Ерітінділердегі иондық тепе-теңдіктер
Типтік есептер шығару үлгілері
жүктеу/скачать 72,88 Kb.
|
иондық тепе-теңдік
| Типтік есептер шығару үлгілері
1-мысал. Концентрациясы 1 моль/л [Zn(NH3)4]2+ тұз ерітіндісіндегі Zn2+ және NH3 иондарының концентрацияларын және комплексті ионның иондану дәрежесін анықтаңыздар. Шешуі: Комплексті [Zn(NH3)4]2+ионның ыдырауы: [Zn(NH3)4]2+ ↔ Zn2+ + 4NH3 Комплексті ионныңтұрақсыздық константасы: K[Zn] 2 [NH 3] 4 [Zn( NH 3 ) 24 ] Егер [Zn2+] = x арқылы белгілесек, [NH3] = 4х, ал ыдырамай қалған комплексті иондардың концентрациясы [[Zn(NH3)4]2+] = = (1 – х) болады. Анықталған мәндерді тұрақсыздық константасы формуласына қоямыз: Kx(4 x) 4 2,6 10 10 1 x х мәні 1-ден көп кіші болғандықтан бөлшектің бөліміндегі х мәнін ескермеуге болады: K = x(4x)4 = 256x5 = 2,6·10-10, K [ Zn 2 ] 5 2,6 10 10 3,99 10 3 4,0 10 3 , [Zn2+] = 4,0·10-3 моль/л. Аммиактың концентрациясы: 4,0 · 10-3 ·4 = 16·10-2 моль/л. Иондану дәрежесі: 4 10 3 100% 4 10 1 % 0,4% Жауабы: [Zn2+] = 4,0·10-3моль/л; α = 0,4%. 2-мысал. Кадмий иондарының концентрациясын [Cd2+] = = 2·10-6 моль/л мәніне жеткізу үшін 0,1 М 1 л кадмий хлоридінің ерітіндісіне аммиактың қанша моль мөлшерін қосу қажет? Шешуі: Кадмий хлориді Cd2+ түзе диссоциацияланады: 0,1 моль 0,1 моль CdCI2 ↔ Cd2+ + 2CI- Аммиакты қосқанда Cd2+ иондарының концентрациясы келесі реакция бойынша төмендейді: Cd2+ + 4NH3 ↔ [Cd(NH3)4]2+ Аммиактың концентрациясын х моль/л арқылы белгілейміз. K [Cd ] 2 [ NH 3 ] 4 K [ Cd ( NH ) ]2 2,75 10 7 , 3 4 [Cd ( NH 3 ) 24 ] 2 10 6 x 4 2,75 10 7 , 0,1 2 10 6 Көп кіші болғандықтан 2·10-6 мәнін ескермеуге болады. Онда: 2 10 6 x 4 2,75 10 7 , 0,1 x4 2,75 10 8 1,37 10 2 , 0,1 x 4 1,37 10 2 3,42 10 1 0,342 , x = 0,342 моль. Жауабы: Кадмий хлоридінің ерітіндісіне аммиактың 0,342 молін қосу қажет. 3-мысал. Көлемі 1 л ерітіндінің құрамында 0,1 моль AgNO3 және 2 моль KCN бар. Осы ерітінідідегі Ag+ иондарының концентрациясын есептеңіздер. Шешуі: AgNO3 ↔ Ag+ + NO3KCN ↔ K+ + CNAg+ + CN- ↔ [Ag(CN2)]Ag+ иондарының концентрациясын х деп белгілеп аламыз, онда [Ag(CN2)]- =1-х. Комплекс түзгенде цианидтің концентрациясы 2·(0,1-х) мәніне төмендейді, яғни [SCN-] = 2·2·(0,1-х) = = 1,8+2x. K [ Ag ] [CN ] 2 x (1,8 2 x ) 1 10 21 , 0,1 x [ Ag (CN ) 2 ] 1,8 + 2x ≈ 1,8; 0,1 – x ≈0,1. x 1,8 3 1 10 21 0,1 X = 3,09·10-23 Жауабы: [Ag ] = 3,09·10-23 моль/л. + 4-мысал. Құрамында 0,015 моль K3[Cu(CN)4], 0,1 моль K2[Cd(CN)4] және 0,25 моль KCN