Ионное произведение воды. Водородный pH и гидроксидный pOH показатели

Контрольные задания

61-70. Данные задания решаются путем выбора студентом правильного ответа из нескольких предложенных.

61. Чему равно ионное произведение воды? а) 7; б) 14; в) 10^–14; г) 10^–18.

62. Во сколько раз и в какую сторону необходимо изменить концентрацию ионов водорода, чтобы pOH увеличился на две единицы? а) в 2 раза увеличить; б) в 200 раз уменьшить; в) в 1000 раз уменьшить; г) в 100 раз увеличить.

63. Концентрация ионов [OH^¯] в растворе равна 0,5∙10^–9 моль/л. Вычислить концентрацию ионов водорода. а) 2∙10^–4; б) 2∙10^–7; в) 0,2∙10^–4; г) 0,2∙10^–7.

64. Рассчитайте концентрацию гидроксид ионов в растворе, pH которого равен 4. а) 10^–4 моль/л; б) 10^–10 моль/л; в) 4 моль/л; г) 10 моль/л.

65. Рассчитайте концентрацию водородных ионов в растворе, если pOH равен 9. а) 9 моль/л; б) 10^–9 моль/л; в) 10^–5 моль/л; г) 5 моль/л.

66. В растворе KOH pH равен 11. Вычислить концентрацию щелочи в растворе (моль/л). а) –lg 10^–11; б) 10^–3; в) 10^–11; г) –lg 10^–3.

67. Рассчитать pOH, если pH = 6. а) 10; б) 8; в) 6; г) 4.

68. Чему равен pH раствора HCl, если концентрация ее равна 0,01н? (степень диссоциации принять равной 100%). а) 1; б) –2; в) 3; г) 2.

69. Водородный показатель уменьшился на три единицы. Как изменилась концентрация [OH^¯] ионов? а) на три единицы увеличилась; б) увеличилась в 1000 раз; в) уменьшилась в 1000 раз; г) на три единицы уменьшилась.

70. Какая из приведенных концентраций соответствует кислой среде? а) [OH^¯] = 10^–9 моль/л; б) [H⁺] = 10^–9 моль/л; в) [OH^¯] = 10^–3 моль/л; г) [H⁺] = 10^–7 моль/л.

Гидролиз солей

По причине большой важности гидролиза солей в регуляции биологических процессов, студентам рекомендуется основательно проработать по учебным пособиям соответствующие параграфы и приобрести навыки для записи процесса гидролиза солей по шагам:

1. Составить уравнение электролитической диссоциации соли.

2. Определить, по какому из ионов идет гидролиз соли. Гидролиз идет по иону, образованному из слабого электролита. Список сильных кислот и оснований приведен выше, см. раздел «Кислоты и основания».

3. Написать для выбранного иона (иона, образованного от слабого электролита) уравнение обменного взаимодействия с одной молекулой воды (так как речь идет только о первой ступени гидролиза). Данное уравнение и будет главной записью гидролиза, а именно, сокращенным ионным уравнением гидролиза. Уравнение демонстрирует наступившее в растворе равновесие и характеризуется собственной константой равновесия – константой гидролиза (K_гидр.). Полнота процесса гидролиза соли характеризуется степенью гидролиза (h). На этом этапе возможно определить характер среды, возникающей в растворе – создается либо кислая, либо щелочная реакция среды.

4. Написать уравнение гидролиза в молекулярном виде. При этом за основу берется ионное уравнение, а для составления молекул используются ионы противоположного знака (противоионы) в уравнении диссоциации соли.

Пример. Составить уравнение гидролиза хлорида меди (II).

1. Диссоциация соли: CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^¯

2. Известно, что катиону Cu²⁺ соответствует слабое основание, а аниону Cl^¯ – сильная кислота. Таким образом, гидролиз идет по катиону.

3. Уравнение гидролиза: Cu²⁺ + HOH ↔ (CuOH)⁺ + H⁺. Закономерно, что положительный катион Cu²⁺ притягивает к себе из воды отрицательную частицу OH^¯ и образуется составной катион уже с зарядом +1, а не +2. Связывание катионом Cu²⁺ частиц OH^¯ приводит к накоплению в растворе избытка ионов H⁺, следовательно, в результате гидролиза в растворе создается кислая среда. Осталось записать выражение для константы гидролиза:

.

