Решение билета №3: Соли, степени окисления, реакции комплексообразования

Билет №3 1. Класс соединений — соли. Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металлов (или аммония) и анионов кислотных остатков. Примеры солей: Хлориды: \(NaCl\), \(KCl\). Сульфаты: \(Na_{2}SO_{4}\), \(BaSO_{4}\). Нитраты: \(KNO_{3}\), \(AgNO_{3}\). Ацетаты: \(CH_{3}COONa\). Карбонаты: \(CaCO_{3}\), \(Na_{2}CO_{3}\). Фосфаты: \(Ca_{3}(PO_{4})_{2}\), \(K_{3}PO_{4}\). Сульфиды: \(Na_{2}S\), \(FeS\). Определение степеней окисления: В \(CaSO_{4}\): \(Ca^{+2}\), \(S^{+6}\), \(O^{-2}\). В \(NaCl\): \(Na^{+1}\), \(Cl^{-1}\). В \(Cu(NO_{3})_{2}\): \(Cu^{+2}\), \(N^{+5}\), \(O^{-2}\). В \(K_{3}PO_{4}\): \(K^{+1}\), \(P^{+5}\), \(O^{-2}\). 2. Реакции комплексообразования. Аммиачные комплексы (катионы 5 группы, например \(Ag^{+}\)): \[Ag^{+} + 2NH_{3} \cdot H_{2}O \rightarrow [Ag(NH_{3})_{2}]^{+} + 2H_{2}O\] Гидрооксокомплексы (катионы 3 группы, например \(Al^{3+}\)): \[Al^{3+} + 4OH^{-} \rightarrow [Al(OH)_{4}]^{-}\] 3. Уравнение диссоциации и ЗДМ для \(Mg(OH)_{2}\). Диссоциация (ступенчатая): 1) \(Mg(OH)_{2} \rightleftharpoons MgOH^{+} + OH^{-}\) 2) \(MgOH^{+} \rightleftharpoons Mg^{2+} + OH^{-}\) Суммарно: \(Mg(OH)_{2} \rightleftharpoons Mg^{2+} + 2OH^{-}\) Закон действующих масс для константы диссоциации: \[K_{d} = \frac{[Mg^{2+}] \cdot [OH^{-}]^{2}}{[Mg(OH)_{2}]}\] 4. Определение кислотности раствора (pH). pH — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: \(pH = -\lg[H^{+}]\). Для слабой кислоты: \[pH = \frac{1}{2}pK_{a} - \frac{1}{2}\lg C_{a}\] Расчет для \(CH_{3}COOH\) (\(C = 0,001\) моль/л, \(pK = 4,76\)): \[pH = \frac{1}{2} \cdot 4,76 - \frac{1}{2}\lg(10^{-3}) = 2,38 - (-1,5) = 3,88\] 5. Буферные растворы. Буферные растворы — это системы, сохраняющие постоянное значение pH при добавлении небольших количеств кислот, щелочей или при разбавлении. Используются для поддержания стабильной среды в химическом анализе и биохимии. Аммиачный буфер: смесь \(NH_{3} \cdot H_{2}O\) (слабое основание) и \(NH_{4}Cl\) (соль). Расчет pH: \[pOH = pK_{b} + \lg\frac{C_{соли}}{C_{осн}}\] \[pH = 14 - pOH\] 6. Константа растворимости (ПР). Для малорастворимого электролита \(Mg(OH)_{2}\) процесс растворения: \[Mg(OH)_{2(тв)} \rightleftharpoons Mg^{2+}_{(р-р)} + 2OH^{-}_{(р-р)}\] Произведение растворимости: \[ПР(Mg(OH)_{2}) = [Mg^{2+}] \cdot [OH^{-}]^{2}\] Определение растворимости (\(S\)): Если \(S\) — молярная растворимость, то \([Mg^{2+}] = S\), а \([OH^{-}] = 2S\). \[ПР = S \cdot (2S)^{2} = 4S^{3}\] \[S = \sqrt[3]{\frac{ПР}{4}}\]