Имеется водный раствор объёмом V, л, содержащий d, г, вещества D.

В этом задании проверяются навыки и умения по составлению уравнений гидролиза для растворов солей, расчета степени гидролиза и водородного показателя рН в растворах гидролизующихся солей.

3.1. Какие процессы имеют место в растворе? Напишите уравнения реакций этих процессов.

Ответ:

В данном растворе имеют место процессы диссоциации и гидролиза.

1) Sc₂(SeO₄)₃ –это соль, все соли сильные электролиты.

Реакция диссоциации: Sc₂(SeO₄)₃ → 2Sc³⁺ + 3 SeO₄^2-

2) Sc₂(SeO₄)₃ –это соль, образованная сильной кислотой (H₂SeO₄) и слабым основанием (Sc(OH)₃), поэтому в растворе подвергается гидролизу – реакции обмена с водой слабой части соли с образованием слабого электролита. Ион скандия многозарядный, поэтому гидролизуется ступенчато:

1 ст. : Sc³⁺ + HOH Û(ScOH)²⁺ + H⁺

2 ст. : ScOH²⁺ + HOH ÛSc(OH)₂⁺ + H⁺

3 ст. : ScOH⁺ + HOH ÛSc(OH)₃

3.2. Рассчитайте водородный показатель раствора при 25°С и стандартных состояниях, учитывая только одну ступень процесса.

Ответ:

В результате гидролиза соли по катиону в растворе появляется избыток иона водорода, среда становится кислой. Расчёт pH гидролиза по катиону (К_д (Sc(OH)₃) =7,6∙10^-10-3ст.):

pH=

где β – степень гидролиза, равная отношению равновесной концентрации гидролизованных ионов к исходной концентрации ионов соли, подвергающихся гидролизу. Степень гидролиза связана с константой гидролиза и исходной концентрацией соотношением, аналогичным закону Оствальда:

В выражение для константы гидролиза по I ступени подставляем табличное значение константы диссоциации Sc(OH)₃ по последней ступени:

M(Sc(OH)₃) = 45г/моль + 3∙16г/моль + 3∙1г/моль = 96г/моль

pH= (pH<7 – среда кислая)

3.3. Объясните смещение равновесия в растворе при:

а) добавлении раствора вещества В;

Ответ:

при добавлении КОН в растворе появляется избыток гидроксид-ионов ОН^-. Согласно принципу ЛеШателье равновесие сместится вправо.Гидроксид ионы ОН^-связывают из раствора ионы H⁺с образованием слабого электролита – воды, концентрация ионов Н⁺ уменьшится, а

pH увеличится.

б) добавлении 0,5 л Н₂О;

Ответ:

pH= .При добавлении воды уменьшается концентрация соли, степень гидролиза увеличивается.

в) увеличении температуры;

Ответ:

Реакция гидролиза – эндотермическая реакция. По принципу ЛеШательепри увеличении Т равновесие реакции смещается в сторону эндотермических реакций => в сторону гидролиза (равновесие сместится вправо), то есть концентрация ионов водорода увеличится, а pH раствора соответственно уменьшится

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.