4. При составлении уравнения в молекулярной форме надо увидеть, что всем положительным ионам соответствуют имеющиеся в свободном виде в растворе отрицательные ионы Cl^¯. С учетом зарядов ионов составляем электронейтральные молекулы: CuCl₂ +
+ HOH ↔ Cu(OH)Cl + HCl. Затем, если необходимо, подбираем нужные коэффициэнты.

Контрольные задания

71-80. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей, приведенных в вашем задании, а также напишите выражения для констант гидролиза данных солей.

71. Хлорид алюминия, сульфид калия.

72. Нитрат меди (II), карбонат натрия.

73. Сульфат железа (II), силикат натрия.

74. Хлорид никеля (II), сульфит калия.

75. Сульфат аммония, ортоборат натрия.

76. Хлорид цинка, сульфид бария.

77. Нитрат свинца (II), цианид калия.

78. Нитрат алюминия, ацетат калия.

79. Хлорид марганца (II), ортофосфат калия.

80. Бромид железа (III), гипохлорит натрия.

V. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Комплексными соединениями можно назвать соединения сложного состава, в которых выделяют центральный атом (комплексообразователь), и координирующиеся вокруг него нейтральные молекулы или ионы (лиганды).

Более строгое определение комплексных соединений дается в учебниках, в которых учитываются и особенности различных химических связей между атомами и атомными группами при формировании из них молекул. Номенклатуру комплексных соединений необходимо рассмотреть в учебных пособиях.

Формула комплексного соединения записывается слева направо, в то время как название комплексного соединения читается в обратном порядке. Названия лигандов образуются следующим образом: если лигандом является анион, то к названию аниона добавляется суффикс «о», например, Cl^¯ – хлоро, CN^¯ – циано, SCN^¯ – родано, NO₂^¯ – нитро, OH^¯ – гидроксо, и т.д. Некоторые наиболее часто встречающиеся нейтральные лиганды называются следующим образом: H₂O – аква, NH₃ – аммин, CO – карбоно, NO – нитрозо. Количество лигандов обозначается при помощи приставок: ди (2), три (3), тетра (4), пента (5), гекса (6). Если комплексная часть в составе молекулы является анионом, то в ее названии используется суффикс «ат» и (в качестве корня) латинское название элемента.

Примеры:

· K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия.

· Na₂[Be(OH)₄] – тетрагидроксобериллат натрия.

· [Cu(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамминмеди (II).

· [Fe(H₂O)₆](NO₃)₂ – нитрат гексаакважелеза (II).

· [Ag(NH₃)₂]NO₃ – нитрат диамминсеребра (I).

Как видно из приведенных примеров, комплексная часть соли заключается в квадратные скобки, в которых записывается сначала комплексообразователь, а затем лиганды. Следует иметь в виду, что названия комплексных солей строятся также как и названия обычных солей, а именно: сначала в именительном падеже указывается анион, а затем в родительном падеже – катион.

Контрольные задания

1. Заполните в соответствии с вашим вариантом задания строку табл. 8. Составьте названия комплексных соединений вашего варианта.

2. Для соединения в последнем столбце табл. 8 составьте выражения для общей константы нестойкости K_нест.

Т а б л и ц а 8

номер задания	комплексо-образователь	лиганд	координации-онное число	внутренняя сфера комплекса	ионы внешней сферы	итоговая формула комплексного соединения		комплексное соединение
	Cd^2+	NH3			NO3^¯		K2[PtCl6]
	Al^3+	OH^¯			Na^+		Na3[Fe(CN)6]
	Cr^3+	Cl^¯			K^+		K4[Fe(CN)6]
	Co^2+	SCN^¯			NH4^+		[Cu(NH3)2]Cl
				[SiF6]^2–	Li^+		K3[Al(OH)6]
	Cu^2+	H2O			SO4^2–		Ca[PtBr4]
				[AlF6]^3–	Na^+		[Pd(NH3)4]SO4
				[Be(NH3)4]^2–	Cl^¯		[Cr(H2O)6]Cl3
				[Co(NO2)6]^3–	K^+		[Co(H2O)6](NO3)2
				[HgI4]^2–	NH4^+		Na2[Zn(OH)4]