ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
179
Если известна константа устойчивости комплекса,
можно рассчитывать растворимость осадка в присутствии
комплексообразующего реагента.
Пример. Найдите растворимость AgBr в 0.10 M рас-
творе NH
3
.
Равновесия:
AgBr(тв.) ↔ Ag
+
+ Br
-
,
Ag
+
+ NH
3
↔ AgNH
3
+
,
AgNH
3
+
+ NH
3
↔ Ag(NH
3
)
2
+
,
NH
3
+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
.
Устанавливаем неизвестные:
Р (AgBr) = [Br
-
] = [Ag
+
] + [AgNH
3
+
] + [Ag(NH
3
)
2
+
].
Константы равновесий:
[Ag
+
][Br
-
] = ПР = 5.2⋅10
-12
, (5.29)
[AgNH
3
+
]/[ Ag
+
][NH
3
] = K
1
= 2.0⋅10
3
, (5.30)
[Ag(NH
3
)
2
+
]/[AgNH
3
+
][NH
3
] = K
2
= 6.9⋅10
3
, (5.31)
[NH
4
+
][OH
-
]/[NH
3
] = K
b
= 1.76⋅10
-5
(5.32)
Уравнение материального баланса:
[Br
-
] = [Ag
+
] + [AgNH
3
+
] + [Ag(NH
3
)
2
+
]. (5.33)
Поскольку исходная концентрация аммиака равна 0.10
М, можно также записать
0.10 = [NH
3
] + [AgNH
3
+
] + 2[Ag(NH
3
)
2
+
] + [NH
4
+
]. (5.34)
Кроме того, при взаимодействии аммиака с водой на
каждый ион NH
4
+
образуется один ион ОН
-
. Таким образом,
[ОН
-
] ≅ [NH
4
+
]. (5.35)
Уравнение электронейтральности:
[NH
4
+
] + [Ag
+
] + [AgNH
3
+
] + [Ag(NH
3
)
2
+
] =
= [Br
-
] + [ОН
-
]. (5.36)
Исследование этих восьми уравнений показывает, что
семь из них являются независимыми, так как уравнение
(5.36) вытекает из уравнений (5.35) и (5.33). Но, поскольку
число неизвестных равно семи, решение вполне возможно.
Допущения: а) [NH
4
+
] гораздо меньше других членов
уравнения (5.34). Это допущение представляется обосно-
180
ванным, если учесть довольно малое численное значение
константы диссоциации аммиака [уравнение (5.32)].
б) [Ag(NH
3
)
2
+
] >> [AgNH
3
+
] и [Ag
+
]. За исключением
очень разбавленных растворов аммиака, это допущение
обоснованно, что вытекает из значений констант равнове-
сий для уравнений (5.30) и (5.31).
Введение этих допущений приводит к упрощению
уравнений
[Br-] ≅ [Ag(NH
3
)
2
+
] , (5.37)
[NH
3
] ≅ 0.10 - 2[Ag(NH
3
)
2
+
]. (5.38)
После подстановки уравнения (5.37) в уравнение (5.38) по-
лучим
[NH
3
] = 0.10 - 2[Br-]. (5.39)
Перемножим теперь уравнения (5.30) и (5.31):
[Ag(NH
3
)
2
+
]/[Ag
+
][NH
3
]
2
= К
1
К
2
= 1.38⋅10
7
.
Подстановка в последнее уравнение (5.39) и (5.37) дает
[Br
-
]/{[Ag
+
](0.1 - 2[Br
-
]}
2
= 1.38⋅10
7
.
Теперь заменим [Ag
+
] эквивалентной величиной из уравне-
ния (5.29):
[Br
-
]/{(5.2⋅10
-13
/[Br-])(0.1 - 2[Br
-
])
2
}= 1.38⋅10
7
.
или
[Br
-
]
2
/(0.1 - 2[Br
-
])
2
= 7.2 ⋅10
-6
.
Это выражение можно преобразовать так, чтобы получи-
лось квадратное уравнение
[Br
-
]
2
+ 2.88⋅10
-6
[Br
-
] - 7.2 ⋅10
-6
= 0.
