Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.12: Проблеми

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24918

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    1. Запишіть константні вирази рівноваги для наступних реакцій. Яке значення константи рівноваги кожної реакції?

    (а)\(\mathrm{NH}_{3}(a q)+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(a q) \rightleftharpoons \mathrm{N} \mathrm{H}_{4}^{+}(a q)\)

    (б)\(\operatorname{PbI}_{2}(s)+\mathrm{S}^{2-}(a q) \rightleftharpoons \operatorname{PbS}(s)+2 \mathrm{I}^{-}(a q)\)

    (c)\(\operatorname{CdY}^{2-}(a q)+4 \mathrm{CN}^{-}(a q) \rightleftharpoons \mathrm{Cd}(\mathrm{CN})_{4}^{2-}(a q)+\mathrm{Y}^{4-}(a q)\); примітка: Y є скороченим символом для ЕДТА

    (г)\(\mathrm{AgCl}(s)+2 \mathrm{NH}_{3}(a q)\rightleftharpoons\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{2}^{+}(a q)+\mathrm{Cl}^{-}(a q)\)

    (е)\(\mathrm{BaCO}_{3}(s)+2 \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(a q)\rightleftharpoons \mathrm{Ba}^{2+}(a q)+\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(a q)+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l)\)

    2. Скористайтеся сходовою діаграмою, щоб пояснити, чому перша реакція сприятлива і чому друга реакція несприятлива.

    \[\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}(a q)+\mathrm{F}^{-}(a q)\rightleftharpoons\mathrm{HF}(a q)+\mathrm{H}_{2} \mathrm{PO}_{4}^{-}(a q) \nonumber\]

    \[\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}(a q)+2 \mathrm{F}^{-}(a q)\rightleftharpoons2 \mathrm{HF}(a q)+\mathrm{HPO}_{4}^{2-}(a q) \nonumber\]

    Визначте постійну рівноваги для цих реакцій і переконайтеся, що вони відповідають вашій діаграмі сходів.

    3. Обчисліть потенціал наступної окисно-відновної реакції для розчину, в якому [Fe 3 +] = 0,050 М, [Fe 2 +] = 0,030 М, [Sn 2 +] = 0,015 М і [Sn 4 +] = 0,020 М.

    \[2 \mathrm{Fe}^{3+}(a q)+\mathrm{Sn}^{2+}(a q)\rightleftharpoons\mathrm{Sn}^{4+}(a q)+2 \mathrm{Fe}^{2+}(a q) \nonumber\]

    4. Обчисліть стандартний потенціал стану і постійну рівноваги для кожної з наступних окислювально-відновних реакцій. Припустимо, що [H 3 O +] становить 1,0 М для кислотного розчину і що [ОН -] становить 1,0 М для основного розчину. Зверніть увагу, що ці реакції не збалансовані. Реакції (а) і (b) знаходяться в кислому розчині; реакція (с) - в основному розчині.

    (а)\(\mathrm{MnO}_{4}^{-}(a q)+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{3}(a q)\rightleftharpoons \mathrm{Mn}^{2+}(a q)+\mathrm{SO}_{4}^{2-}(a q)\)

    (б)\(\mathrm{IO}_{3}^{-}(a q)+\mathrm{I}^{-}(a q) \rightleftharpoons \mathrm{I}_{2}(a q)\)

    (c)\(\mathrm{ClO}^{-}(a q)+\mathrm{I}^{-}(a q) \rightleftharpoons \mathrm{IO}_{3}^{-}(a q)+\mathrm{Cl}^{-}(a q)\)

    5. Одним з аналітичних методів визначення концентрації сірки є її окислення до\(\text{SO}_4^{2-}\) осадження у вигляді BaSO 4 шляхом додавання BaCl 2. Маса отриманого осаду пропорційна кількості сірки в вихідному зразку. Точність цього методу залежить від розчинності BasO 4, реакція на яку показана тут.

    \[\mathrm{BaSO}_{4}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Ba}^{2+}(a q)+\mathrm{SO}_{4}^{2-}(a q) \nonumber\]

    Для кожного з наступних прогнозуйте вплив на розчинність BaSO 4: (а) зменшення рН розчину; (б) додавання більше BaCl 2; і (c) збільшення об'єму розчину шляхом додавання H 2 O.

    6. Напишіть рівняння балансу заряду та одне або кілька рівнянь балансу маси для наступних розв'язків.

    (а) 0,10 М NaCl

    (б) 0,10 М НСл

    (c) 0,10 М ВЧ

    (г) 0,10 М нАг 2 РО 4

    (е) MgCo 3 (насичений розчин)

    (f) 0,10 М\(\text{Ag(CN)}_2^-\) (підготовлений з використанням AgNO 3 і KCN)

    (г) 0,10 М НСЛ і 0,050 М нано 2

    7. Використовувати системний підхід до задач рівноваги для розрахунку рН наступних рішень. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    (а) 0,050 М НХЛО 4

    (б)\(1.00 \times 10^{-7}\) HCl

    (c) 0,025 М НХЛ

    (г) 0,010 М ХОХОН

    (е) 0,050 М бар (ОН) 2

    (ф) 0,010 М С 5 Н 5 Н

    8. Побудувати сходові діаграми для наступних діпротових слабких кислот (H 2 A) і оцінити рН 0,10 М розчинів H 2 A, NaHa і Na 2 A.

