Эквивалент. Эквивалентная масса. Закон эквивалентов
Типовая задача
Для растворения 16,8 г двухвалентного металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентную и атомную массы металла и объем выделившегося водорода (н.у.)
Решение. 1.Определить эквивалентную массу металла мы можем, воспользовавшись законом эквивалентов. Запишем его математическое выражение применительно к данной задаче:
, где
m(Me) и m(H2SO4) – массы металла и кислоты, г;
mэ(Me) и mэ(H2SO4) - эквивалентные массы металла и кислоты, г/моль.
1. Эквивалентная масса кислоты определяется следующим отношением:
, где
М (кислоты) – молярная масса кислоты, г/моль.
Применительно к данной задаче
2. Подставляя значения в математическое выражение закона эквивалентов, получаем значение эквивалентной массы металла:
, отсюда
3. Чтобы определить атомную массу металла воспользуемся формулой:
, где
Аr(Ме) и В(Ме) – это соответственно относительная атомная масса и валентность металла.
Отсюда
4. Пользуясь законом эквивалентов, определяем объем выделившегося водорода:
, где
V(H2) – объем водорода, л;
Vэ (H2) – эквивалентный объем водорода, л/моль.
Эквивалентный объем водорода при нормальных условиях равен 11,2 л/моль
Ответ: mэ(Ме)=56 г/моль
Аr(Ме)=112 а.е.м.
V(H2)=3,36 л
Варианты заданий
Таблица 1
№ п/п | Масса металла, г | Валентность металла | Название кислоты | Масса кислоты, г |
1. | 8,6 | серная | 15,0 | |
2. | 11,7 | соляная | 18,5 | |
3. | 16,6 | ортофосфорная | 27,0 | |
4. | 11,8 | соляная | 25,0 | |
5. | 38,3 | ортофосфорная | 32,0 | |
6. | 32,9 | серная | 19,0 | |
7. | 27,5 | соляная | 34,0 | |
8. | 35,3 | серная | 13,0 | |
9. | 12,0 | ортофосфорная | 17,0 | |
10. | 8,2 | соляная | 15,0 | |
11. | 15,4 | серная | 11,0 | |
12. | 35,7 | соляная | 19,0 | |
13. | 9,2 | ортофосфорная | 25,0 | |
14. | 14,4 | серная | 24,0 | |
15. | 24,0 | соляная | 27,0 | |
16. | 3,8 | серная | 15,6 | |
17. | 3,7 | ортофосфорная | 13,2 | |
18. | 10,7 | соляная | 14,0 | |
19. | 1,5 | серная | 8,0 | |
20. | 12,9 | ортофосфорная | 15,0 | |
21. | 21,1 | серная | 10,0 | |
продолжение табл. 1 | ||||
22. | 13,9 | серная | 21,0 | |
23. | 7,6 | соляная | 31,0 | |
24. | 5,9 | серная | 11,5 | |
25. | 13,1 | ортофосфорная | 21,3 | |
26. | 29,2 | соляная | 27,4 | |
27. | 10,9 | серная | 19,1 | |
28. | 6,6 | ортофосфорная | 18,0 | |
29. | 5,9 | соляная | 24,0 | |
30. | 7,0 | серная | 17,2 |
Строение атома. Электронные конфигурации атомов элементов
Типовая задача 1
Написать электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 15 в основном и возбужденном состояниях. Используя электронную конфигурацию внешнего и предвнешнего энергетических уровней, определить местоположение элемента в периодической системе (группа, подгруппа, период), указать его название и символ. Определить к какому семейству принадлежит элемент. Указать значения валентностей и степеней окисления элементов в основном и возбужденном состояниях.
Решение.1. Порядковый номер элемента – 15 – указывает на количество протонов в ядре атома элемента и, соответственно, электронов. Распределяем 15 электронов по энергетическим уровням и подуровням атома, используя принцип минимальной энергии и правила Клечковского. Электронная конфигурация атома будет следующей:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 сокращенно [Ne]3s23p3
2. Составляем графическую схему распределения электронов по энергетическим уровням и подуровням атома элемента. Для этого используем принцип Паули и правило Гунда.
3s | 3p | |||||||||
2s | 2р | ↑↓ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||
1s | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ||||||
↑↓ | основное состояние |
Для данного атома возможен переход в возбужденное состояние, поскольку имеются вакантные орбитали на d-подуровне внешнего уровня.
