Решение Билета №3 по химии: Соли и Степени окисления

Билет №3 Вопрос 1. Класс соединений — соли. Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металлов (или аммония) и кислотных остатков. Примеры солей: Хлориды: \(NaCl\) (хлорид натрия), \(KCl\) (хлорид калия). Сульфаты: \(Na_{2}SO_{4}\) (сульфат натрия), \(BaSO_{4}\) (сульфат бария). Нитраты: \(KNO_{3}\) (нитрат калия), \(AgNO_{3}\) (нитрат серебра). Ацетаты: \(CH_{3}COONa\) (ацетат натрия). Карбонаты: \(CaCO_{3}\) (карбонат кальция), \(Na_{2}CO_{3}\) (карбонат натрия). Фосфаты: \(Ca_{3}(PO_{4})_{2}\) (фосфат кальция). Сульфиды: \(Na_{2}S\) (сульфид натрия), \(FeS\) (сульфид железа II). Определение степеней окисления: 1) \(Ca^{+2}S^{+6}O_{4}^{-2}\) 2) \(Na^{+1}Cl^{-1}\) 3) \(Cu^{+2}(N^{+5}O_{3}^{-2})_{2}\) 4) \(K_{3}^{+1}P^{+5}O_{4}^{-2}\) Вопрос 2. Реакции комплексообразования. В аналитической химии эти реакции используются для растворения осадков или маскировки ионов. Аммиачные комплексы (катионы 5 группы, например \(Cu^{2+}\), \(Ag^{+}\)): \[Cu^{2+} + 4NH_{3} \cdot H_{2}O \rightarrow [Cu(NH_{3})_{4}]^{2+} + 4H_{2}O\] Гидроксокомплексы (катионы 3 группы, например \(Al^{3+}\), \(Zn^{2+}\)): \[Al(OH)_{3} + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_{4}]\] Или в ионном виде: \[Al(OH)_{3} + OH^{-} \rightarrow [Al(OH)_{4}]^{-}\] Вопрос 3. Уравнение диссоциации и ЗДМ для \(Mg(OH)_{2}\). Гидроксид магния — слабое основание, диссоциирует ступенчато (в основном рассматривают суммарно): \[Mg(OH)_{2} \rightleftharpoons Mg^{2+} + 2OH^{-}\] Закон действующих масс (константа диссоциации): \[K_{d} = \frac{[Mg^{2+}] \cdot [OH^{-}]^{2}}{[Mg(OH)_{2}]}\] Вопрос 4. Определение кислотности раствора (pH). pH — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: \[pH = -\lg[H^{+}]\] Для слабой кислоты формула расчета: \[pH = \frac{1}{2}pK_{a} - \frac{1}{2}\lg C_{k}\] Расчет для \(0,001\) моль/л раствора \(CH_{3}COOH\) (\(pK = 4,76\)): \(C_{k} = 10^{-3}\) моль/л, следовательно \(\lg C_{k} = -3\). \[pH = \frac{1}{2} \cdot 4,76 - \frac{1}{2} \cdot (-3) = 2,38 + 1,5 = 3,88\] Ответ: \(pH = 3,88\). Вопрос 5. Буферные растворы. Буферные растворы — это системы, сохраняющие постоянное значение pH при добавлении небольших количеств кислот, щелочей или при разбавлении. Используются для поддержания условий химических реакций. Аммиачный буферный раствор состоит из слабого основания (\(NH_{3} \cdot H_{2}O\)) и его соли (\(NH_{4}Cl\)). Расчет pH для аммиачного буфера: \[pOH = pK_{b} + \lg\frac{C_{соли}}{C_{осн}}\] \[pH = 14 - pOH\] Вопрос 6. Константа растворимости (ПР) на примере \(Cu(OH)_{2}\). Произведение растворимости (ПР) — это произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе. Для \(Cu(OH)_{2} \downarrow \rightleftharpoons Cu^{2+} + 2OH^{-}\): \[ПР(Cu(OH)_{2}) = [Cu^{2+}] \cdot [OH^{-}]^{2}\] Растворимость (S) — это максимальное количество вещества, которое может раствориться в данном объеме растворителя при данной температуре. Для данной соли: \[S = \sqrt[3]{\frac{ПР}{4}}\]