Отсюда
[Br
-
] = 2.7⋅10
-4
моль/л,
Р = 2.7
⋅
10
-4
моль/л AgBr.
Проверка показывает, что допущения были сделаны обос-
нованно.
Комплексообразование с одноименным ионом осад-
ка
179 180
Если известна константа устойчивости комплекса, ванным, если учесть довольно малое численное значение
можно рассчитывать растворимость осадка в присутствии константы диссоциации аммиака [уравнение (5.32)].
комплексообразующего реагента. б) [Ag(NH3)2+] >> [AgNH3+] и [Ag+]. За исключением
Пример. Найдите растворимость AgBr в 0.10 M рас- очень разбавленных растворов аммиака, это допущение
творе NH3. обоснованно, что вытекает из значений констант равнове-
Равновесия: сий для уравнений (5.30) и (5.31).
AgBr(тв.) ↔ Ag+ + Br-, Введение этих допущений приводит к упрощению
Ag+ + NH3 ↔ AgNH3+, уравнений
AgNH3++ NH3 ↔ Ag(NH3)2+, [Br-] ≅ [Ag(NH3)2+] , (5.37)
+
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-. [NH3] ≅ 0.10 - 2[Ag(NH3)2 ]. (5.38)
Устанавливаем неизвестные: После подстановки уравнения (5.37) в уравнение (5.38) по-
Р (AgBr) = [Br-] = [Ag+] + [AgNH3+] + [Ag(NH3)2+]. лучим
Константы равновесий: [NH3] = 0.10 - 2[Br-]. (5.39)
[Ag+][Br-] = ПР = 5.2⋅10-12, (5.29) Перемножим теперь уравнения (5.30) и (5.31):
+ +
[AgNH3 ]/[ Ag ][NH3] = K1 = 2.0⋅10 ,3
(5.30) [Ag(NH3)2+]/[Ag+][NH3]2 = К1К2 = 1.38⋅107 .
[Ag(NH3)2+]/[AgNH3+][NH3] = K2 = 6.9⋅103, (5.31) Подстановка в последнее уравнение (5.39) и (5.37) дает
[NH4+][OH-]/[NH3] = Kb = 1.76⋅10-5 (5.32) [Br-]/{[Ag+](0.1 - 2[Br-]}2 = 1.38⋅107.
Уравнение материального баланса: Теперь заменим [Ag+] эквивалентной величиной из уравне-
[Br-] = [Ag+] + [AgNH3+] + [Ag(NH3)2+]. (5.33) ния (5.29):
Поскольку исходная концентрация аммиака равна 0.10 [Br-]/{(5.2⋅10-13/[Br-])(0.1 - 2[Br-])2}= 1.38⋅107.
М, можно также записать или
0.10 = [NH3] + [AgNH3+] + 2[Ag(NH3)2+] + [NH4+]. (5.34) [Br-]2/(0.1 - 2[Br-])2= 7.2 ⋅10-6.
Кроме того, при взаимодействии аммиака с водой на Это выражение можно преобразовать так, чтобы получи-
каждый ион NH4+ образуется один ион ОН-. Таким образом, лось квадратное уравнение
[ОН-] ≅ [NH4+]. (5.35) [Br-]2+ 2.88⋅10-6[Br-] - 7.2 ⋅10-6= 0.
Уравнение электронейтральности: Отсюда
[NH4+] + [Ag+] + [AgNH3+] + [Ag(NH3)2+] = [Br-] = 2.7⋅10-4 моль/л,
= [Br-] + [ОН-]. (5.36) Р = 2.7⋅10-4 моль/л AgBr.
Исследование этих восьми уравнений показывает, что Проверка показывает, что допущения были сделаны обос-
семь из них являются независимыми, так как уравнение нованно.
(5.36) вытекает из уравнений (5.35) и (5.33). Но, поскольку
число неизвестных равно семи, решение вполне возможно. Комплексообразование с одноименным ионом осад-
Допущения: а) [NH4+] гораздо меньше других членов ка
уравнения (5.34). Это допущение представляется обосно-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- …
- следующая ›
- последняя »