қосылыстары бар ерітіндіге концентрациясы 0,001 моль/л болғанша сульфид иондары қосылған. Мыс (I) және кадмий иондары тұнбаға түседі ме? Шешуі: [Cu(CN4)]3- ↔ Cu+ + 4CN108 [Cu+] = x; [CN-] = 0,25+4x [Cu(CN4)]3- = 0,015-x K (0,25 4 x ) 4 x 0,25 4 x [Cu ] [CN ] 4 5 10 28 3 0 , 015 x 0 , 015 [Cu (CN ) 4 ] х = 1,92·10-27 2Cu+ + S2- ↔ Cu2S [Cu+]2 [S2-] = 1,92·10-27 · 0,001 = 1,92·10-30 1,92·10-30ЕК(CdS), тұнба түзіледі. Жауабы: тұнба түзіледі. 5-мысал. Массасы 0,1 г күміс иодиді толық еру үшін 1 М Na2S2O3 ерітіндісінің қанша миллилитрін алу қажет? Шешуі: Тиосульфат ерітіндісінде күміс иодидінің еруі: AgI + S2O32- ↔ [AgS2O3]- + I-. Тепе-теңдік константасы: K [ AgS2O3 ] [I ] [S 2O32 ][ AgS2O3 ] EKAgI [S 2O32 ] EKAgI K[ AgS O ]2 38,3 1017 5,54 108 . 1,5 109 Ерітіндіге өтетін күміс иодиді молі мөлшерін х арқылы белгілесек. Онда [AgS2O3]- = [I-] = x, тепе-теңдік константасы. [S2O32-] = 1-x. Осы шамаларды тепе-теңдік константасына қойсақ: xx 5,54 10 8 K (1 x ) Көп кіші болғандықтан, бөлшектің бөліміндегі х мәнін ескермесе болады: x2 2 -8 5,54 10 8 , х = 5,54·10 1 х = 2,35·10-4 моль/л Сәйкесінше, 1 М 1 л Na2S2O3 ерітіндісінде 2,35·10-4 моль күміс иодиді еруі мүмкін. 0,1 г AgI: 0,1/234,8 = 4,25·10-4 моль. Егер 1 л Na2S2O3 ерітіндісінде 2,35·10-4 моль күміс иодиді еритін болса, онда 4,25·10-4 моль еруі үшін: 4,25 10 4 моль 1,80 л 1800 мл . 2,35 10 4 моль / л Жауабы: V(Na2S2O3) = 1800 мл. 6-мысал. [Ag(CN)2] иондарының тұрақсыздық константасы 1·10-21. Сәйкесінше 0,01 моль/л KCN және 0,05 М K[Ag(CN)2] ерітінділеріндегі күміс иондарының концентрациясын есептеңіздер. 110 Шешуі: Комплексті ионның екіншілік диссоциациясы келесі теңдеу бойынша жүреді: [Ag(CN)2]- ↔ Ag+ + 2CNKCN диссоциациясы нәтижесінде туындайтын CN- иондарының артық мөлшерінің қатысында бұл тепе-теңдік сол жаққа ығысқандықтан, екіншілік диссоциация кезінде түзілетін CN- иондарының мөлшерін ескермеуге болады. Сонда [CN-] = CKCN = 0,01 моль/л. Сол себепті [Ag(CN)2]- иондарының тепе-теңдік концентрациясы комплексті тұздың жалпы концентрациясына (0,05 моль/л) тең болуымүмкін. Есептің шарты бойынша: K[ Ag ][CN ] 2 1,1 10 21 [ Ag (CN ) 2 ] Бұдан Ag+ иондарының концентрациясы: [ Ag ] 1,1 10 21 [ Ag (CN ) 2 ] 1,1 10 21 0,05 5,5 10 19 моль / л . 