obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/wyklady/wyklad 11... · 2007-10-30 ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/1.jpg)
Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworach
![Page 2: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/2.jpg)
Obliczenia w roztworach
Jakie są składniki roztworu?Które reakcje dysocjacji przebiegającałkowicie (100% dysocjacji)?Które reakcje osiągają stan równowagi?Które z reakcji równowagowych jest dominująca i determinuje pHroztworu?
![Page 3: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/3.jpg)
Obliczenia w roztworach
1. Utwórz listę składników roztworu2. Wskaż reakcje, które przebiegają całkowicie bez ustalania równowagi
(mocny kwas lub zasada)Dla tej reakcji określ
Stężenia produktówWypisz główne składniki roztworu po reakcji
3. Określ, który z głównych składników roztworu jest kwasem i zasadą4. Na podstawie wartości stałych równowag dla reakcji z kwasami i
zasadami określ, która z reakcji równowagowych będzie kontrolowaćpH
5. Dla dominującej reakcji utwórz wyrażenie na stałą równowagi6. Wypisz stężenia początkowe składników roztworu7. Określ zmianę, jaka musiała nastąpić, aby mógł być osiągnięty stan
równowagi8. Stosując wielkość określającą zmianę określ stężenia równowagowe9. Wstaw równania określające stężenia równowagowe do wyrażenia na
stałą równowagi10. Rozwiąż równanie w sposób przybliżony zakładając niewielką zmianę11. Sprawdź stopień dysocjacji. Jeżeli α<5% to rozwiązanie można uznać
za dokładne. Jeżeli α>5% powtórz obliczenia w sposób dokładny lub iteracyjnie
Algorytm
![Page 4: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/4.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
Oblicz stopień dysocjacji i pH 1.00 dm3 0.010 M roztworu CH3COOH. Stała Ka dla tego kwasu w temperaturze 25oC wynosi 1.8·10-5.H2O, CH3COOH – składniki roztworu
14322
53323
10
108.1−−+
−+−
=+↔+
⋅=+↔+
w
a
KOHOHOHOH
KOHCOOCHOHCOOHCH
][]][[
3
33
COOHCHOHCOOCHKa
+−
=
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
53323 108.1 −+− ⋅=+↔+ aKOHCOOCHOHCOOHCH
![Page 5: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/5.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
Stan początkowy 0.01 0 0Zmiana -x +x +xRównowaga 0.01-x x x
47
52
52
1024.4108.1
108.101.001.001.0
108.101.0
−−
−
−
⋅=⋅=
⋅⋅=
≅−
⋅=−
=
x
xx
xxKa
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
![Page 6: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/6.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
37.3])log([
1024.4][
%5%2.4%10001.01024.4%100
][
3
34
3
4
3
=−=
⋅==
<≅⋅
=⋅=
+
−+
−
OHpHdmmolOHx
COOHCHx
o
α
Cyfry znaczące wynikuSpecyfika funkcji logarytmicznej
![Page 7: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/7.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
Co = 0.10 mol/dm3
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
Stan początkowy 0.1 0 0Zmiana -x +x +xRównowaga 0.1-x x x
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
36
52
52
1034.1108.1
108.11.01.01.0
108.11.0
−−
−
−
⋅=⋅=
⋅⋅=
≅−
⋅=−
=
x
xx
xxKa
![Page 8: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/8.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
87.2])log([
1034.1][
%5%3.1%1001.01034.1%100
][
3
34
3
3
3
=−=
⋅==
<≅⋅
=⋅=
+
−+
−
OHpHdmmolOHx
COOHCHx
o
α
cyfry znaczące wyniku!!!
![Page 9: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/9.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
0.424.2 ·10-31
1.31.3 ·10-30.1
4.24.2 ·10-40.01
131.3 ·10-40.001
424.2 ·10-50.0001
1341.3·10-50.00001
α, %[H3O+],mol/dm3
Co , mol/dm3
Dla niskich stężeń ≤0.001 obliczenia trzeba powtórzyć
Założenie o małym �nie działa?
Założenie o reakcji dominującejnie działa?
