Таблица 7 – Приготовление методом смешения и исследование свойств ацетатного буферного раствора с

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 7

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

рН = ... (V_буф. = 60 см³; c _нач (НАс) = …моль/дм³; V_р-ра (НАс) = …см³; c _нач (NaАс) = … моль/дм³; V_р-ра (NaАс) = … см³).

По аналогии составляется таблица в случае приготовления и исследования свойств аммиачного буферного раствора.

Все расчеты должны быть представлены в отчете. Выводы по результатам эксперимента должны показать корреляции между теорией и экспериментом.

Задачи для самостоятельного решения

1. В одном литре воды поглощено 5,6 дм³ NH₃ (н.у.), после чего через раствор пропустили 2,24 дм³ (н.у.) хлороводорода, который полностью поглотился. Затем к полученному раствору добавили 50,0 см³ 0,5 М раствора соляной кислоты. На каком этапе образовался буферный раствор? Вычислите его рН. Как изменится рН при добавлении соляной кислоты? Объясните, образовавшийся буферный раствор более устойчив к добавлению Н⁺ или ОН^–?

(Ответ:…)

2. Рассчитайте, какую массу NаОН надо прибавить к 100 см³ 0,1 М раствора уксусной кислоты, чтобы образовался буферный раствор, рН которого а) 4,5; б) 5,0? Рассчитайте теоретическую буферную емкость каждого из полученных таким образом буферных растворов по кислоте, по щелочи.

(Ответ:…)

Решение задач приложить к отчету.

7 . Тема 5. Гетерогенные равновесия и процессы .

К малорастворимым электролитам относят соли и основания, для которых в таблице растворимости стоят символы «м» и «н». Под растворимостью малорастворимого электролита А_nB_m при данной температуре понимают молярную концентрацию S [моль/дм³] его насыщенного водного раствора, находящегося в равновесии с осадком данного вещества. Это равновесие количественно характеризуют величиной константы равновесия, которую называют произведением растворимости и обозначают ПР (А_nB_m). Величина ПР зависит от природы электролита и температуры, но не зависит от химического состава раствора над осадком, ее значение приводится в справочниках для температуры 25 ⁰С. Произведение растворимости – одно из важнейших понятий, которые количественно характеризуют состояние равновесия в гетерогенных системах, характеризуют процессы, протекающие с образованием труднорастворимых соединений (осадков). Подобные равновесия имеют место в процессах жизнедеятельности, например, образование нерастворимых соединений (камней) приводит к возникновению желчекаменной или почечнокаменной болезни, при решении ситуационных задач, связанных с образованием и укреплением костной ткани, зубной эмали, а также экологических задач. Решение их может быть эффективным с привлечением теории гетерогенных равновесий.

7.1. Равновесие осадок малорастворимого электролита – его насыщенный раствор Произведение растворимости и растворимость. Условия образования осадка при смешивании растворов электролитов и его растворения. Расчет растворимости малорастворимых электролитов в воде и растворах, содержащих другие электролиты.

Растворимость малорастворимых соединений определяется молярной концентрацией его насыщенного при данной температуре раствора, находящегося в равновесии с осадком. Насыщенный раствор содержит максимально возможное при данных условиях количество растворенного вещества.

Количественно растворимость веществ выражается молярной концентрацией малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе – S [моль/дм³] и называется молярной растворимостью.

В насыщенных водных растворах сильного электролита устанавливается динамическое равновесие между осадком и его ионами в насыщенном над осадком растворе, причем равновесная концентрация каждого из этих ионов остается постоянной вплоть до вмешательства извне.

Ненасыщенный раствор малорастворимого электролита – устойчивая неравновесная система, в которой концентрация вещества меньше, чем в насыщенном растворе; если создать условия, при которых раствор над осадком становится ненасыщенным, то равновесие в системе будет нарушено и смещено в направлении растворения осадка вплоть до образования насыщенного раствора.

Пересыщенный раствор – неустойчивая псевдоравновесная система, в которой концентрация вещества больше, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы являются гомогенными системами, но при определенных условиях самопроизвольно выделяют растворенное вещество, превращаясь в гетерогенные системы (насыщенный раствор в равновесии с осадком).

