Решение задачи №9: Реакции ионного обмена Cr(NO3)3 с катионитом и анионитом

Ниже представлено подробное решение задачи №9, оформленное для переписывания в тетрадь. Задача №9 Условие: Написать реакции ионного обмена для раствора \( Cr(NO_3)_3 \), пропущенного через катионит и анионит. Описать способ перевода катионита в \( Ba^{2+} \)-форму. Решение: 1. Пропускание через катионит (в \( H^+ \)-форме) Катионит содержит подвижные ионы водорода, которые обмениваются на катионы хрома \( Cr^{3+} \) из раствора. Уравнение реакции: \[ 3R-H + Cr(NO_3)_3 \rightarrow R_3-Cr + 3HNO_3 \] Здесь \( R \) — матрица ионита. Катионы хрома закрепляются на смоле, а в растворе образуется азотная кислота. 2. Пропускание через анионит (в \( OH^- \)-форме) Анионит содержит подвижные гидроксид-ионы, которые обмениваются на нитрат-анионы \( NO_3^- \) из раствора. Уравнение реакции: \[ 3R-OH + Cr(NO_3)_3 \rightarrow 3R-NO_3 + Cr(OH)_3 \downarrow \] Нитрат-ионы связываются со смолой. Поскольку в растворе остаются ионы \( Cr^{3+} \) и высвобождаются \( OH^- \), они образуют нерастворимый осадок гидроксида хрома (III). 3. Перевод катионита в \( Ba^{2+} \)-форму Чтобы перевести катионит из исходной (например, водородной) формы в бариевую, необходимо провести процесс ионного обмена, пропуская через колонку избыток раствора соли бария. Обычно используют хлорид бария \( BaCl_2 \). Уравнение процесса: \[ 2R-H + BaCl_2 \rightarrow R_2-Ba + 2HCl \] Описание процедуры: 1. Катионит помещают в хроматографическую колонку. 2. Через колонку медленно пропускают раствор \( BaCl_2 \) (концентрацией примерно \( 5-10\% \)). 3. Процесс ведут до тех пор, пока концентрация ионов бария на выходе из колонки не станет равной концентрации в исходном растворе (это означает, что все активные центры смолы заняты барием). 4. После этого колонку промывают дистиллированной водой для удаления остатков хлорида бария и образовавшейся кислоты. Ответ: Реакции обмена и способ перевода в \( Ba^{2+} \)-форму описаны выше.