAgNO3 10мл
СAgNO3 0,01моль/ л
VКС1 5мл
СКС1 0,1моль/ л
ПРAgCl 1,7 10 10
ПК - ?
Запишем выражение ПР: Запишем выражение ПК:
Решение:
Сначала запишем уравнение реакции ионного обмена:
AgNO3 KCl AgCl KNO3 .
Для возможного осадка хлорида серебра запишем уравнение гетерогенного равновесия:
AgCl(к) Ag Cl
насыщ.р - р
ПР [Ag ] [Cl ].
ПК CAg CCl .
Чтобы найти произведение концентраций ионов надо рассчитать концентрации ионов в растворе, полученном при смешивании двух исходных растворов. Общий объем раствора стал 15 мл.
Запишем уравнение диссоциации AgNO3 :
AgNO |
|
Ag NO |
. |
3 |
3 |
||
0,01моль/л |
0,0067 мольион/л |
|
|
Из 1 моль AgNO3 образуется 1 моль ионов Ag . Молярная концентрация AgNO3 в первый момент после смешивания понизится, и концентрация ионов Ag станет равна:
243
CAg CAgNO3 |
|
VAgNO |
3 |
0,01 |
10 |
0,0067 мольион/л. |
V |
|
15 |
||||
|
|
раствора |
|
|
|
|
Запишем уравнение диссоциации КСl: КС1 К С1 .
Из 1 моль КСl образуется 1 моль ионов С1 . Молярная концентрация КСl в первый момент после смешивания понизится, и
концентрация ионов С1 станет равна:
СС1 СКС1 VKCl 0,1 5 0,033 мольион/л. Vр ра 15
Подставим найденные численные значения концентраций ионов в выражение ПК:
ПК CAg CCl 0,0067 0,033 2,2 10 4 .
Сравним ПК и ПР: |
|
ПРAgCl 1,7 10 10 |
ПК ПР. |
Следовательно, раствор пересыщенный, будет выпадать осадок.
Правильный ответ: 3.
12. Запишем условие задачи.
|
Дано: |
|
|
|
|
Решение: |
|
ПРAg |
CrO |
|
1,9 10 12 |
|
Запишем уравнение гетерогенного |
2 |
|
4 |
|
|
равновесия для хромата серебра |
|
|
|
[Ag ] - ? |
|
Ag2CrO4 : |
||
Ag2CrO4(к) 2Ag CrO42 |
||||||
|
|
|
|
насыщ.р - р |
||
Запишем выражение ПР: |
|
ПР [Ag ]2 [CrO42 ]. |
||||
Выразим концентрацию хромат-ионов [CrO24 ] через концентрацию ионов серебра [Ag ] . По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации Ag2CrO4 ионов [CrO24 ] получается
244
в 2 раза меньше, чем ионов [Ag ] , т.о. [CrO24 ] 12 [Ag ] .
Подставим найденную концентрацию хромат-ионов в произведение растворимости:
ПР [Ag ] [CrO42 ] [Ag ]2 12 [Ag ]3 2 ПР; [Ag ] 3 2 ПР
7, 4 10 5 моль ион/ л.
Правильный ответ: 2.
[Ag ]; ПР [Ag ]3 ; 2
3 2 1,9 10 12 0,74 10 4
13. Запишем условие задачи. Не забудьте, что концентрация ионов в насыщенном растворе – это равновесная концентрация,
обозначаемая квадратными скобками: [Fe2 ].
|
Дано: |
|
Решение: |
|
[Fe2 ] 6 10 10моль ион/ л |
|
Запишем уравнение гетеро- |
|
|
|
генного равновесия: |
|
ПР - ? |
||
|
|
FeS(к) Fe2 S2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
насыщ.р - р |
Запишем выражение ПР: |
|
ПР [Fe2 ] [S2 ]. |
|
Выразим концентрацию сульфид-ионов [S2 ] через концентрацию ионов железа [Fe2 ]. По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации FeS ионов S2 и ионов Fe2 получается одинаковое количество, т.о. [S2 ] [Fe2 ].
Выражая |
в |
произведении |
растворимости |
[S2 ] через |
||
[Fe2 ],получаем: |
|
|
|
|
||
ПР [Fe2 |
] [S2 ]; |
|
ПР [Fe2 ] [Fe |
2 ]; |
|
|
ПР [Fe2 |
]2 |
(6 10 10 )2 |
36 10 20 3,6 10 |
19. |
|
|
Правильный ответ: 4.