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas rozwiązanie przybliżone
![Page 10: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/10.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas rozwiązania dokładne
02
4lub0
24
04
4
0
02
10
2
1
02
02
020
2
<+−−
=>++−
=
>+=∆
+=∆
=−+
=−
cKKKx
cKKKx
cKK
cKK
cKxKx
Kxc
x
aaaaaa
aa
aa
aa
a
![Page 11: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/11.jpg)
0.424.2 ·10-31
1.31.3 ·10-30.1
4.24.2 ·10-40.01
131.3 ·10-40.001
343.4·10-50.0001
727.2·10-60.00001
α, %[H3O+],mol/dm3
Co , mol/dm3
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwasrozwiązania dokładne
0.424.2 ·10-31
1.31.3 ·10-30.1
4.24.2 ·10-40.01
131.3 ·10-40.001
424.2 ·10-50.0001
1341.3·10-50.00001
α, %[H3O+],mol/dm3
Co , mol/dm3
rozwiązania przybliżone
![Page 12: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/12.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwas i aby kwas i autodysocjacjaautodysocjacja wodywody
14322
53323
10)2
108.1)1−−+
−+−
=+↔+
⋅=+↔+
w
a
KOHOHOHOH
KOHCOOCHOHCOOHCHCo = 0.000010 mol/dm3
Stan początkowy 0.00001 0 0 0Zmiana -x1 +x1 +x1+x2 +x2
Równowaga 0.01-x1 +x1 x1+x2 x2
−+− OHOHCOOCHCOOHCH 333
![Page 13: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/13.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwas i aby kwas i autodysocjacjaautodysocjacja wodywodyCo = 0.000010 mol/dm3
( )21
14212
5
15
211
10
108.110
)(
xxxxxK
xxxxK
w
a
>>=+=
⋅=−+
=
−
−−
![Page 14: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/14.jpg)
15
35101
155
15
21
10
/1034.1108.1
10108.110
x
dmmolx
xx
x
>>
⋅=⋅=
>>⋅=−
−
−−
−−−
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
Przy stężeniu c0=0.00001 mol/dm3 rozwiązanie wciąż sprowadza się do rozważenia tylko jednej równowagi kwasu octowego.
Jakie musi być stężenie kwasu octowego aby równowaga autodysocjacji wody miała wpływ na rozwiązanie?
![Page 15: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/15.jpg)
Zależność stopnia dysocjacji od stężenia
01020304050607080
1E-05 0.0001 0.001 0.01 0.1 1
c0, mol/dm3
α, %
01020304050607080
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
c0, mol/dm3
α, %
PrzykPrzykłład 1 sad 1 słłaby kwasaby kwas
w skali logarytmicznej
53323 108.1 −+− ⋅=+↔+ aKOHCOOCHOHCOOHCH
![Page 16: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/16.jpg)
Zależność stopnia dysocjacji od stężenia
HA(aq) + H2O(l) ↔ H3O(aq) + A-(aq)
( )αα
αα
ααα
−⋅
=−⋅
=
−=⋅−=⋅== +−
1)1(
)1(][][][
20
0
20
000
03
cc
cK
cccHAcOHA
a
Prawo Prawo rozcierozcieńńczeczeńń OstwaldaOstwalda
Ka3H O A
HAH A
HA= =
+ − + −
0
20 1
cK
icK
a
a
=
<<⋅=
α
αα
stężeniest
opień
dyso
cjac
ji a,
%
![Page 17: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/17.jpg)
StężenieTemperaturaRodzaj rozpuszczalnikaWspólny jon
Czynniki wpływające na stopieńdysocjacji
![Page 18: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/18.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 2 sad 2 słłaby kwas i mocny kwasaby kwas i mocny kwasOblicz pH 1.00 dm3 roztworu zawierającego 0.010 mola CH3COOH oraz 0.010 mola HCl. Oblicz stopieńdysocjacji CH3COOH w tym roztworze. Stała Ka dla tego kwasu w temperaturze 25oC wynosi 1.8·10-5.CH3COOH, HCl
−+
−+−
+→
⋅=+↔+
ClOHHCl
KOHCOOCHOHCOOHCH a
3
53323 108.1
][]][[
3
33
COOHCHOHCOOCHKa
+−
=
![Page 19: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/19.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
Stan początkowy 0.01 0 0.01Zmiana -x +x +xRównowaga 0.01-x x 0.01+x
( )
35
5
/108.101.001.001.001.0
108.101.001.0
dmmolxxix
xxxKa
−
−
⋅=
≅+≅−
⋅=−+
=
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
PrzykPrzykłład 2 sad 2 słłaby kwas i mocny kwasaby kwas i mocny kwas
![Page 20: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/20.jpg)
2])log([
01.0][
%18.0%10001.0108.1%100
][
3
33
5
3
=−=
≈
≅⋅
=⋅=
+
+
−
OHpHdmmolOH
COOHCHx
o
α
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 2 sad 2 słłaby kwas i mocny kwasaby kwas i mocny kwas
Pod wpływem dodatku HCl stopieńdysocjacji CH3COOH zmalał z 4.2 % do 0.18%
pH roztworu pochodzi jednak od mocnego kwasu!
