Obliczenia w roztworach

Transkrypt

1 Oblizeni z wykorzystniem równowgi w roztworh Oblizeni w roztworh Jkie są skłdniki roztworu? tóre rekje dysojji przebiegją łkowiie (% dysojji)? tóre rekje osiągją stn równowgi? tóre z rekji równowgowyh jest dominują i determinuje ph roztworu?

2 Oblizeni w roztworh Algorytm. Utwórz listę skłdników roztworu. Wskż rekje, które przebiegją łkowiie bez ustlni równowgi (mony kws lub zsd) Dl tej rekji określ Stężeni produktów Wypisz główne skłdniki roztworu po rekji. Określ, który z głównyh skłdników roztworu jest kwsem i zsdą 4. N podstwie wrtośi stłyh równowg dl rekji z kwsmi i zsdmi określ, któr z rekji równowgowyh będzie kontrolowć ph 5. Dl dominująej rekji utwórz wyrżenie n stłą równowgi 6. Wypisz stężeni pozątkowe skłdników roztworu 7. Określ zminę, jk musił nstąpić, by mógł być osiągnięty stn równowgi 8. Stosują wielkość określjąą zminę określ stężeni równowgowe 9. Wstw równni określjąe stężeni równowgowe do wyrżeni n stłą równowgi. Rozwiąż równnie w sposób przybliżony zkłdją niewielką zminę. Sprwdź stopień dysojji. Jeżeli α<5% to rozwiąznie możn uznć z dokłdne. Jeżeli α>5% powtórz oblizeni w sposób dokłdny lub iteryjnie Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws Obliz stopień dysojji i ph.. M roztworu CH COOH. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi.8-5. H O, CH COOH skłdniki roztworu CH COOH.8 H O H O H O H O CH COO H O OH w 4 5 [ CH COO ][ H O [ CH COOH ] ] 4

3 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws CH COOH H O CH COO H O Stn pozątkowy. Zmin - Równowg Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws α [ CH COOH ] 4.4 %. 4 [ H O ] 4.4 ph log([ H O ]).7 o 4 % 4.% < 5% Cyfry znząe wyniku Speyfik funkji logrytmiznej 6

4 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws C o. / CHCOOH H O CH COO H O Stn pozątkowy. Zmin - Równowg Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws α [ CH COOH ].4 %. 4 [ H O ].4 ph log([ H O ]).87 o %.% < 5% yfry znząe wyniku!!! 8

5 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws rozwiąznie przybliżone C o, / [H O ], / α, % Złożenie o młym nie dził? Dl niskih stężeń. oblizeni trzeb powtórzyć 9 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws rozwiązni dokłdne 4 4 > 4 > lub 4 <

6 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws C o, / rozwiązni przybliżone [H O ], / α, % C o, / rozwiązni dokłdne [H O ], / α, % Zleżność stopni dysojji od stężeni Przykłd słby s kws CH COOH H O CH COO HO.8 5 α, % E α, %, /, / w skli logrytmiznej

7 Zleżność stopni dysojji od stężeni Prwo rozieńze zeń Ostwld HA (q) H O(l) H O (q) A - (q) H O A HA H A HA [ A ] [ H O [ HA] ( α ) ] α α α ( α) α ( α) α α stopień dysojji, % i α << stężenie Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws i utodysojj wody C o. / ) ) CH COOH H O H O H O H O CH COO OH H O.8 w Stn pozątkowy. Zmin - Równowg ( 5 ).8 5 w / 4

8 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws ( 5 7 (.8.8 ) ).8.8 Dlej rozwiąznie dokłdne Czy możn rozwiązć w sposób przybliżony? Przy stężeniu. / rozwiąznie wiąż sprowdz się do rozwżeni tylko jednej równowgi kwsu otowego. Jkie musi być stężenie kwsu otowego by równowg utodysojji wody mił wpływ n rozwiąznie? 5 Czynniki wpływjąe n stopień dysojji Stężenie Tempertur Rodzj rozpuszzlnik Wspólny jon 6

9 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws i mony kws Obliz ph. roztworu zwierjąego. CH COOH orz. HCl. Obliz stopień dysojji CH COOH w tym roztworze. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi.8-5. CH COOH, HCl CH COOH H O HCl CH COO H O 5.8 HO Cl [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ] 7 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws i mony kws CHCOOH H O CH COO H O Stn pozątkowy.. Zmin - Równowg.-..8 (. ) i / 5.. 8

