Закончите уравнения химических реакций:
а) Ca(NO3)2 + H2CO3 →
б) Ag2SO4 + K3PO4 →
в) Fe(OH)3 + HNO3 → (FeOH)(NO3)2 + …
г) FeCl3 + NH3∙H2O →
Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. Определите, обратимы или необратимы данные реакции. Для обратимых реакций укажите, в какую сторону смещено равновесие. Ответ подтвердите количественными данными.
Решение
А) Ca(NO3)2 + H2CO3 = СаСО3↓ + 2HNO3
Ca2+ + 2NO3- + H2CO3 = CaCO3↓ + 2H+ + 2NO3-;
Ca2+ + H2CO3 = CaCO3↓ + 2H+
ПР(СаСО3) = 4,8∙10-9. Если принять, что концентрация Ca(NO3)2 равна 0,1 моль/л, то концентрация ионов СО32-, необходимая для начала образования осадка СаСО3, равна
CO32-=ПР(CaCO3)C(CaNO32);
CO32-=4,8∙10-90,1=4,8∙10-8 (моль/л).
H2CO3 – слабая кислота, константа диссоциации по первой ступени равна К1 = 4,5∙10-7; константа диссоциации по второй ступени К2 = 4,8∙10-11.
K1=H+∙HCO3-H2CO3;
K2=H+∙CO32-HCO3-;
K1∙K2=H+2∙CO32-H2CO3;
Если обозначить [СО32-] = х, то [H+] = 2x.
K1∙K2=4∙x3H2CO3;
CO32-=3K1∙K2∙H2CO3.
Если принять, что [H2CO3] = 0,1 моль/л, то
CO32-=34,5∙10-7∙4,8∙10-11∙0,1=1,3∙10-6 (моль/л).
1,3∙10-6 > 4,8∙10-8.
Концентрация ионов СО32-, которые образуются в растворе в результате диссоциации угольной кислоты, достаточно, чтобы начал образовываться осадок СаСО3. Реакция обратимая, равновесие в реакции смещено в сторону прямой реакции
. Чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции, необходимо увеличить концентрацию HNO3 в растворе.
б) 3Ag2SO4 + 2K3PO4 = 2Ag3PO4 + 3K2SO4;
3Ag2SO4 + 6K+ + 2PO43- = 2Ag3PO4 + 6K+ + SO42-;
3Ag2SO4 + 2PO43- = 2Ag3PO4 + SO42-.
ПР(Ag2SO4) = 1,6∙10-5; ПР(Ag3PO4) = 1,3∙10-20.
ПР(Ag2SO4) = [Ag+]2∙[SO42-].
При диссоциации х молей Ag2SO4 образуется 2х молей ионов Ag+ и х молей ионов SO42-.
ПР(Ag2SO4) = (2х)2∙х = 4х3.
Концентрация ионов Ag+ в насыщенном растворе равна
[Ag+] = 2х = 2∙3ПР(Ag2SO4)4;
[Ag+] =2∙31,6∙10-54=3,17∙10-2 (моль/л).
ПР(Ag3РO4) = [Ag+]3∙[РO43-].
При диссоциации х молей Ag3PO4 образуется 3х молей ионов Ag+ и х молей ионов РO43-.
ПР(Ag3PO4) = (3х)3∙х = 27х4.
Концентрация ионов Ag+ в насыщенном растворе равна
[Ag+] = 3х = 3∙4ПР(Ag3PO4)27;
[Ag+] =3∙41,3∙10-2027=1,40∙10-5 (моль/л).
3,17∙10-2 > 1,40∙10-5.
Осадок Ag2SO4 будет растворяться, а осадок Ag3PO4 будет образовываться. Растворимость осадка Ag3PO4 значительно меньше, чем Ag2SO4, поэтому реакция практически необратимая.
в) Fe(OH)3 + 2HNO3 = (FeOH)(NO3)2 + 2Н2О;
Fe(OH)3 + 2H+ + 2NO3- = FeOH2+ + 2NO3- + 2Н2О
Fe(OH)3 + 2H+ = FeOH2+ + 2Н2О
Н2О – очень слабый электролит, Kw = 10-14.
Fe(OH)3 – слабый нерастворимый амфотерный гидроксид;
ПР(Fe(OH)3) = [FeOH2+]∙[OH-]2 = 2,0∙10-26.
Из х молей Fe(OH)3 при диссоциации по второй ступени образуется х молей ионов FeOH2+ и 2х молей ионов ОН-.
ПР(Fe(OH)3) = х∙(2х)2 = 4х3.
[OH-] = 2х = 2∙3ПР(Fe(OH)3)4;
[OH-] = 2∙32,0∙10-264=3,4∙10-9 (моль/л).
Kw = [H+]∙[OH-] = 10-14;
[H+] = Kw/[OH-] = 10-14/3,4∙10-9 = 2,9∙10-6 (моль/л).
При создании в растворе концентрации кислоты, превышающей 2,9∙10-6 моль/л осадок Fe(OH)3 начнет растворяться, равновесие в обратимой реакции будет смещаться в сторону прямой реакции
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