3s | 3p | 3d | |||||||||||||
2s | 2р | ↑ | ↑ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||||||
1s | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | |||||||||||
↑↓ | возбужденное состояние | ||||||||||||||
3. Элемент принадлежит p-семейству, поскольку последним в атоме этого элемента заполняется p-подуровень.
4. В атоме три энергетических уровня, соответственно элемент расположен в третьем периоде периодической системы. На внешнем энергетическом уровне содержится пять электронов, что указывает на принадлежность элемента к пятой группе. Последним в атоме заполняется внешний энергетический уровень, значит, элемент стоит в главной подгруппе. Рассматриваемый атом является атомом фосфора и обозначается символом Р.
5. Валентные возможности атома р-элемента определяются конфигурацией внешнего энергетического уровня. В атоме данного элемента в основном состоянии на внешнем уровне три не спаренных электрона, соответственно значение валентности 3. Возможные значения степеней окисления -3,+3. В возбужденном состоянии на внешнем уровне пять электронов, это определяет значение валентности 5 и степень окисления +5.
Типовая задача 2
Написать электронную конфигурацию и составить графическую схему распределения электронов для иона Mg2+.
Решение. Электронная конфигурация атома магния записывается следующим образом:
1s2 2s2 2p6 3s2 или [Ne]3s2
Процесс превращения атома в ион сопровождается потерей или принятием электронов на внешний или предвнешний энергетический уровень. В данном случае, атом магния теряет два электрона с внешнего энергетического уровня и превращается в положительно заряженный ион. В соответствии с вышесказанным, можем записать электронную конфигурацию иона магния:
1s2 2s2 2p6 3s0
Электронографическая схема распределения электронов:
3s0 | 3р0 | |||||||
2s2 | 2р6 | |||||||
1s2 | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ | ||||
↑↓ |
Варианты заданий
Таблица 2
№ п/п | Порядковый номер элемента (а) | Порядковый номер элемента (б) | Порядковый номер элемента (в) | Ион |
1. | K+ | |||
2. | Ca2+ | |||
3. | Cl- | |||
4. | As3- | |||
5. | As3+ | |||
6. | As5+ | |||
7. | Sn2+ | |||
8. | Sn4+ | |||
9. | S2- | |||
10. | Mg2+ | |||
11. | P3- | |||
12. | Se2- | |||
13. | Cs+ | |||
14. | Sb3+ | |||
15. | Sb5+ | |||
16. | Pb2+ | |||
17. | Pb4+ | |||
18. | Sn4+ | |||
19. | Ca2+ | |||
20. | Rb+ | |||
21. | Br- | |||
22. | Na+ | |||
23. | Bi3+ | |||
24. | Bi5+ | |||
25. | Al3+ | |||
26. | Li+ | |||
27. | Sr2+ | |||
28. | Ba2+ | |||
29. | I- | |||
30. | F- |
Термохимия
Типовая задача
Вычислить стандартные изменения энтальпии ΔH0298, энтропии ΔS0298 и свободной энергии Гиббса ΔG0298 реакции
2Mg(к) + CO2(г) = 2MgO(к)+ C(графит)
Является реакция экзо - или эндотермической. Определить возможность самопроизвольного протекания процесса в указанном направлении при стандартных условиях.
Решение. Используя данные таблицы, находим значения стандартной энтальпии образования и энтропии реагирующих веществ:
Вещество | Mg(к) | CO2(г) | MgO(к) | C(графит) |
ΔH0298, кДж·моль-1 | -395,4 | -602,0 | ||
S0298, Дж·моль-1·К-1 | 32,6 | 213,8 | 26,8 | 5,9 |
1. Производим расчет ΔH0298 реакции, используя следствие из закона Гесса. При суммировании стандартных энтальпий образования исходных веществ и продуктов реакции учитываем, в соответствии с уравнением реакции, число моль каждого из ее участников:
ΔH0298 реакции = ΣΔH0298 конечных в-в - ΣΔH0298 исходных в-в = 2·ΔH0298(MgO(к)) + ΔH0298(C(графит)) - 2 ΔH0298(Mg(к)) - ΔH0298(CO2(г)) = -602,0· 2 + (-395,4) = -810,1 (кДж)
На основании того, что стандартное изменение энтальпии в ходе реакции имеет отрицательное значение, делаем вывод – рассматриваемая в задаче реакция является экзотермической.