2 2 [CN ] (0,01) Комплексті иондары бар жүйенің диссоциациясының тепе-теңдігінің ығысуы қарапайым электролит ерітінділеріндегі ережелер бойынша анықталады: тепе-теңдік толық байланысатын комплекс түзуші немесе лигандтың жағына ығысады, сондықтан ерітіндіде байланыспаған бөлшектердің концентрациясы минималь мәнге ие. Жауабы: [Ag+] = 5,5·10-19 моль/л. 7-мысал. Кадмийдің жай тұздарының ерітінділері сілтілермен кадмий гидроксиді тұнбасын Cd(OH)2, ал күкіртсутекпен – кадмий сульфиді CdS тұнбасын түзеді. Құрамында 0,1 М KCN бар 0,05 М K2[Cd(CN)4] ерітіндісіне сілті қосқанда тұнба түзілмейді, ал осы ерітінді арқылы күкіртсутекті өткізгенде CdS тұнбасы түзіледі. Мұны қалай түсіндіруге болады? [Cd(CN)4]- иондарының тұрақсыздық константасы 7,8·10-18. Шешуі: Cd(OH)2 және CdS тұнбаларының түзілу шартын келесідей жазуға болады: [Cd2+] [OH-]2> EK(Cd(OH)2) = 4,5·10-15, [Cd2+] [S2-] > EK(CdS) = 8·10-27. Берілген жағдайда комплексті тұз ерітіндісінде Cd2+ иондарының концентрациясы келесідей есептеледі: [Cd ] K туракс [Сd (CN ) 24 ] [CN ] 47,8 10 18 0,05 3,9 10 15 моль / л (0,01) 4 Кадмий гидроксидінің тұнуына қажетті ОН- иондарының концентрациясы теңсіздіктен табылады: [OH ] EK Cd ( OH ) 2 [Cd 2 ] 4,5 10 15 1 моль/л 3,9 10 15 Осылайша, қарастырылып отырған жүйеде ОН- иондарының концентрациясы 1моль/л-ден төмен болғанда, тепе-теңдік комплексті ион түзу жағына ығысады. [Cd(CN)4]2- + 2OH- ↔ Cd(OH)2↓ + 4CNКадмий сульфиді тұнбасының калийдің тетрацианокадматы ерітіндісінен түзілу шарты келесі теңсіздікпен сипатталады: [S 2 ] EK CdS 8,0 10 27 2 10 12 [Cd 2 ] 3,9 10 15Сәйкесінше, сульфид-иондарының конценрациясы өте аз болғанда да тепе-теңдік толығымен кадмий сульфидінің түзілу жағына ығысады: [Cd(CN)4]2- + S2- ↔ CdS + 4CN112 8-мысал. Концентрациясы 0,2 М CuSO4 ерітіндісіне бірдей көлемде 2 М аммиак ерітіндісі қосылған. Осы кезде ерітіндіде [Cu(NH3)4]2+ иондары түзіледі деп алып, Cu2+ иондарының концентрациясын есептеңіздер. Шешуі: Комплексті ион келесі схема бойынша иондарға ыдырайды: [Cu ( NH 3 ) 4 ] 2 Cu 2 4 NH 3 K[Cu 2 ][ NH 3 ] 4 9,33 10 13 [Cu ( NH 3 ) 4 ] 2 Ерітіндідегі Cu2+ иондарының тепе-теңдік концентрациясын х деп белгілесек, онда [Cu(NH3)4]2 концентрациясы (0,2–х) болады. Комплекс түзілгенде аммиактың концентрацисы 4·(0,2-х) мәніне төмендейді, яғни аммиактың тепе-теңдік концентрациясы: 2-4(0,2-х) =1,2-4х (моль) яғни ерітіндіде: [Cu2+] = x, [Cu( NH 3 ) 4 ] 2 = 0,2 – x, [NH3] = 1,2-4x. Алынған тепе-теңдік концентрациялары мәндерін тұрақсыздық константасы теңдеуіне қоямыз: x (1,2 4 x ) 4 9,33 10 13 0,2 x 0,02 және 1,2 мәндері х мәнінен көп жоғары, сондықтан х 4 мәнін ескермесе де болады: 1,2 x 9,33 10 13 . 