Количественно равновесие в насыщенных растворах малорастворимых соединений характеризуется величиной произведения растворимости ПР. Величина ПР зависит от природы электролита и температуры, но не зависит от химического состава раствора над осадком, ее значение приводится в справочниках для температуры 25 ⁰С.

Для равновесия

ВaSO_{4 (тв)} Û ВaSO_4(p) ® Ba_(p)²⁺ + SO_4(p)^2-

произведение растворимости (ПР) сульфата бария ВaSO₄ есть произведение равновесных молярных концентраций его ионов в насыщенном над осадком растворе, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в равновесном процессе:

(7.1)

при постоянной температуре произведение растворимости является величиной постоянной.

В более строгих расчетах заменяется произведением активности ионов малорастворимого соединения.

Для большинства малорастворимых соединений значение ПР приведены в справочниках.

7.1.1.Расчет молярной растворимости малорастворимых соединений в воде.

Пусть равновесная молярная концентрация насыщенного раствора электролита А_nB_m над осадком равна S[моль/дм³], а весь растворенный электролит полностью находится в диссоциированном виде (a = 1), тогда

Из выражения для произведения растворимости

ПР (А_nB_m) = [А^z+]ⁿ∙ [B^z-]^m = (nS)ⁿ∙ (mS)^m = nⁿ ∙ m^m ∙ S^n+m ( 7 .2)

молярная растворимость электролита S (А_nB_m), [моль/дм³] равна

,

Если установлена молярная растворимость малорастворимого соединения, легко вычислить его массовую концентрацию в насыщенном над осадком растворе:

ρ(А_nB_m) = S × M(А_nB_m), (7.3)

а также массу каждого из ионов малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе:

m (А^z+) = nS М(А^z+), ( 7 .4)

m (B^z-) = mS М(B^z-), ( 7 .5)

7.1.2 Условия смещения ионного гетерогенного равновесия.

Смещение ионного гетерогенного равновесия происходит в соответствии с принципом Ле-Шателье в направлении наиболее полного связывания ионов. Изменение концентрации ионов малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе, особенно одноименных, приводит к существенному изменению растворимости осадка, при этом величина ПР остается неизменной. Из этой закономерности вытекают следующие четыре правила, лежащие в основе:

– образования осадка;

– растворения осадка;

– последовательности осаждения ионов;

– достижения полноты осаждения ионов.

Образование осадка.

Осадок малорастворимого соединения А_nB_m выпадает из пересыщенного раствора, когда стехиометрическое произведение молярных концентраций его ионов в растворе станет больше величины ПР (А_nB_m), т.е., выполняется неравенство:

сⁿ(А^z+) ∙ с^m(B^z-) > ПР (А_nB_m) ( 7 .6)

Выпадение осадка продолжается до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.

Растворение осадка.

Осадок малорастворимого соединения А_nB_m начнет растворяться в том случае, если раствор над ним станет ненасыщенным, когда стехиометрическое произведение молярных концентраций его ионов в растворе станет меньше величины ПР (А_nB_m), т.е., выполняется неравенство:

сⁿ(А^z+) с^m(B^z-) < ПР(А_nB_m) ( 7 .7)

Создать условия для растворения осадка малорастворимого электролита можно за счет химического связывания хотя бы одного их его ионов в растворе над осадком в комплексное соединение или другое менее диссоциируемое соединение или путем изменения степени окисления одного из ионов (обоих) малорастворимого соединения, или другим способом.

Примеры:

1) Малорастворимые соли слабых кислот, например, карбонаты и фосфаты, растворяются в сильных кислотах, где вносимые ионы Н⁺ связывают анионы солей в малодиссоциирующие соединения:

Заметим, что малорастворимый сульфат бария ВаSО₄ в кислотах не растворяется – почему?

2) Малорастворимый гидроксид алюминия Al(OH)₃ можно растворить как в сильных кислотах, так и в щелочах за счет связывания иона ОН^– в воду, а иона Al³⁺ в комплексное соединение:

3) Осадок хлорида серебра растворяется в водном растворе аммиака, т.к. взаимо­действуя с аммиаком, образует водорастворимый комплекс [Ag(NH₃)₂Cl], устойчивый при избытке аммиака в растворе.

Подавить растворимость малорастворимого электролита можно, если в насыщенный раствор внести растворимый сильный электролит, при диссоциации которого образуются ион, одноимённый с ионом малорастворимого электролита.