![Page 21: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/21.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 3 buforyad 3 buforyOblicz pH 1.00 dm3 roztworu zawierającego 0.010 mola CH3COOH oraz 0.010 mola CH3COONa. Stała Ka dla tego kwasu w temperaturze 25oC wynosi 1.8·10-5.CH3COOH, CH3COONa
−+
−+−
+→
⋅=+↔+
COOCHNaCOONaCH
KOHCOOCHOHCOOHCH a
33
53323 108.1
][]][[
3
33
COOHCHOHCOOCHKa
+−
=
![Page 22: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/22.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach
Stan początkowy 0.01 0.01 0Zmiana -x +x +xRównowaga 0.01-x 0.01+x +x
( )
5
5
108.101.001.001.001.0
108.101.0
01.0
−
−
⋅=
≅+≅−
⋅=−
+=
xxix
xxxKa
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
PrzykPrzykłład 3 buforyad 3 bufory
![Page 23: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/23.jpg)
74.4])log([
108.1][
3
35
3
=−=
⋅==
+
−+
OHpHdmmolOHx
Obliczenia - równowagi w roztworach
PrzykPrzykłład 3 buforyad 3 bufory
W ogólności
−−=
=
−=−=
=
=
−
−+
−+
+−
][][loglog
][][log])log([
][][][
][]][[
3
3
3
33
3
33
3
33
COOCHCOOHCHK
COOCHCOOHCHKOHpH
COOCHCOOHCHKOH
COOHCHOHCOOCHK
a
a
a
a
![Page 24: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/24.jpg)
Bufory
−=
s
kwa c
cpKpH log
−−=
zas
sbw c
cpKpKpH log
kwasowy
zasadowy
Własności roztworu buforowego:- pH nie zmienia się z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku
kwasu lub zasady nieznacznie zmienia pH
![Page 25: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/25.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach buforowych
PrzykPrzykłład 4 dziaad 4 działłanie buforuanie buforuDodajemy 0.0050 mola NaOH (stałego) do roztworu z przykładu 3.CH3COOH, CH3COONa, NaOH
−
−+−
−+
−−
−+
⋅=+↔+
+→
+→+
+→
53323
33
233
108.1aKOHCOOCHOHCOOHCH
COOCHNaCOONaCH
OHCOOCHCOOHCHOHOHNaNaOH
][]][[
3
33
COOHCHOHCOOCHKa
+−
=
Film 1 bufor działanie.MOV
![Page 26: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/26.jpg)
Obliczenia - równowagi w roztworach buforowych
Stan początkowy 0.005 0.015 0Zmiana -x +x +xRównowaga 0.005-x 0.015+x +x
( )
5
5
5
108.13
108.1005.0
015.0015.0015.0005.0005.0
108.1005.0
015.0
−
−
−
⋅=
⋅==
≅+≅−
⋅=−
+=
x
xK
xixx
xxK
a
a
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
PrzykPrzykłład 4ad 4
![Page 27: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/27.jpg)
48.074.422.522.5])log([
100.6][
3
36
3
=−=∆=−=
⋅==
+
−+
pHOHpH
dmmolOHx
Obliczenia - równowagi w roztworach buforowych
PrzykPrzykłład 4ad 4
Po dodaniu 0.005 mola NaOH do 1 dm3 czystej wody (pH=7 w temperaturze 25oC)