2. Аналогично производим расчет ΔS0298 реакции:
ΔS0298 реакции= ΣS0298 конечных в-в - ΣS0298 исходных в-в= 2·S0298(MgO(к)) + S0298(C(графит)) - 2 S0298(Mg(к)) - S0298(CO2(г)) = 2· 5,9 + 26,8 - 2·32,6 - 213,8 = -240,4 (Дж/К)
3. Зная величины ΔH0298 и ΔS0298, можем рассчитать ΔG0298 реакции. При расчете используем следующее выражение:
ΔG0298 реакции = ΔH0298 реакции - Т· ΔS0298 реакции; Т=298 К
ΔG0298 реакции = -810,1- 298·(-0,2404) = -738,5 (кДж)
Исходя из того, что ΔG0298 реакции имеет отрицательное значение, делаем вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции в указанном направлении при стандартных условиях.
Ответ: ΔH0298 реакции= -810,1 кДж
ΔS0298 реакции= -240,4 Дж/К
ΔG0298 реакции=-735,8 кДж
Варианты заданий
Таблица 3
№ п/п | Уравнение реакции |
1. | C2H4(г) + 3O2(г) = 2CO2(г) + 2H2O(г) |
2. | Fe2O3(к) + 3 Н2(г) = 2 Fe(к) + 3 H2O (г) |
3. | Fe2O3 (к) + 3 C (графит) = 2 Fe (к) + 3 CO (г) |
4. | Fe2O3 (к) + 3 CO (г) = 2 Fe (к) + 3 CO2 (г) |
5. | 2H 2S (г) + 3 O2 (г) = 2 H2O (ж) + 2 SO 2 (г) |
6. | 2 CH 3OH (г) + 3 O2 (г) = 4 H2O (г) + 2 CO2 (г) |
7. | 8Al (к) + 3 Fe3O4 (к) = 9 Fe (к) + 4Al 2O 3 (к) |
8. | 4 HCl (г) + O2 (г) = 2Cl 2 (г) + 2 H2O (г) |
9. | 4 NH 3 (г) + 3 O2 (г) = 2N 2 (г) + 6 H2O (ж) |
10. | 2H 2S (г) + O2 (г) = 2 H2O (ж) + 2S (к) |
11. | 4NH3 (г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O (г) |
12. | 4 NH3 (г) + 3 O2(г) = 2N 2 (г) + 6 H2O (г) |
13. | 2 CH4(г) = C 2H 2 (г) + 3 H2 (г) |
14. | 2SO 2 (г) + O2(г) = 2SO 3 (г) |
15. | CO (г) + H2O (г) = CO2 (г) + H2 (г) |
16. | 4HCl (г) + O2(г) = 2 H2O (г) + 2Cl2(г) |
17. | CO2 (г) + 4 H2 (г) = CH4(г) + 2 H2O (г) |
18. | SO2(г) + 2 H 2S (г) = 3S (ромбич) + 2 H2O (ж) |
19. | PCl 3 (к) + Cl 2 (г) = PCl 5 (к) |
20. | 2FeO (к) + 2SO2 (г) + O2 (г) = 2FeSO4 (к) |
21. | CdO(т) + H2(г) = Cd(т) + H2O(г) |
22. | 2N2O5 (г) = 4NO2(г) + O2(г) |
23. | H2O2(г) + H2(г) = 2H2O(г) |
24. | 2NO(г) + H2(г) =N2O(г) + H2O(г) |
25. | 2NO(г) + 2H2(г) = N2(г) + 2H2O(г) |
26. | 2O3(г) = 3O2(г) |
27. | N2(г) + O2(г) = 2NO(г) |
28. | C6H6(ж) +7,5 O2(г) = 6CO2(г) + 3H2O(г) |
29. | KClO3(к) = KCl(к) + 1,5O2(г) |
30. | CuO(к) + C(графит) = Cu(к) + CO(г) |
Кинетика
Типовая задача
Вычислить константу равновесия для гомогенной системы
2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г),
если равновесные концентрации реагирующих веществ равны между собой и составляют 2 моль/л. Рассчитать изменение скорости прямой и обратной реакций при увеличении и уменьшении объема равновесной смеси в 3 раза. Как изменится скорость прямой реакции при изменении температуры от 30°до 70°С, если температурный коэффициент равен 2.