10 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd słby s kws i mony kws 5.8 α % %.8% [ CH COOH ]. [ HO ]. ph log([ H O ]) ph roztworu pohodzi jednk od monego kwsu! o Pod wpływem dodtku HCl stopień dysojji CH COOH zmlł z 4. % do.8% 9 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd bufory Obliz ph. roztworu zwierjąego. CH COOH orz. CH COON. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi.8-5. CH COOH, CH COON CH CH 5 COOH H O CH COO HO.8 COON N CH COO [ CH COO ][ H O [ CH COOH ] ]

11 Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd bufory CHCOOH H O CH COO H O Stn pozątkowy.. Zmin - Równowg.-. (. ) i / Oblizeni - równowgi w roztworh Przykłd bufory 5 [ HO ].8 ph log([ H O ]) 4.74 W ogólnośi [ CHCOO ][ HO ] [ CH COOH ] [ H O ph log([ H O log [ CHCOOH ] ] [ CH COO ] [ CHCOOH ] ]) log [ CHCOO ] [ CH COOH ] log [ CHCOO ]

12 Bufory kwsowy zsdowy ph ph p p w log p b kw s log Włsnośi roztworu buforowego: - ph nie zmieni się z rozieńzeniem - ph zmieni się nieznznie pod wpływem niewielkiego dodtku kwsu lub zsdy nieznznie zmieni ph s zs Oblizeni - równowgi w roztworh buforowyh Przykłd 4 dziłnie nie buforu Dodjemy.5 NOH (stłego) do roztworu z przykłdu. CH COOH, CH COON, NOH NOH N OH OH CH COOH CH COO CH COON N CH COOH H O CH COO CH COO H O H O [ CHCOO ][ HO [ CH COOH ] ].8 5 Film bufor dziłnie.mov 4

13 Oblizeni - równowgi w roztworh buforowyh Przykłd 4 CH COOH H O CH COO H O Stn pozątkowy.5.5 Zmin - Równowg.5-.5 (.5 ) i Oblizeni - równowgi w roztworh buforowyh Przykłd 4 6 [ H O ] 6. ph log([ H O ]) 5. ph Po dodniu.5 NOH do zystej wody (ph7 w temperturze 5 o C) [ OH ].5 poh log([ OH ]). ph.7 ph

14 Bufory Przykłd 5 projektownie roztworów w buforowyh Potrzebny jest bufor o ph 4.. Do dyspozyji są nstępująe kwsy i ih sole sodowe: ws hlorootowy CH ClCOOH.5 - ws propionowy C H 5 COOH. -5 ws benzoesowy C 6 H 5 COOH ws hlorowy (I) HClO.5-8 HA H O H O [ H O [ HO ][ A ] [ HA] [ HA] ] [ A ] A 7 Bufory Przykłd 5 projektownie roztworów w buforowyh Odzynnik ws hlorootowy [ HA] ] [ A ] [ HO [ HA] [ A ] [ HA] [ A ].7 - ws propionowy [ HA] [ A ].8 ws benzoesowy [ HA] [ A ].78 ws hlorowy (I) [ HA] [ A ].4 8

15 Bufory Przykłd 6 pojemność buforow Dodjemy.5 NOH (stłego) do. roztworu roztworu zwierjąego.5 CH COOH orz.5 CH COON. Stł dl tego kwsu w temperturze 5 o C wynosi.8-5. CH COOH, CH COON, NOH OH CH COOH CH COO CH COON N CH COOH H O CH COO CH COO H O H O Bufory Przykłd 6 pojemność buforow CH COOH H O CHCOO HO Stn pozątkowy Zmin - Równowg (.55 ) i.55.55

16 Bufory Przykłd 6 pojemność buforow 5 [ H O ].76 ph log([ H O ]) 4.75 ph Zmin ph w przypdku buforu brdziej rozieńzonego był znznie większ (przykłd 4) ph Co określ pojemność buforową? tóry bufor m większą pojemność? Ilozyn rozpuszzlnośi W nsyonym roztworze słbo rozpuszzlnej soli również ustl się równowg: m n A nbm ( s) na( r ) mb( r ) równowg heterogenizn fzy m n n m s [ A ] [ B ] ilozyn rozpuszzlnośi (solubility produt) s f ( T, p)