70.40.77.117.11
30.2])log([
0050.0][ 3
=−=∆=
=−=
=
−
−
pHpH
OHpOHdmmolOH
![Page 28: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/28.jpg)
BuforyPrzykPrzykłład 5 projektowanie roztworad 5 projektowanie roztworóów buforowychw buforowychPotrzebny jest bufor o pH 4.30. Do dyspozycji są następujące kwasy i ich sole sodowe:
Kwas chlorooctowy CH2ClCOOH Ka = 1.35·10-3
Kwas propionowy C2H5COOH Ka = 1.3·10-5
Kwas benzoesowy C6H5COOH Ka = 6.4·10-5
Kwas chlorowy (I) HClO Ka = 3.5·10-8
][][][
][]][[
3
3
32
−+
−+
−+
=
=
+→+
AHAKOH
HAAOHK
AOHOHHA
a
a
![Page 29: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/29.jpg)
Bufory
1.4·1035.0·10-5=3.5·10-8
Kwas chlorowy (I)
0.785.0·10-5=6.4·10-5
Kwas benzoesowy
3.85.0·10-5=1.3·10-5
Kwas propionowy
3.7·10-25.0·10-5=1.35·10-3
Kwas chlorooctowy
Odczynnik
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][][ 3 −
+ =AHAKOH a
PrzykPrzykłład 5 projektowanie roztworad 5 projektowanie roztworóów buforowychw buforowych
![Page 30: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/30.jpg)
Bufory
1.4·1035.0·10-5=3.5·10-8
Kwas chlorowy (I)
0.785.0·10-5=6.4·10-5
Kwas benzoesowy
3.85.0·10-5=1.3·10-5
Kwas propionowy
3.7·10-25.0·10-5=1.35·10-3
Kwas chlorooctowy
Odczynnik
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][
−AHA
][][][ 3 −
+ =AHAKOH a
PrzykPrzykłład 5 projektowanie roztworad 5 projektowanie roztworóów buforowychw buforowych
![Page 31: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/31.jpg)
BuforyPrzykPrzykłład 6 pojemnoad 6 pojemnośćść buforowabuforowaDodajemy 0.0050 mola NaOH (stałego) do 1.00 dm3
roztworu roztworu zawierającego 0.50 mola CH3COOH oraz 0.50 mola CH3COONa. Stała Ka dla tego kwasu w temperaturze 25oC wynosi 1.8·10-5.CH3COOH, CH3COONa, NaOH
−
−+−
−+
−−
⋅=+↔+
+→
+→+
53323
33
233
108.1aKOHCOOCHOHCOOHCH
COOCHNaCOONaCH
OHCOOCHCOOHCHOH
![Page 32: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/32.jpg)
BuforyPrzykPrzykłład 6 pojemnoad 6 pojemnośćść buforowabuforowa
Stan początkowy 0.495 0.505 0Zmiana -x +x +xRównowaga 0.495-x 0.505+x +x
( )
5
5
1076.1505.0505.0495.0495.0
108.1495.0
505.0
−
−
⋅=
≅+≅−
⋅=−
+=
xxix
xxxKa
+− +↔+ OHCOOCHOHCOOHCH 3323
![Page 33: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/33.jpg)
BuforyPrzykPrzykłład 6 pojemnoad 6 pojemnośćść buforowabuforowa
01.074.475.4
75.4])log([
1076.1][
3
35
3
=−=∆
=−=
⋅==
+
−+
pH
OHpHdmmolOHx
Zmiana pH w przypadku buforu bardziej rozcieńczonego była znacznie większa (przykład 4)
Co określa pojemność buforową? Który bufor ma większą pojemność?