0,2 Бұдан: x9,33 10 13 0,2 18,66 10 14 8,1 10 14 2,074 1,2 4 Сәйкесінше, ерітіндідегі ізделініп отырған Cu2+ иондарының концентрациясы 8,1·10-14 моль/л. Жауабы: [Cu2+] = 8,1·10-14моль/л. 9-мысал. Егер 10 мл 0,01 М Na[AgS2O3] тұзының ерітіндісіне 20 мл 0,1 М калий бромиді ерітіндісін қосқанда күміс бромидінің тұнбасы түзіледі ме? Шешуі: Ерітінділерді араластырғанда заттардың концентрациялары: 0,01 10 моль/л = 3,3·10-3 моль/л, 30 Ал [ KBr] 0,1 20 моль/л = 6,66·10-2 моль/л. 30 [ Na[ AgS 2 O3 ]] Комплексті [AgS2O3]- иондарының ыдырауы: [ AgS 2 O3 ] Ag S 2 O32 2 Оның тұрақсыздық константасы: K [ Ag ][ S 2 O3 ] 1,51 10 9 [ AgS 2 O 3 ]Ag+иондарының концентрациясын х моль/л деп белгілесек, онда S2O32- концентрациясы да х моль/л, ал комплексті ионның концентрациясы (0033-х) моль/лболады: Kxx x2 x2 1,51 10 9 0,0033 x 0,0033 x 0,0033 x [ Ag ] 4,98 10 12 2,23 10 6 моль/л. Калий бромиді күшті электролит ретінде ерітіндіге 6,66·10-2 моль/л Br- иондарын түзе толығымен диссоциацияланады. Сонда осы ерітіндідегі [Ag+] [Br-] көбейтіндісі: 2,23·10-6 · 6,66·10-2 = 14,85·10-8 = 1,48·10-7. 1,48·10-7 > 5,3·10-13 (ЕКAgBr = 5,3·10-13) болғандықтан, берілген жағдайда күміс бромиді тұнбаға түседі. Жауабы: Күміс бромидінің тұнбасы түзіледі. 114 10-мысал. Құрамында 0,05 моль K3[Cu(CN)4], K2[Cd(CN)4] және 0,1 моль KCN бар ерітіндіге сондай көлемде концентрациясы [S2-] =1,5·10-5 моль/л сульфид иондарын қосса, қай зат – Cu2S немесе CdS тұнбаға түседі? Шешуі: 1. Мыс сульфидінің Cu2S тұнбаға түсу шарты: [Cu(CN)4]3- ↔ Cu+ + 4CNK [Cu ][CN ] 4 5 10 28 [Cu (CN ) 4 ] 3 Егер [Cu+] = x моль/л, [CN-] = 0,1+x моль/л, ал [Cu(CN)4]3- = = (0,05–x) моль/л деп белгілесек, онда: K x (0,1 x ) 4 5 10 28 0,05 x х мәні өте үлкен болмағандықтан, 0,05 – х = 0,05, 0,1 + х = 0,1 деп қабылдауға болады. Сонда: Kx 0,14 5 10 28 0,05 x = 2,5·10-25, сәйкeсінше, [Cu+] = 2,5·10-25 моль/л. Иондардың концентрацияларының көбейтіндісі: [Cu+]2 [S2-] = (2,5·10-25)2 · 1,5·10-5 = 9,3·10-55. 9,3·10-55< EK(Cu2S) болғандықтан, Cu2S тұнбасы түзілмейді. 1. CdS тұнбасының түзілу шартын анықтаймыз: [Cd(CN)4]2- ↔ Cd2+ + 4CN- K[Cd 2 ][CN ] 4 1,4 10 17 [Cd (CN ) 4 ] 2 Егер [Cd2+] = х моль/л, [CN-] = 0,1 + х моль/л, ал [Cd(CN)4]2- = = (0,05–x) моль/л белгілесек, онда: Kx (0,1 x ) 1,4 10 17 0,05 x0,1+х ≈ 0,1, ал 0,05-х ≈0,05 екенін ескерсек: Kx 0,14 1,4 10 7 , 0,05x = [Cd2+] = 7,0·10-12 моль/л. Ерітіндіде иондардың концентрацияларының көбейтіндісі: [Cd2+] [S2-] = 7·10-12 · 1,5·10-5 = 1,1 ·10-19 Алынған нәтиже CdS ерігіштік көбейтіндісінен (ЕК(CdS) = = 4·10-29) төмен болғандықтан CdS тұнбаға түседі. Жауабы: Тұнбаға CdS түседі. 