Аналитическая химия
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Определение концентрации осадителя и растворимости осадков

Пример 1. Вычислить начальную и равновесную концентрации осадителя (цианида калия) для полного осаждения цианида никеля из 0,05 М раствора нитрата никеля. Чему равна растворимость цианида никеля в этом растворе?

Решение.

При расчёте не учитывают ступенчатое комплексообразование и гидролиз цианид-иона.

В растворе существуют равновесия:

Ni(CN)2↓ Ni2+ + 2CN–

ПРNi(CN)2 = [Ni2+] • [CN–]2 = 3 • 10–23

Ni(CN)2↓ + 2CN– Ni(CN)42–

К равновесия растворения =

= К Ni(CN)42– • ПР Ni(CN)2 = 1031• 3 • 10–23 = 3 → 3 • 108.

Растворимость цианида никеля равна: S = [Ni2+] + [Ni(CN)42–] =

=+ 3 • 108 • [CN–]2 = 3 • 10–23 • [CN–]2 + 3 • 108 • [CN–]2.

Чтобы найти условие минимума растворимости, приравнивают нулю производную dS/d[CN–]:

DS/d[CN–] = (-2) • 3 • 10–23 • [CN–]3 + 2 • 3 • 108 • [CN–] = 0.

→ 3 • 108 • [CN–] = 3 • 10–23 • [CN–]3.

→ [CN–]4 = 1 • 10–31 → [CN–] = 1,8 оль/л.

Начальная концентрация цианида С° (CN–) определяется соотношением:

С° (CN–) = [CN–] + 4[Ni(CN)42–] + 2(С°( Ni2+) – [Ni2+] – [Ni(CN)42–]).

Подставляют вычисленные выше значения и получают:

С° (CN–) = 1,8 • 10–8 + 4 • 3 • 108(1,8 • 10–8)2 +

+ 2(0,05 – 0,1 моль/л).

Растворимость осадка в полученном растворе равна:

S = + 3 • 108(1,8 • 10–8)2 =9,26•10–8 +9,72 • 10–8 = 1,9 • 10–7 моль/л.

Пример 2. Вычислить растворимость бромида серебра в 1 л 0,1М раствора аммиака.

Решение.

↓AgBr + 2NH3 Ag(NH3)2+ + Br–

0,1 – 2X X X

Где X – растворимость бромида серебра (моль/л).

К = ПРAgBr • КAg(NH3)2+ =

= 5,3 • 10–13 •1,7 • 10–7 = 9 • 10–6, где К – константа реакции растворения бромида серебра, → К = 9 • 10–6.

Так как величина К достаточно мала, поэтому X < 0,1 и 0,1 – 2X = 0,1 → X 2 = 9 • 10–6, X = 3 • 10–4 моль/л.

Пример 3. С учётом ступенчатых констант равновесия рассчитать растворимость Ag4[Fe(CN)6] в 0,1М растворе аммиака и равновесные концентрации ионов в полученном растворе.

Решение.

В растворе имеют место равновесия:

↓Ag4[Fe(CN)6] 4Ag+ + Fe(CN)64–

4X X

ПР = [Ag+]4 • [Fe(CN)64–] = 8,5 • 10–45

Ag+ + NH3 AgNH3+; К1 = 2,09 • 103

Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+; К2 = 1,7 • 107

Величины ПР, К1 и К2 – взяты из справочных данных.

Диссоциация иона Fe(CN)64– практически не происходит.

Растворимость осадка S (моль/л) равна:

S = [Ag+]′ = {[Ag+] + [Ag(NH3)+] + [Ag(NH3)2+]}.

После подстановки соответствующих концентраций ионов из уравнений

[Ag(NH3)+] = К1 • [Ag+] • [NH3]; [Ag(NH3)2+] = К2 • [Ag+] • [NH3]2,

Получаем:

[Ag+]′ = [Ag+] + К1 • [Ag+] • [NH3] + К2 • [Ag+] • [NH3]2 =

= [Ag+] • (1 + К1 • [NH3] + К2 • [NH3]2).

В первом приближении равновесная концентрация [NH3] = 0,1 моль/л (дано по условию):

AAg = 1 + К1 • [NH3] + К2 • [NH3]2;

→ aAg = 1 + 2,09 • 103 • 0,1 + 1,7 • 107 • 0,12 = 1,7 • 105.

Условное произведение растворимости ПР′ равно:

ПР′ = [Ag+]′4 • [Fe(CN)64–] = [Ag+]4 • [Fe(CN)64–] • a4Ag =

= 8,5 • 10–45 • (1,7 • 105)4 = 7,1 • 10–24.

После подстановки равновесных концентраций ионов [Fe(CN)64–] = X и [Ag+] = 4X в выражение условного произведения растворимости получаем:

ПР′ = 7,1 • 10–24 = (4X)4 • X = 44 • X5.

Растворимость осадка равна:

S = X = = 7,74 • 10–6 моль/л.

Равновесные концентрации ионов в полученном растворе равны:

[Ag+]′ = 4 • S = 4X = 4[Ag+] = 4 • 7,74 • 10–6 = 3,09 • 10–5 моль/л;

[Ag+] = 1,82 • 10–10 моль/л;

[AgNH3+]=К1•[Ag+]•[NH3]=2,09•103 • 1,82 • 10–10 • 0,1 = 3,8 • 10–8 моль/л;

[Ag(NH3)2+]=К2 •[Ag+]•[NH3]=1,7•10–7•1,82•10–10•0,12=3,09 • 10–5 моль/л.

Равновесная концентрация аммиака с учётом образования аммиачных комплексов равна:

[NH3]=СNH3 – [AgNH3+] – 2[Ag(NH3)2+]=0,1 – 3,8 • 10–8 – 2 • 3,09 • 10–5 »

» 0,1 моль/л.

Это значение совпадает с принятым в расчёте допущением.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство