Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworach

Transkrypt

1 Obliczeni z wykorzystniem równowgi w roztworch

2 Obliczeni w roztworch Jkie są skłdniki roztworu? tóre rekcje dysocjcji przebiegją cłkowicie (1% dysocjcji)? tóre rekcje osiągją stn równowgi? tóre z rekcji równowgowych jest dominując i determinuje ph roztworu?

3 Obliczeni w roztworch Algorytm 1. Utwórz listę skłdników roztworu. Wskż rekcje, które przebiegją cłkowicie bez ustlni równowgi (mocny kws lub zsd) Dl tej rekcji określ Stężeni produktów Wypisz główne skłdniki roztworu po rekcji. Określ, który z głównych skłdników roztworu jest kwsem i zsdą 4. N podstwie wrtości stłych równowg dl rekcji z kwsmi i zsdmi określ, któr z rekcji równowgowych będzie kontrolowć ph 5. Dl dominującej rekcji utwórz wyrżenie n stłą równowgi 6. Wypisz stężeni początkowe skłdników roztworu 7. Określ zminę, jk musił nstąpić, by mógł być osiągnięty stn równowgi 8. Stosując wielkość określjącą zminę określ stężeni równowgowe 9. Wstw równni określjące stężeni równowgowe do wyrżeni n stłą równowgi 1. Rozwiąż równnie w sposób przybliżony zkłdjąc niewielką zminę 11. Sprwdź stopień dysocjcji. Jeżeli α<5% to rozwiąznie możn uznć z dokłdne. Jeżeli α>5% powtórz obliczeni w sposób dokłdny lub itercyjnie

4 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws Oblicz stopień dysocjcji i ph 1..1 M roztworu CH COOH. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi H O, CH COOH skłdniki roztworu CH COOH H O H O H O CH COO H O H O OH [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ] w

5 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 s d 1 słby kws CHCOOH HO CHCOO H O Stn początkowy.1 Zmin - Równowg

6 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws α [ CH COOH ] o 1% % 4.% < 5% 4 [ HO ] ph log([ H O ]).7 Cyfry znczące wyniku Specyfik funkcji logrytmicznej

7 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws C o.1 / CHCOOH HO CHCOO H O Stn początkowy.1 Zmin - Równowg

8 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws α [ CH COOH ] 1% 4 [ HO ] ph log([ H O ]).87 o % 1.% < cyfry znczące wyniku!!! 5%

9 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws rozwiąznie przybliżone C o, [H O ], α, % / / Złożenie o młym α nie dził?

10 Obliczeni - równowgi w roztworch Przyk Przykłd 1 s d 1 słby kws by kws rozwiązni dokłdne 4 lub < > > c c c c c c

11 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws rozwiązni przybliżone C o, [H O ], α, % / / rozwiązni dokłdne C o, [H O ], α, % / /

12 Zleżność stopni dysocjcji od stężeni Przykłd 1 słby s kws CHCOOH H O CHCOO HO α, % E α, % c, / c, / w skli logrytmicznej

13 Zleżność stopni dysocjcji od stężeni Prwo rozcieńcze czeń Ostwld HA (q) H O(l) H O (q) A - (q) H O A HA H HA A [ A ] [ H O [ HA] c c ( c α ) c (1 α) ] c α α c c α 1α (1 α) α c α α << 1 c stopień dysocjcji, % i stężenie

14 1) Obliczeni - równowgi w roztworch ) Przykłd 1 słby s kws i utodysocjcj wody C o.1 / CH H COOH O H O H O H O CH OH COO H O CH COOH CH COO H w Stn początkowy.1 Zmin Równowg O 14 OH 5

15 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd 1 słby s kws i utodysocjcj wody C o.1 / w 1( ( ) ) Rozwiąznie tego ukłdu równń wymg zstosowni metod numerycznych

16 Czynniki wpływjące n stopień dysocjcji Stężenie Tempertur Rodzj rozpuszczlnik Wspólny jon

17 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd słby s kws i mocny kws Oblicz ph orz stopień dysocjcji 1. roztworu zwierjącego.1 CH COOH orz.1 HCl. Oblicz stopień dysocjcji CH COOH w tym roztworze. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi CH COOH, HCl CH HCl COOH H O CH COO H O HO Cl H O [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ]

18 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd s d słby kws i mocny kws CHCOOH HO CHCOO H O Stn początkowy.1.1 Zmin - Równowg.1-.1 (.1 ) i.1 /.1

19 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd słby s kws i mocny kws α [ CH COOH ] [ H O ].1 ph log([ H O ]) o 1% %.18% Pod wpływem dodtku HCl stopień dysocjcji CH COOH zmlł z 4. % do.18% ph roztworu pochodzi jednk od mocnego kwsu!

20 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd bufory Oblicz ph 1. roztworu zwierjącego.1 CH COOH orz.1 CH COON. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi CH COOH, CH COON CH 5 COOH H O CHCOO HO N CHCOO CH COON [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ]

21 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd bufory CHCOOH HO CHCOO H O Stn początkowy.1.1 Zmin - Równowg (.1 ) i

22 Obliczeni - równowgi w roztworch Przykłd bufory W ogólności [ H ph O [ CH COO [ CH ] log([ H log 5 [ H][ OH ] O 1.8 ] 1 COOH ] ph log([ H O ]) 4.74 [ CH COOH ] [ CH COO ] O [ CH log [ CH ]) log COOH ] COO ] [ CH COOH ] [ CH COO ]

23 Bufory kwsowy zsdowy ph ph p p w log p b c c kw s c log c s zs Włsności roztworu buforowego: - ph nie zmieni się z rozcieńczeniem - ph zmieni się niezncznie pod wpływem niewielkiego dodtku kwsu lub zsdy niezncznie zmieni ph

24 Obliczeni - równowgi w roztworch buforowych Przykłd 4 dziłnie nie buforu Dodjemy.5 NOH (stłego) do roztworu z przykłdu. CH COOH, CH COON, NOH NOH N OH OH CH CH CH COON COOH COOH H N O CH CH COO COO CH COO H O H O [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ] Film 1 bufor dziłnie.mov

25 Obliczeni - równowgi w roztworch buforowych Przykłd 4 CHCOOH HO CHCOO H O Stn początkowy.5.15 Zmin - Równowg (.15 ) i.15.15

26 Obliczeni - równowgi w roztworch buforowych Przykłd 4 6 [ H O ] 6. 1 ph log([ H O ]) 5. ph Po dodniu.5 NOH do 1 czystej wody (ph7 w temperturze 5 o C) [ OH ].5 poh log([ OH ]). ph 11.7 ph

27 Bufory Przykłd 5 projektownie roztworów w buforowych Potrzebny jest bufor o ph 4.. Do dyspozycji są nstępujące kwsy i ich sole sodowe: ws chlorooctowy CH ClCOOH ws propionowy C H 5 COOH ws benzoesowy C 6 H 5 COOH ws chlorowy (I) HClO HA H [ H [ H O O H O ][ A [ HA] O ] [ HA] ] [ A ] A

28 Bufory Przykłd 5 projektownie roztworów w buforowych Odczynnik ws chlorooctowy [ HA] [ HO ] [ A ] [ HA] [ A ] [ HA] [ A ] ws propionowy [ HA] [ A ].8 ws benzoesowy [ HA] [ A ].78 ws chlorowy (I) [ HA] [ A ] 1.4 1

29 Bufory Przykłd 5 projektownie roztworów w buforowych Odczynnik ws chlorooctowy [ HA] [ HO ] [ A ] [ HA] [ A ] [ HA] [ A ] ws propionowy [ HA] [ A ].8 ws benzoesowy [ HA] [ A ].78 ws chlorowy (I) [ HA] [ A ] 1.4 1

30 Bufory Przykłd 6 pojemność buforow Dodjemy.5 NOH (stłego) do 1. roztworu roztworu zwierjącego.5 CH COOH orz.5 CH COON. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi CH COOH, CH COON, NOH OH CH CH CH COON COOH COOH H N O CH CH COO COO CH COO H O H O

31 Bufory Przykłd 6 pojemność buforow CH COOH HO CHCOO HO Stn początkowy Zmin - Równowg (.55 ) i

32 Bufory Przykłd 6 pojemność buforow 5 [ HO ] ph log([ H O ]) 4.75 ph Zmin ph w przypdku buforu brdziej rozcieńczonego był zncznie większ (przykłd 4) ph Co określ pojemność buforową? tóry bufor m większą pojemność?

33 Iloczyn rozpuszczlności W nsyconym roztworze słbo rozpuszczlnej soli również ustl się równowg: m n A nbm ( s) na( r) mb( r) równowg heterogeniczn fzy s m n n [ A ] [ B ] m iloczyn rozpuszczlności (solubility product) s f ( T, p)

34 Iloczyn rozpuszczlności [ A [ B s m n ] R n ] R m n n m m [ R] n m R rozpuszczlność soli, /

35 Iloczyn rozpuszczlności Substnce T, C sp Crbontes CCO PbCO Li CO 1 - NiCO Chromtes PbCrO Ag CrO SrCrO Hlides: chlorides, bromides, iodides CuI PbBr PbCl HgI Hg Br Hg Cl AgBr AgCl AgI Hydroides C(OH) Fe(OH) Pb(OH) 1-15 Mn(OH) Oltes CdC O MgC O Sulftes BSO CSO Hg SO Ag SO SrSO Sulfides CdS MnS HgS CuS

36 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 6 rozpuszczlność Iloczyn rozpuszczlności Cu(IO ) (w temp. 5 o C). Oblicz rozpuszczlność tego związku w /. Cu( IO R Cu( IO ) ) ( s) Cu R R (R) ( r) IO ( r) R 4R R

37 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 7 wspólny jon i rozpuszczlność Iloczyn rozpuszczlności CF (w temp. 5 o C). Oblicz rozpuszczlność tego związku w wodzie i w.5 M roztworze NF. CF CF ( s) [ C C ( r ) ][ F F ] ( r) w wodzie Stn początkowy Zmin R R Równowg R R CF R R (R) R

38 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 7 wspólny jon i rozpuszczlność Iloczyn rozpuszczlności CF (w temp. 5 o C). Oblicz rozpuszczlność tego związku w wodzie i w.5 M roztworze NF. CF CF ( s) [ C C ( r ) ][ F F Stn początkowy.5 Zmin R R Równowg R.5R ] ( r) w NF CF R R ( R) R.5

39 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 8 wrunki wytrącni osdów Zmieszno 75 cm.4 M roztworu Ce(NO ) i cm. M roztworu IO. Czy wytrąci się osd? Ce s ( r) IO ( r) 1 Objętość końcow roztworu: V Ce( IO Z bilnsu msy (liczby i) wynik: n n p, Ce p, IO ) ( s) k Vp, Ce( NO ) Vp, IO n n k, Ce k, IO cm c c p, Ce p, IO V V p, Ce( NO p, IO ) c k, IO c k, Ce V V k, IO k, Ce( NO )

40 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 8 wrunki wytrącni osdów [ Ce [ IO ] ] Obliczmy równowżnik rekcji Q Q [ Ce ] [ IO 75 cm 15 cm cm 15 cm ] ( ) ( ) Q > s Osd wytrąci się

41 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 9 wrunki wytrącni osdów Zmieszno 1 cm.5 M roztworu Pb(NO ) i cm.1 M roztworu NI. Oblicz stężeni równowgowe jonów w tym roztworze? Objętość końcow roztworu: V k Vp, Pb( NO ) Vp, NI 1 Z bilnsu msy (liczby i) wynik: n n p, I k, I cm p Pb k Pb p Pb p, Pb( NO ),,, k, Pb k, Pb( NO ) n Pb n s ( r) I ( r) c c PbI p, I ( s) V V p, NI c k, I c V k, NI V

42 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 9 wrunki wytrącni osdów [ Pb [ I ] 5. 1 ] cm cm 1. Obliczmy równowżnik rekcji Q Q [ Pb ] [ I ] cm cm ( ) ( ) Q > s Osd wytrąci się

43 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 9 wrunki wytrącni osdów. Sprwdzmy, czy któryś z substrtów jest w nirze Pb( r) I( r) PbI( s) n n p p, I Pb c c p, I p, Pb V V p, NI p, Pb( NO,. ).1 Pb jest substrtem limitującym przy złożeniu rekcji nieodwrclnej pozostje w roztworze: n n k, Pb k, I..5.1 c c k, Pb k, I.1.. 1

44 Obliczeni związne z iloczynem rozpuszczlności Przykłd 8 wrunki wytrącni osdów. Obliczmy stężeni równowgowe rekcji PbI ( s ) Pb( r ) I( r ) Stn początkowy. Zmin Równowg. sprwdzmy złożenie PbI [ I [ Pb (. ) ]. 1 ] >>. i [ I 1. 1 ]. 1 5 i <<.

45 Iloczyn rozpuszczlności Film 1 iloczyn rozpuszczlności.mov

46 Iloczyn rozpuszczlności AgNO (r) NHCO (r) NOH (r) Ag CO (s) NNO H O Ag CO (s) NCl (r) AgCl (s) N CO (r) biły osd AgCl (s) NH (r) Ag(NH ) Cl (r) brązowy osd rozpuszcznie Ag(NH ) Cl (r) NBr (r) AgBr (s) NCl NH (r) biły osd AgBr (s) N S O (r) N Ag(S O ) (r) NBr (r) rozpuszcznie N Ag(S O ) (r) I AgI (s) NS O (r) N S O (r) kremowy osd AgI (s) N S (r) Ag S (s) NI (r) bruntny osd

47 Iloczyn rozpuszczlności Obserwcj R Ag CO > RAgCl > RAgBr > RAgI > R Ag S Wyjśnienie Ag CO AgCl AgBr AgI Ag S Ag CO AgCl AgBr AgI Ag S [ Ag [ Ag [ Ag [ Ag [ Ag ][ Cl ][ Br ][ I ] [ CO ] [ S ] R ] R ] R ] 4R ] 4R R R R R R

48 Filtrownie wody