Решение. 1. Запишем выражение для константы равновесия данного процесса: , где
[SO3], [SO2], [O2] – равновесные концентрации соответственно оксида серы (VI), оксида серы (IV) и кислорода.
Подставляем числовые значения равновесных концентраций и рассчитываем константу равновесия:
1. Рассчитываем изменение скорости (υ) прямой и обратной реакций при изменении объема.
Запишем выражения закона действующих масс для расчета скорости прямой и обратной реакций до изменения объема:
Уменьшение объема смеси равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ. В соответствии с этим запишем новые выражения для расчета скорости прямой и обратной реакций:
Сравнивая скорости до и после уменьшения объема, получаем:
Скорость прямой реакции возросла в 27 раз, а скорость обратной – в 9 раз, соответственно, равновесие сместится в сторону продуктов реакции.
2. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпиричеким правилом и уравнением Вант-Гоффа :
, где
υ t1 и υ t2 - скорость реакции при температуре t1 и t2;
γ – температурный коэффициент реакции.
Применительно к рассматриваемой задаче:
Следовательно скорость реакции, с увеличением температуры на 40°С, увеличится в 16 раз.
Варианты заданий
Таблица 4
№ п/п | Система | Равновесная концент, моль/л | Изменение объёма | Температурный коэффициент реакции | Температура, 0 С | |
нача- льная | коне- чная | |||||
1. | CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) | 2,0 | ||||
2. | 2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) | 3,0 | ||||
3. | CO2(г) + C(т) ↔ 2CO(г) | 2,5 | ||||
4. | N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г) | 2,0 | ||||
5. | NO(г) + Cl2(г) ↔ NOCl2(г) | 3,0 | ||||
6. | 2H2(г) +O2(г) ↔ 2H2O(г) | 2,0 | ||||
7. | 2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г) | 3,0 | ||||
8. | CO(г) + 3H2(г) ↔ CH4(г) + H2O(г) | 2,0 | ||||
9. | H2(г) +CO2(г) ↔ CO(г) + H2O(г) | 2,0 | ||||
10. | 4NH3 (г) + 5O2(г) ↔ 4NO(г) + 6H2O (г) | 2,0 | ||||
11. | CO (г) + Cl2(г) ↔ COCl2 (г) | 2,5 | ||||
12. | CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2CO (г) + 2H2 (г) | 3,0 | ||||
13. | C2H4(г) + 3 O2(г) ↔ 2CO2 (г) + 2H2O (г) | 2,5 | ||||
14. | 2 CH4(г) ↔ C 2H 2 (г) + 3 H2 (г) | 3,0 | ||||
15. | Fe 2O 3 (т) + CO (г) ↔ 2FeO (т) + CO2 (г) | 2,0 | ||||
16. | 4HCl (г) + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2Cl2(г) | 2,5 | ||||
17. | CO2 (г) + C (т) ↔ 2 CO (г) | 2,0 | ||||
18. | 2 CO (г) + O2(г) ↔ 2 CO2 (г) | 3,0 | ||||
19. | N 2 (г) + 3 H2 (г) ↔ 2 NH3 (г) | 2,0 | ||||
20. | CO2 (г) + 4 H2 (г) ↔ CH4(г) + 2 H2O (г) | 3,0 | ||||
21. | CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2 CO (г) + 2 H2 (г) | 2,0 | ||||
продолжение табл.4 | ||||||
22. | Fe 2O 3 (т) + 3 CO (г) ↔Fe (т) +3 CO2 (г) | 2,0 | ||||
23. | 4 NH3 (г) +3 O2(г) ↔2N 2 (г) + 6 H2O (г) | 2,0 | ||||
24. | C (т) + H2O (г) ↔ CO (г) + H2 (г) | 3,0 | ||||
25. | CO (г) + H2O (г) ↔ CO2 (г) + H2 (г) | 2,0 | ||||
26. | 4HВr + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2 Вr2(г) | 3,0 | ||||
27. | PCl 5 (г) ↔ PCl 3 (г) + Cl2(г) | 3,0 | ||||
28. | 2NO(г) + O2(г) ↔ 2 NO 2 (г) | 2,0 | ||||
29. | 2SO 2 (г) + O2(г) ↔ 2SO 3 (г) | 3,0 | ||||
30. | 2C (т) + O2(г) ↔ 2 CO (г) | 2,0 |
Растворы
Типовая задача
В 250 мл воды растворили 8 гхлорида меди(II) CuCl2. Рассчитать массовую и мольную доли растворенного вещества, молярную, моляльную, нормальную концетрации и титр полученного раствора. Плотность полученного раствора 1,17 г/мл
Для данного раствора рассчитать физико-химические параметры при температуре 25°С. Степень электролитической диссоциации 0,9.