17 Ilozyn rozpuszzlnośi [ A [ B m n s ] R n ] R m n n m m [ R] n m R rozpuszzlność soli, / Ilozyn rozpuszzlnośi Substne Crbontes CCO PbCO.4 - Li CO - NiCO Chromtes PbCrO Ag CrO SrCrO Hlides: hlorides, bromides, iodides CuI PbBr 9-6 PbCl. -5 HgI 5-9 Hg Br Hg Cl AgBr AgCl AgI T, C 5 sp Hydroides C(OH) 9-6 Fe(OH) Pb(OH) -5 Mn(OH) Oltes CdC O MgC O Sulftes BSO CSO Hg SO Ag SO SrSO Sulfides CdS MnS HgS CuS

18 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 6 rozpuszzlność Ilozyn rozpuszzlnośi Cu(IO ).4-7 (w temp. 5 o C). Obliz rozpuszzlność tego związku w /. Cu( IO ) R Cu( IO ) R ( s) Cu ( r) IO. ( r) R R R (R) 4R Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 6 wspólny jon i rozpuszzlność Ilozyn rozpuszzlnośi CF 4. - (w temp. 5 o C). Obliz rozpuszzlność tego związku w.5 M roztworze NF. CF CF ( s) C [ C Cu ( IO ) ( r ) ][ F 4. R 6.5 F 6 ] ( r) Stn pozątkowy.5 Zmin R R Równowg R.5R R (.5 R) R.5 6

19 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 7 wrunki wytrąni osdów Zmieszno 75 m.4 M roztworu Ce(NO ) i m. M roztworu IO. Czy wytrąi się osd? Ce s ( r) IO.9 ( r) Objętość końow roztworu: V Z bilnsu msy (lizby i) wynik: n n p, Ce p, IO Ce( IO ) ( s) k Vp, Ce( NO ) Vp, IO 75 5 n n k, Ce k, IO m p, Ce p, IO V V p, Ce( NO ) p, IO k, IO k, Ce V V k, IO k, Ce( NO ) 7 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 7 wrunki wytrąni osdów [ Ce [ IO ] 4. ]. 75 m 5 m m 5 m Oblizmy równowżnik rekji Q Q [ Ce ] [ IO ] (.86 ) ( 5.7 ) Q 5. > s.9 Osd wytrąi się 8

20 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 8 wrunki wytrąni osdów Zmieszno m.5 M roztworu Pb(NO ) i m. M roztworu NI. Obliz stężeni równowgowe jonów w tym roztworze? Objętość końow roztworu: V k Vp, Pb( NO ) Vp, NI Z bilnsu msy (lizby i) wynik: n n p, I n k, I m p Pb k Pb p Pb p, Pb( NO ),,, k, Pb k, Pb( NO ) n Pb s ( r) I ( r).4 PbI 8 p, I ( s) V V p, NI k, I V k, NI V 9 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 8 wrunki wytrąni osdów m [ Pb ] m m [ I ] m. Oblizmy równowżnik rekji Q Q [ Pb ] [ I ] (.67 ) ( 6.67 ) Q > s.4 8 Osd wytrąi się 4

21 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 8 wrunki wytrąni osdów. Sprwdzmy, zy któryś z substrtów jest w nirze Pb( r) I( r) PbI( s) n n p Pb p, I, p, Pb p, I V Vp, Pb( NO )..5.5, NI... p Pb jest substrtem limitująym Przy złożeniu rekji nieodwrlnej pozostje w roztworze n n k, Pb k, I k, Pb..5. k, I... 4 Oblizeni związne z ilozynem rozpuszzlnośi Przykłd 8 wrunki wytrąni osdów. Oblizmy stężeni równowgowe rekji PbI ( s ) Pb( r ) I( r ) Stn pozątkowy. Zmin Równowg. sprwdzmy złożenie PbI (. ) 5 [ Pb ]. i [ I ]. 5 [ I ]. >>.. i <<. 4

22 Ilozyn rozpuszzlnośi AgNO (r) NHCO (r) NOH (r) Ag CO (s) NNO H O brązowy osd Ag CO (s) NCl (r) AgCl (s) N CO (r) biły osd AgCl (s) NH (r) Ag(NH ) Cl (r) rozpuszznie 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) rozpuszznie 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 \ 4 Ilozyn rozpuszzlnośi Obserwj R Ag CO > RAgCl > RAgBr > RAgI > R Ag S Wyjśnienie Ag CO 8. - AgCl.6 - AgBr 5. - AgI.5-6 Ag S.6-49 AgCO AgCl AgBr AgI AgS [ Ag ] [ CO [ Ag ][ I [ Ag ] [ S [ Ag ][ Cl ] R [ Ag ][ Br ] R ] R ] 4R ] 4R R R R R R