48.074.422.5 =−=∆pH
![Page 34: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/34.jpg)
Iloczyn rozpuszczalnościW nasyconym roztworze słabo rozpuszczalnej soli równieżustala się równowaga:
++ +↔ nr
mrsmn mBnABA )()()(
równowaga heterogeniczna – 2 fazymnnm
s BAK ][][ ++=iloczyn rozpuszczalności
(solubility product)
),( pTfKs =
![Page 35: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/35.jpg)
Iloczyn rozpuszczalności
R – rozpuszczalność soli, mol/dm3
mnmns
n
m
RmnKmRBnRA
+
+
+
=
⋅=
⋅=
][][][
![Page 36: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/36.jpg)
Iloczyn rozpuszczalności
9 × 10-1725AgI
4 × 10-1110AgCl
5 × 10-10100AgBr
1.4 × 10-1825Hg2Cl2
6 × 10-2325Hg2Br2
3 × 10-2925HgI2
1.2 × 10-520PbCl2
9 × 10-620PbBr2
7 × 10-1318CuI
Halides: chlorides,bromides, iodides
3.5× 10-525SrCrO4
1.1× 10-1225Ag2CrO4
1.8× 10-1425PbCrO4
Chromates
1.2 × 10-725NiCO3
2 × 10-30Li2CO3
1.4 × 10-1320PbCO3
5 × 10-925CaCO3
Carbonates
KspT, °CSubstance
2 × 10-3718CuS
1.5 × 10-5318HgS
3 × 10-1418MnS
4 × 10-3018CdS
Sulfides
4 × 10-70SrSO4
5 × 10-60Ag2SO4
7 × 10-725Hg2SO4
6 × 10-530CaSO4
1.1 × 10-1025BaSO4
Sulfates
8.5× 10-525MgC2O4
1.5× 10-825CdC2O4
Oxalates
1.7 × 10-1318Mn(OH)2
2 × 10-1520Pb(OH)2
7 × 10-1618Fe(OH)2
9 × 10-60Ca(OH)2
Hydroxides
![Page 37: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/37.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 6 rozpuszczalnoad 6 rozpuszczalnośćśćIloczyn rozpuszczalności Cu(IO3)2=1.4·10-7 (w temp. 25oC). Oblicz rozpuszczalność tego związku w mol/dm3.
333
7
732)(
333
)(3)()(23
103.34104.1
104.14)2(
2
2)(
23
2
dmmolR
RRRKdmmolR
dmmolR
dmmolR
IOCuIOCu
IOCu
rrs
−−
−
−
⋅=⋅
=
⋅==⋅=
+↔+
![Page 38: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/38.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 6 wspad 6 wspóólny jon i rozpuszczalnolny jon i rozpuszczalnośćśćIloczyn rozpuszczalności CaF2=4.0·10-11 (w temp. 25oC).Oblicz rozpuszczalność tego związku w 0.025 M roztworze NaF.
22
)(2
)(2
]][[
2
2
)(
−+
−+
=
+↔
FCaK
FCaCaF
CaF
rs r
36
4
11
22
104.61025.6
100.4
025.0)2025.0(2
dmmolR
RRRKCaF
−−
−
⋅=⋅
⋅=
⋅≅+⋅=
Stan początkowy 0 0.025Zmiana +R +2RRównowaga R 0.025+2R
![Page 39: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/39.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 7 warunki wytrad 7 warunki wytrąącania osadcania osadóówwZmieszano 750 cm3 0.0040 M roztworu Ce(NO3)3 i300 cm3 0.020 M roztworu KIO3. Czy wytrąci się osad?
10
)(33)(33
)(
109.1
)(3−
−+
⋅=
↔+
s
srr
K
IOCeIOCe
Objętość końcowa roztworu:
Z bilansu masy (liczby moli) wynika:
3,)(, 1050300750
333cmVVV KIOpNOCepk =+=+=
333333
33333333
,,,,,,
)(,,)(,,,,
KIOkIOkKIOpIOpIOkIOp
NOCekCekNOCepCepCekCep
VcVcnn
VcVcnn
⋅=⋅=
⋅=⋅=
−−−−
++++
![Page 40: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/40.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 7 warunki wytrad 7 warunki wytrąącania osadcania osadóóww
33
3
3
32
3
33
3
3
333
1071.51050300100.2][
1086.21050750100.4][
dmmol
cmcm
dmmolIO
dmmol
cmcm
dmmolCe
−−−
−−+
⋅=⋅⋅=
⋅=⋅⋅=
Obliczamy równoważnik reakcji Q
( ) ( )
1010
3333030
3
109.1103.5
1071.51086.2][][
−−
−−−+
⋅=>⋅=
⋅⋅⋅=⋅=
sKQ
IOCeQ
Osad wytrąci się
![Page 41: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/41.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 8 warunki wytrad 8 warunki wytrąącania osadcania osadóówwZmieszano 100 cm3 0.050 M roztworu Pb(NO3)2 i200 cm3 0.100 M roztworu NaI. Oblicz stężenia równowagowe jonów w tym roztworze?