Решение. 1. Определяем массовую долю растворенного вещества в полученном растворе
Массовая доля показывает, сколько грамм растворенного вещества приходится на 100 г раствора
Найдем массу полученного раствора, она будет складываться из массы воды и массы хлорида меди, как растворенного вещества:
m (раствора) = m(H2O) + m (CuCl2), зная что плотность воды ρ(H2O)=1г/мл; m(H2O) = ρ(H2O) ·V(H2O), m(H2O) = 1· 250 = 250 г, m (раствора)=250 + 8=258 (г).
2. Рассчитываем молярную концентрацию раствора:
Молярная концентрация показывает, сколько моль растворенного вещества содержится в 1 л раствора
, где
n – количество растворенного вещества, моль;
V – объем раствора, л.
Находим количество моль растворенного вещества
и объем раствора
Подставляя полученные значения в выражение для молярной концентрации, получаем:
3. Рассчитываем нормальную (эквивалентную) концентрацию раствора
Нормальная концентрация показывает, какое число эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 л раствора
, где
nэ– количество моль эквивалентов растворенного вещества;
V – объем раствора, л.
Рассчитываем nэ для рассматриваемого раствора
, где
mэ (CuCl2) –эквивалентная масса CuCl2, г/моль
4. Рассчитываем моляльную концентрацию
Моляльная концентрация показывает, сколько моль растворенного вещества приходится на 1 кг растворителя
, где
m(раств-ля) – это масса растворителя, кг
5. Рассчитываем мольную долю растворенного вещества – это отношение количества моль растворенного вещества к общему числу моль в растворе
Найдем число моль воды:
5. Рассчитываем титр раствора, который показывает, сколько грамм растворенного вещества содержится в 1 мл раствора
7. Поскольку CuCl2 является электролитом, используем законы Рауля и Вант-Гоффа с введением поправочного коэффициента (изотонический коэффициент). Величина изотонического коэффициента зависит от степени диссоциации электролита:
отсюда , где
α – степень диссоциации электролита;
N – число ионов, на которые распадается электролит при диссоциации.
Хлорид меди при диссоциации распадается на три иона:
CuCl2 ↔ Сu2+ + 2Cl-
Рассчитываем величину изотонического коэффициента для рассматриваемого раствора:
i = 0,9·(3 - 1) + 1 = 2,8
Рассчитываем величину осмотического давления для данного раствора.
, где
P - осмотическое давление, кПа;
i – изотонический коэффициент;
СМ – молярная концентрация раствора, моль/л;
R – универсальная газовая постоянная (8,31 Дж·моль-1·К-1);
Т – температура, К.
P = 2,8·0,27·8,31·298=1872 кПа
8. Рассчитываем величину понижения давления пара над раствором, используя I-й закон Рауля:
, где
Δр – изменение давления насыщенного пара над раствором, кПа;
р0 – давление насыщенного пара над чистым растворителем;
Х – мольная доля растворенного вещества в растворе.
9. Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации рассчитываем, используя II-й закон Рауля:
Δtкрист = i·К·Сm Δtкип = i·Е·Сm, где
К и Е – соответственно криоскопическая и эбуллиоскопическая постоянные растворителя, °С (Кводы = 1,86°С, Еводы = 0,52°С);
Сm – моляльная концентрация раствора.
Δtкрист = 2,8·1,86·0,24 = 1,25°С
Δtкип =2,8·0,52·0,24 = 0,35°С
Ответ: , , , , , , P = 1872 кПа, ,
Δtкрист = 1,25°С, Δtкип = 0,35 °С.