11-мысал. Құрамында артық мөлшерде 1 моль/л NH3 болатын 0,1 М [Ag(NH3)2]NO3 ерітіндісіндегі Ag+ иондарының концентрациясын есептеңіздер. Шешуі: Аммиактың артық мөлшерінде тепе-теңдік солға ығысқандықтан, аммиактың концентрациясын 1 моль/л деп есептеуге болады. [Ag(NH3)2]+= Ag+ + 2NH3 [ Ag ][ NH 3 ]2 K туракс 9,3 10 8 , [ Ag ( NH 3 ) 2 ]9,3 10 8 0,1 9,3 10 9 моль / л. (1) 2 Жауабы: [Ag+] = 9,3·10-9 моль/л. [ Ag ] 12-мысал. Құрамында қосымша 6,5 г/л KCN болатын 0,1 М K2[Cd(CN4)] ерітіндісіндегі кадмий иондарының концентрациясын есептеңіздер. Шешуі: КомплекстіK2[Cd(CN4)] қосылысының біріншілік диссоциациялануы: K2[Cd(CN4)] = 2K+ + [Cd(CN4)]2толығымен жүретіндіктен: См([Cd(CN)4]2-) = См (K2[Cd(CN4)]) = 0,1 М болады. Тұрақтылығы жоғары [Cd(CN4)]2- комплексті ионының диссоциациялануы өте аз дәрежеде жүреді: [Cd(CN)4]2- = Cd2+ + 4CNЕрітіндідегі Cd2+ иондарының молярлық концентрациясын х арқылы белгілесек,комплексті [Cd(CN)4]2- иондарының екіншілік диссоциациялануы кезінде түзілген CN- иондарының концентрациясы: [CN-]1 = 4х болады. Бірақ ерітіндіде комплексті тұздан басқа калий цианиді қатысатын болғандықтан: [CN-]2 = См(KCN) = 0,1 M. Яғни ерітіндідегі лигандтың молярлық концентрациясы: [CN-] = [CN-]1 + [CN-]2 = 4x + 0,1. Ерітіндідегі лигандтың артық мөлшерінде [Cd(CN)4]2- комплексті ионының тұрақсыздық константасы: K туракс [Cd 2 ][CN ]4 x ( 4 x 0,1) 4 x 7,8 10 18. 2 [Cd (CN ) ] 0,11000 Бұдан х = 7,8·10-15моль/л. Жауабы: [Cd2+] = x = 7,8·10-15моль/л. 13-мысал. Құрамында 0,1 моль/л натрий тиосульфаты болатын 0,5 л 0,1 М натрий ди (тиосульфато) аргентаты Na3[Ag(S2O3)2] ерітіндісінде ион түрінде болатын күмістің массасын табыңыздар. Шешуі: Комплексті ионның диссоциациялану теңдеуі: [Ag(S2O3)2]3- = Ag+ + 2S2O32-. Диссоциациялану теңдеуі бойынша: [[Ag(S2O3)2]3-] = Cм(Na3[Ag(S2O3)2]) = 0,1 моль/л. [S2O32-] = Cм(Na2S2O3) = 0,1 моль/л. Комплексті ионның тұрақсыздық константасы: 2K туракс [ Ag ][ S 2O3 ]2 [ Ag ] (0,1) 2 1,11013. [ Ag ( S 2O3 ) 2 ] 0,1 Бұдан [Ag+] = 1,1·10-12 моль/л, оның массасы: m(Ag) = [Ag+] · V · M(Ag) = -12 = 1,1·10 моль/л · 0,5 л · 108 г/моль = 5,9·10-11 г. Жауабы: m(Ag) = 5,9·10-11 г. неге тең? жүктеу/скачать 72,88 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|