    (а) малеїнова кислота

    (б) малонова кислота

    (c) бурштинова кислота

    9. Використовуйте системний підхід до вирішення задач рівноваги для розрахунку рН (а) малонової кислоти, Н 2 А; (б) гідрогенмалонату натрію, NaHA; і (в) малонату натрію, Na 2 А. обов'язково викладати і обґрунтувати будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    10. Ігноруючи ефекти активності, розраховують молярну розчинність Hg 2 Br 2 в наступних розчині. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-яке припущення, яке ви робите при вирішенні проблем.

    (а) насичений розчин Hg 2 Br 2

    (б) 0,025 М рт. Ст 2 (NO 3) 2, насичений Hg 2 Br 2

    (c) 0,050 М NaBr насичений Hg 2 Br 2

    11. Розчинність CaF 2 контролюється наступними двома реакціями

    \[\mathrm{CaF}_{2}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Ca}^{2+}(a q)+2 \mathrm{F}^{-}(a q) \nonumber\]

    \[\mathrm{HF}(a q)+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l)\rightleftharpoons\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(a q)+\mathrm{F}^{-}(a q) \nonumber\]

    Обчисліть молярну розчинність CaF 2 в розчині, буферизованном до рН 7,00. Скористайтеся сходовою схемою, яка допоможе спростити розрахунки. Як би змінився ваш підхід до цієї проблеми, якщо рН буферизований до 2,00? Яка розчинність CaF 2 при цьому рН? Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    12. Розрахуйте молярну розчинність Mg (OH) 2 в розчині, буферному до рН 7,00. Як це порівнюється з його розчинністю в небуферизованій деіонізованій воді з початковим рН 7,00? Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні проблеми.

    13. Розрахуйте розчинність Ag 3 PO 4 в розчині, буферному до рН 9,00. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні проблеми.

    14. Визначити рівноважний склад насиченого розчину AgCl. Припустимо, що на розчинність AgCl впливають такі реакції:

    \[\mathrm{AgCl}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Cl}^{-}(a q) \nonumber\]

    \[\operatorname{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Cl}^{-}(a q) \rightleftharpoons \operatorname{AgCl}(a q) \nonumber\]

    \[\operatorname{AgCl}(a q)+\mathrm{Cl}^{-}(a q) \rightleftharpoons \operatorname{AgCl}_{2}^-(a q) \nonumber\]

    Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні проблеми.

    15. Обчисліть іонну силу наступних розчинів

    (а) 0,050 М NaCl

    (б) 0,025 М КуСл 2

    (с) 0,10 М Na 2 СО 4

    16. Повторіть розрахунки в задачі 10, на цей раз виправляючи вплив іонної сили. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    17. За яким діапазоном рН ви очікуєте, що Ca 3 (PO 4) 2 матиме мінімальну розчинність?

    18. Побудувати сходові схеми для наступних систем, кожна з яких складається з двох або трьох реакцій рівноваги. Використовуючи свої діаграми сходів, визначити всі реакції, які, ймовірно, будуть виникати в кожній системі?

    (а) ВЧ і Н 3 РО 4

    (б)\(\text{Ag(CN)}_2^-\)\(\text{Ni(CN)}_4^{2-}\), і\(\text{Fe(CN)}_6^{3-}\)

    (с)\(\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}\) і Fe 3 +/Fe 2+

    19. Обчисліть рН наступних кислотно-базових буферів. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    (а) 100,0 мл 0,025 М мурашиної кислоти та 0,015 М форміату натрію

    (б) 50,00 мл 0,12 М NH 3 і 3,50 мл 1,0 М HCl

    (c) 5,00 г Na 2 CO 3 і 5,00 г NaHCO 3, розведеного до 0,100 л

    20. Обчисліть рН буферів у задачі 19 після додавання 5,0 мл 0,10 М HCl. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    21. Обчисліть рН буферів у задачі 19 після додавання 5,0 мл 0,10 М NaOH. Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні поставлених завдань.

    22. Розглянемо наступну гіпотетичну реакцію комплексоутворення між металом, M та лігандом, L

    \[\mathrm{M}(a q)+\mathrm{L}(a q) \rightleftharpoons \mathrm{ML}(a q) \nonumber\]

    для яких константа формування є\(1.5 \times 10^8\). (а) Вивести рівняння, подібне рівнянню Гендерсона-Хассельбальха, яке пов'язує pM з концентраціями L та ML. (б) Що таке pM для розчину, який містить 0,010 моль М і 0,020 моль L? (c) Що таке pM, якщо додати 0,002 моль М до цього розчину? Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні проблеми.

    23. Окислювально-відновний буфер містить окислювач та його кон'югатний відновник. Обчисліть потенціал розчину, який містить 0,010 моль Fe 3 + і 0,015 моль Fe 2 +. Який потенціал, якщо додати достатню кількість окислювача для перетворення 0,002 моль Fe 2 + в Fe 3 +? Обов'язково викладіть і обґрунтуйте будь-які припущення, які ви робите при вирішенні проблеми.

    24. Використовуйте Excel або R для вирішення наступних проблем. Для цих проблем не робіть спрощуючих припущень.

    (а) розчинність CaF 2 в деіонізованій воді

    (б) розчинність AgCl в деіонізованій воді

    (c) рН 0,10 М фумарової кислоти

    25. Вивести рівняння 6.10.1 для суворого розв'язку рН 0,1 М HF.