Варианты заданий
Таблица 5
№ п/п | Электролит | Масса электролита, г | Объем воды, мл | Плотность раствора, г/мл | Степень диссоциации | Темепература, °С |
1. | CoCl 2 | 1,030 | 0,80 | |||
2. | NH 4Cl | 1,047 | 0,87 | |||
3. | Fe 2(SO4) 3 | 1,020 | 0,90 | |||
4. | NiSO 4 | 1,032 | 0,76 | |||
5. | Sn (NO3) 2 | 1,042 | 0,89 | |||
6. | Pb(NO3) 2 | 1,020 | 0,79 | |||
7. | NaNO 2 | 1,030 | 0,87 | |||
8. | K 2S | 1,012 | 0,86 | |||
9. | Na 2SO3 | 1,019 | 0,78 | |||
10. | Li 2SO 3 | 1,048 | 0,88 | |||
11. | Ba(NO2)2 | 1,060 | 0,76 | |||
12. | ZnSO4 | 1,046 | 0,85 | |||
13. | NH4NO3 | 1,037 | 0,89 | |||
14. | KNO2 | 1,028 | 0,91 | |||
15. | CH3COOK | 1,025 | 0,84 | |||
16. | FeCl2 | 1,030 | 0,77 | |||
17. | CrCl3 | 1,020 | 0,75 | |||
18. | CuCl2 | 1,042 | 0,69 | |||
19. | AlCl3 | 1,045 | 0,78 | |||
20. | Na3PO4 | 1,043 | 0,68 | |||
21. | Cu(NO3) 2 | 1,028 | 0,79 | |||
продолжение табл.5 | ||||||
22. | ZnCl2 | 1,035 | 0,90 | |||
23. | FeCl3 | 1,029 | 0,89 | |||
24. | HNO3 | 1,025 | 0,77 | |||
25. | K2SO4 | 1,041 | 0,70 | |||
26. | Na2SO4 | 1,033 | 0,80 | |||
27. | K2Cr2O7 | 1,027 | 0,79 | |||
28. | AgNO3 | 1,032 | 0,86 | |||
29. | NaI | 1,019 | 0,83 | |||
30. | H2SO4 | 1,021 | 0,90 |
Жесткость воды
Типовая задача
Рассчитать массу умягчителя (буры), необходимого для умягчения 100 л воды, жесткость которой 5 мэкв/л. Нписать реакцию умягчения в молекулярной и ионно-молекулярной форме с хлоридом магния.
Ж = m масса умягчителя / mЭ умягчителя · V воды , где
Ж – жесткость воды, мэкв/л;
m – масса умягчителя, мг;
mЭ– эквивалентная масса умягчителя, г/моль;
V – объем воды, л
2. Рассчитываем эквивалентную массу умягчителя – буры:
, где
М – молярная масса буры, г/моль
3. Из формулы для расчета жесткости воды выражаем m и рассчитываем необходимую массу буры:
4. Записываем реакцию умягчения в молекулярной форме:
MgCl2 + Na2B4O7 = Mg B4O7 ↓+ 2 NaCl;
в ионной форме:
Mg2+ + B4O72- = Mg B4O7↓
Ответ: m(Na2B4O7) = 50,5 г
Обратную задачу – расчет жесткости воды по массе умягчителя – решают с использованием той же формулы.
Варианты заданий
Таблица 6
№ п/п | Объем воды, л | Жесткая соль | Умягчитель | Жесткость воды, мэкв/л | Масса умягчителя, г |
1. | хлорид кальция | бура | рассчитать | 10,1 | |
2. | нитрат кальция | сода | рассчитать | ||
3. | хлорид магния | сода | рассчитать | ||
4. | нитрат магния | бура | рассчитать | ||
5. | сульфат магния | бура | рассчитать | ||
6. | гидрокарбонат кальция | гашеная известь | рассчитать | ||
7. | нитрат кальция | сода | - | - | |
8. | хлорид кальция | сода | рассчитать | ||
9. | хлорид кальция | бура | рассчитать | ||
10. | сульфат магния | сода | рассчитать | ||
11. | нитрат магния | бура | рассчитать | ||
12. | гидрокарбонат магния | гашеная известь | рассчитать | ||
13. | нитрат магния | сода | рассчитать | ||
14. | хлорид кальция | ортофосфат калия | - | - | |
15. | гидрокарбонат кальция | гашеная известь | рассчитать | ||
16. | хлорид кальция | бура | рассчитать | ||
17. | хлорид кальция | сода | рассчитать | ||
18. | нитрат магния | сода | рассчитать | ||
19. | хлорид магния | бура | рассчитать | ||
20. | хлорид магния | ортофосфат калия | рассчитать | ||
21. | хлорид магния | бура | рассчитать | ||
22. | сульфат магния | ортофосфат натрия | рассчитать | ||
23. | нитрат магния | сода | рассчитать | ||
24. | сульфат магния | гашеная известь | рассчитать | ||
25. | нитрат кальция | бура | рассчитать | ||
26. | гидрокарбонат кальция | сода | рассчитать | ||
27. | хлорид магния | бура | рассчитать | ||
продолжение табл.6 | |||||
28. | сульфат магния | гашеная известь | рассчитать | ||
29. | нитрат кальция | сода | рассчитать | ||
30. | гидрокарбонат магния | гашеная известь | рассчитать |
Гидролиз солей
Типовая задача
Написать уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде и указать, как в результате гидролиза изменился водородный показатель рН в растворах следующих солей: Na2CO3 и Mn(NO3)2.