245
14. Рассчитаем концентрацию ионов Cа2 для каждого из веществ, приведенных в задаче. ПР возьмем из приложения (таблица 5).
|
1) Дано: |
4,0 10 7 |
|
Решение: |
|||
|
ПР |
|
Запишем уравнение гетерогенного |
||||
|
(CaF2 ) |
|
|
|
|
равновесия: |
|
|
[Ca |
2 |
] - ? |
|
CaF |
Ca 2 2F |
|
|
|
|
2(к) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
насыщ.р - р |
Запишем выражение ПР: |
|
|
ПР [Ca2 ] [F ]2. |
||||
Выразим [F ] через [Ca2 ]. По уравнению гетерогенного рав-
новесия при ионизации CaF |
ионов |
Ca2 получается в 2 раза |
||||||||||
меньше, чем инов F , т.о.: |
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
[F ] 2[Ca2 ]. |
|
||||||||||
Подставим найденную [F ] в ПР: |
|
|
|
|||||||||
ПР [Ca2 ] 2[Ca2 ]. |
|
ПР 2[Ca2 ]2 . |
||||||||||
[Ca2 ] |
ПР |
|
4 10 7 |
|
2 10 7 |
|
2010 8 |
|
||||
|
2 |
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4,47 10 4 |
|
моль-ион/л. |
|
|
|
|
|
|||||
|
2) Дано: |
|
|
2,3 10 9 |
Решение: |
|
|
|
||||
|
ПР |
|
|
Запишем |
уравнение |
гетерогенного |
||||||
|
(СаС2О4 ) |
|
|
|
|
равновесия: |
|
|
||||
|
[Ca2 ] - ? |
|
|
СаС2О4(к) Са2 С2О42 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
насыщ.р - р |
|
Запишем выражение ПР: |
|
ПР [Ca2 ] [C2O42 ]. |
||||||||||
Выразим концентрацию оксалат-ионов [С2О24 ]через [Са2 ]. По уравнению гетерогенного равновесия при ионизации
СаС2О4 ионов С2О24 и ионов Са2 получается одинаковое количество, т.о. [С2О24 ] [Са2 ].
246
Выражая |
в произведении |
растворимости |
[С2О42 ]через |
|||
[Са2 ],получаем: |
|
|
|
|
||
ПР [Ca2 ][C |
O2 ]; |
ПР [Ca2 ][Ca2 ]; |
ПР [Ca2 ]2 ; |
|||
|
2 |
|
4 |
|
|
|
[Ca2 ] |
ПР |
|
2,310 9 |
2310 10 4,810 5 моль ион/ л. |
||
3) Дано:
ПРСаСО3 4,8 10 9
[Ca2 ] - ?
ПР [Ca2 ] [CO32 ]; ПР [Ca2 ] [Ca2 ];
[Ca2 ] 
ПР 
4,8 10 9
4) Дано:
ПРCaSO4 6,1 10 5
[Ca2 ] - ?
ПР [Ca2 ] [SO42 ]; ПР [Ca2 ] [Ca2 ];
Решение:
Решение этой задачи аналогично решению задачи № 2.
СаСО3(к) Са2 СО32 насыщ.р - р
[Ca2 ] [CO32 ]; ПР [Ca2 ]2;
48 10 10 6,9 10 5моль ион/ л.
Решение:
Решение этой задачи аналогично решению задачи № 2 и № 3.
CaSO 4(к) Ca 2 SO24
насыщ.р - р
[Ca2 ] [SO42 ]; ПР [Ca2 ]2 ;
[Ca2 ] ПР 6,1 10 5 61 10 67,810 3 моль ион/ л.
Сравним концентрацию ионов Са2 в моль-ион/л:
1) 4,47 10 4; 2) 4,8 10 5; 3) 6,9 10 5; 4) 7,8 10 3.
Больше всего концентрация ионов кальция в задаче № 4.
Правильный ответ: 4.
15. Запишем уравнение гетерогенного равновесия:
247
CdS(к) Cd 2 S2
насыщ.р р
Запишем выражение ПР: ПР [Cd2 ] [S2 ] .
Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе сульфид кадмия полностью диссоциирован на ионы. Поэтому молярные концентрации каждого
иона – и Cd2 и S2 равны молярной концентрации содержащегося в растворе сульфида кадмия и также могут быть обозначены через S:
[Cd2 ] [S2 ] S
Подставим S в выражение ПР(CdS) :
ПР [Cd 2 ] [S 2 ]; |
ПР S S; ПР S2 ; |
S ПР. |
Можно посчитать значение растворимости, взяв ПР(CdS) из справочника.