Решение. 1. Карбонат натрия Na2CO3 – соль, образованная сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2CO3. В данном случае гидролиз будет протекать по аниону. Угольная кислота является двухосновной, поэтому гидролиз должен протекать в две ступени. Поскольку гидролиз солей по второй протекает в незначительной степени, мы можем пренебречь написанием уравнения этой реакции.
1 ступень
CO32- + HOH ↔ HCO3- + OH- - сокращенное ионно-молекулярное уравнение
2Na+ + CO32- + HOH ↔Na+ + HCO3- + Na+ +OH- - ионно-молекулярное уравнение
Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH - молекулярное уравнение
Как видно из сокращенного ионно-молекулярного уравнения, в растворе соли в результате гидролиза присутствуют гидроксид-ионы, это указывает на щелочной характер среды. рН такого раствора будет принимать значение >7.
2. Нитрат марганца (II) Mn(NO3)2 – соль, образованная слабым основанием Mn(OH)2 и сильной кислотой – это случай гидролиза по катиону. Гидроксид марганца является двухкислотным основанием, гидролиз должен протекать по двум ступеням.
1 ступень
Mn2+ + HOH = (MnOH)+ + H+
Mn2+ + 2NO3- + HOH = (MnOH)+ + NO3- + H+ + NO3-
Mn(NO3)2 + HOH = Mn(OH)NO3 + HNO3
Гидроксонитрат марганца (II) Mn(OH)NO3 малорастворимое соединение, поэтому гидролиз по второй ступени протекать практически не будет.
Из уравнений гидролиза видно, что в растворе соли присутствуют протоны водорода, которые будут определять кислый характер среды. рН раствора этой соли будет принимать значения < 7.
Варианты заданий
Таблица 7
№ п/п | Раствор соли | |
1. | K2CO3 | CuCl2 |
2. | FeCl3 | NaNO2 |
3. | ZnCl2 | Na2S |
4. | Rb2S | AlCl3 |
5. | Zn(NO3) 2 | Ba(CH3COO) 2 |
6. | Cu(NO3) 2 | Na3PO4 |
7. | Bi(NO3) 3 | Ca(CH3COO) 2 |
8. | NaHS | NiCl2 |
9. | NH4NO3 | Na3AsO4 |
10. | KHCO3 | SnCl2 |
11. | NaCN | Al(NO3) 3 |
12. | KNO2 | (NH4) 2SO4 |
13. | NaHSO3 | Ca(HS) 2 |
14. | Na2HPO4 | CoSO4 |
15. | CH3COOK | CrCl3 |
16. | KHS | MnSO4 |
17. | KCN | FeCl2 |
18. | ZnSO4 | Ca(HS) 2 |
19. | Ca(CN) 2 | CoCl 2 |
20. | HCOONa | Mn(ClO 4) 2 |
21. | NaHSO 3 | NH 4Cl |
22. | Li 2 SO 3 | Bi2(SO4)3 |
23. | K 2HPO 4 | Fe 2(SO4) 3 |
24. | Ba(NO2)2 | Cr(NO 3) 3 |
25. | ZnCl2 | NiSO 4 |
26. | KHCO3 | Ni(NO 3) 2 |
27. | Na 2SO3 | MnCl 2 |
28. | NaHS | NH4NO3 |
29. | K 2S | Pb(NO3) 2 |
30. | NaNO 2 | Sn(NO3) 2 |
Комплексные соединения
Типовая задача
Написать уравнение диссоциации комплексной соли и ее комплексного иона Na2[Zn(OH)4]. Укажите структурные элементы молекулы соли. Назовите соль согласно номенклатуре комплексных соединений и укажите численное значение координационного числа комплексообразователя. Напишите выражение для константы нестойкости данного комплексного иона.
Решение. 1. Записываем уравнение диссоциации комплексной соли:
Na2[Zn(OH)4] ↔ 2Na+ + [Zn(OH)4]2-
и уравнение диссоциации комплексного иона (аниона):
[Zn(OH)4] 2- ↔ Zn2+ + 4OH-
2. Указываем структурные элементы молекулы:
Na+ - внешняя координационная сфера
[Zn(OH)4]2- - внутренняя координационная сфера (комплексный ион)
Zn2+ - комплексообразователь
OH- - лиганды
3. Даем название соли.
В соответствии с номенклатурой комплексных соединений, сначала называют в именительном падеже анион соли, а затем – катион в родительном падеже (натрия). Название комплексного аниона начинают с указания числа (тетра-) и названия (гидроксо-) отрицательно заряженных лигандов; последним называют комплексообразователь.
тетрагидроксоцинкат натрия
4. Координационное число комплексообразователя (число лигандов) – 4.
5. Диссоциация комплексного иона характеризуется константой равновесия, называемой константой нестойкости комплексного иона:
Варианты заданий
Таблица 8
№ п/п | Комплексные соединения | |
1. | Na[AuCl4] | [Cr(H2O) (NH3)5]Br3 |
2. | [Zn(NH3)4](OH)2 | K[FeCl6] |
3. | [Al(H2O)6]Cl3 | K4[Pt(CN)4Cl2] |
4. | Na3[CoCl6] | [Co(NH3)3(H2O)2Br]Cl2 |
5. | [Ni(NH3)4]SO4 | K[Ag(NO2)2] |
6. | Na3[Al(OH)6] | [Pt(NH3)5Cl]Cl3 |
7. | [Cu(NH3)4] SO4 | Na3[Co(CN)6] |
8. | Na2[Sn(OH)4] | [Cr(NH3)4(H2O)Cl]Br2 |
9. | [Al(H2O)6]Cl3 | K3[Fe(CN)6] |
10. | [Ni(NH3)4](OH)2 | K3[Co(CN)6] |
11. | K[Pt(NH3)Cl5] | [Co(H2O)2(NH3)3Cl]Br2 |
12. | H2[PtCl6] | [Pt(H2O)2(NH3)5Cl]Cl3 |
13. | K3[Fe(CN)6] | [Cr(NH3)5Cl]Br2 |
14. | [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3 | Na[Fe(CN)6] |
15. | K[PtCl5(NH3)] | [Co(H2O)4(NH3)2]Cl3 |
16. | Na3[Ir(CN)6] | [Pt(NH3)4Br2]Cl2 |
17. | K2[SiF6] | [Co(H2O)2(NH3)2Cl2]Br |
18. | [Pt(NH3)4Br2]Br2 | Na3[Co(CN)6] |
19. | K3[Co(CN)6] | [Cu(H2O)2(NH3)2]Cl2 |
20. | [Ag(NH3)2]Cl | K[PtCl5(NH3)] |
21. | K3[Co(CN)6] | [Zn(NH3)4] SO4 |
22. | [Cu(NH3)4]Cl2 | H2[SiF6] |
23. | K[AuBr4] | [Cr(H2O)4(NH3)Cl]Br2 |
24. | Ba[Cu(SCN)(CN)3] | [Cr(H2O)3(NH3)2Cl] SO4 |
25. | K2[Cd(CN)4] | [Cr(H2O)6]Br3 |
26. | Na3[Co(CN)4Cl2] | [Cd(NH3)4](OH)2 |
27. | [Co(H2O)4(NH3)Cl]Cl2 | K4[Co(CN)6] |
28. | H2[PtCl6] | [Cr(NH3)5Cl]Br2 |
29. | K3[Co(CN)4Cl2] | [Pt(NH3)5Cl]Cl3 |
30. | H2[PtCl4] | [Co(NH3)3(H2O)3]Cl3 |