ПР(CdS) 1,21028;
S 
ПР 
1,210 28 1,0910 19 (моль/ л);
S(г/ л) S(моль/ л) MCdS;
S(г/ л) 1,0910 19 144 157 10 19 1,57 10 17 г/ л.
Правильный ответ: 2.
16. Все эти соли состоят из двух ионов. Поэтому растворимость
каждой из них может быть найдена по формуле: |
S ПР, |
т.е. растворимость будет тем меньше, чем меньше величина ПР. Выпишем данные из таблицы произведений растворимости:
ПРВаСО3 8,1 10 9 ; ПРСоСО3 1,45 10 13;
ПРMgCO3 1 10 5 ; ПРPbCO3 3,3 10 14.
Сравним значения ПР:
ПРPbCO3 ПРСоСО3 ПРВаСО3 ПРMgCO3 .
248
Т.к. ПРPbCO имеет наименьшее значение, значит PbCO3 менее |
|||
3 |
|
|
|
растворимо. Правильный ответ: 4. |
|||
17. Запишем условие задачи. |
|||
|
Дано: |
|
Решение: |
|
S 1,08 10 17 моль/ л |
|
Запишем уравнение гетерогенного |
|
|
|
равновесия: |
|
ПРAg2S - ? |
||
|
|
Ag2S(к) 2Ag S2 |
|
|
|
|
насыщ.р - р |
Запишем выражение ПР: |
|
ПР [Ag ]2 [S2 ]. |
|
Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе сульфид серебра полностью диссо-
циирован на ионы. Но ионов Ag образуется в 2 раза больше,
чем ионов S2 . Поэтому молярная концентрация S2 равна молярной концентрации содержащегося в растворе сульфида се-
ребра и может быть обозначена через S: [S2 ] S , а молярная концентрация ионов серебра в 2 раза больше молярной концен-
трации Ag2S и может быть обозначена как 2S: [Ag ] 2S. Подставим полученные выражения в уравнение ПР:
ПР [Ag ]2 [S 2 ]; |
ПР (2S)2 S; |
ПР 4S2 S 4S3; |
ПР 4(1,0810 7 )3 510 21. |
Правильный ответ: 3. |
|
18. Запишем уравнение гетерогенного равновесия:
Cr(OH)3(к) Cr3 3OH
насыщ.р - р
Запишем выражение ПР: ПР [Cr3 ] [OH ]3.
Обозначим молярную концентрацию в насыщенном растворе через S (моль/л). В растворе гидроксид хрома (Ш) полностью
диссоциирован на ионы. Но ионов OH образуется в 3 раза больше, чем ионов Cr3 . Поэтому молярная концентрация
249
Cr3 равна молярной концентрации содержащегося в растворе гидроксида хрома (Ш) и может быть обозначена через S:
[Cr3 ] S , а молярная концентрация ионов OH в 3 раза больше молярной концентрации Cr(OH)3 и может быть обозна-
чена как 3S: [OH ] 3S.
Подставим полученные выражения в уравнение ПР:
ПР [Cr3 ] [OH ]3; ПР (3S)3 S; ПР S 33 S3 27S4.
Правильный ответ: 1.
19. Все соли кальция приведенных в задании кислот растворимы. поэтому причиной смещения гетерогенного равновесия вправо не может быть образование менее растворимого вещества. Причина в образовании более слабого электролита – фос-
форной кислоты Н3РО4. Выпишем из приложения (таблица 3) константы ионизации: КСН3СООН 1,8 10 5;
КН3РО4 7,5 10 3 ; КСН3СН2СООН 1,35 10 5 ;
КНСООН 1,8 10 4.
HNO3 - сильная кислота, у нее нет константы ионизации. Из всех приведенных кислот только HNO3 сильнее Н3РО4. Сле-
довательно, именно в ней будет растворяться осадок
Са3(РО4)2.
Схема поведения осадка:
Уравнение реакции:
Cа3(РО4 )2 6HNO3 3Ca(NO3)2 3H3PO4 .
Ионы насыщенного раствора связываются с образованием слабого электролита – фосфорной кислоты. Гетерогенное равнове-
сие смещается вправо. Осадок Ca3(PO4 )2 растворяется в азот-
ной кислоте. Правильный ответ: 3.
250