Objętość końcowa roztworu:
Z bilansu masy (liczby moli) wynika:
3,)(, 300200100
23cmVVV NaIpNOPbpk =+=+=
NaIkIkNaIpIpIkIp
NOPbkPbkNOPbpPbpPbkPbp
VcVcnn
VcVcnn
,,,,,,
)(,,)(,,,, 23223222
⋅=⋅=
⋅=⋅=
−−−−
++++
8
)(2)(2
)(
104.1
2−
−+
⋅=
↔+
s
srr
K
PbIIPb
![Page 42: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/42.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
32
3
3
31
32
3
3
322
1067.6300200100.1][
1067.1300100100.5][
dmmol
cmcm
dmmolI
dmmol
cmcm
dmmolPb
−−−
−−+
⋅=⋅⋅=
⋅=⋅⋅=
1. Obliczamy równoważnik reakcji Q
( ) ( )
85
222200
2
104.1104.7
1067.61067.1][][
−−
−−−+
⋅=>⋅=
⋅⋅⋅=⋅=
sKQ
IPbQ
Osad wytrąci się
PrzykPrzykłład 8 warunki wytrad 8 warunki wytrąącania osadcania osadóóww
![Page 43: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/43.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 8 warunki wytrad 8 warunki wytrąącania osadcania osadóóww
2. Sprawdzamy, czy któryś z substratów jest w nadmiarze
)(2)(2
)( 2 srr PbIIPb →+ −+
moldmmoldmVcn
moldmmoldmVcn
NaIpIpIp
NOPbpPbpPbp
02.01.02.0
005.005.01.0
33
,,,
33
)(,,, 2322
=⋅=⋅=
=⋅=⋅=
−−
++
Pb2+ jest substratem limitującym
przy założeniu reakcji nieodwracalnej pozostaje w roztworze:
32
3,,
,,
1033.33.001.001.0005.0202.0
00 22
dmmol
dmmolcmoln
cn
IkIk
PbkPbk
−⋅===⋅−=
==
−−
++
![Page 44: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/44.jpg)
Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
PrzykPrzykłład 8 warunki wytrad 8 warunki wytrąącania osadcania osadóóww3. Obliczamy stężenia równowagowe reakcji
−+ +↔ )(2
)()(2 2 rrs IPbPbI
Stan początkowy 0 0.0333Zmiana +x +2xRównowaga x 0.0333+2x
35
32
32
352
22
103.12103.3][
103.3][103.1][
0333.00333.0)20333.0(2
dmmolx
dmmolI
dmmolIi
dmmolPbx
xixxxKPbI
−−−
−−−+
⋅⋅=>>⋅=
⋅=⋅==
<<⋅≅+⋅=
sprawdzamy założenie
![Page 45: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/45.jpg)
Film 1 iloczyn rozpuszczalności.MOV
Iloczyn rozpuszczalności
![Page 46: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/46.jpg)
Iloczyn rozpuszczalności2AgNO3(r) + NaHCO3(r) + NaOH(r) → Ag2CO3(s) + 2NaNO3 + H2O
Ag2CO3(s) + 2NaCl(r) → 2AgCl(s) + Na2CO3(r)
2AgCl(s) + 2NH3(r) → Ag(NH3)2Cl(r)
Ag(NH3)2Cl(r) + NaBr(r) → AgBr(s) + NaCl + 2 NH3(r)
AgBr(s) + 2Na2S2O3(r) → Na3Ag(S2O3)2(r) + NaBr(r)
Na3Ag(S2O3)2(r) + KI → AgI(s) + KNaS2O3(r) + Na2S2O3(r)
2AgI(s) + Na2S(r) → Ag2S(s) + 2NaI(r)
brązowy osad
biały osad
rozpuszczanie
rozpuszczanie
biały osad
kremowy osad
brunatny osad
![Page 47: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/47.jpg)
Iloczyn rozpuszczalności
SAgAgIAgBrAgClCOAg RRRRR232
>>>>
173
49322
8162
7132
5102
43
1232
32
104.34106.14][][
102.1105.1]][[
101.7100.5]][[
103.1106.1]][[
103.14102.84][][
2
32
−−
−+
−−−+
−−−+
−−−+
−−
−+
⋅=⋅
===
⋅=⋅===
⋅=⋅===
⋅=⋅===
⋅=⋅
===
RRSAgK
RRIAgK
RRBrAgK
RRClAgK
RRCOAgK
SAg
AgI
AgBr
AgCl
COAgAg2CO3 K=8.1·10-12
AgCl K=1.6·10-10
AgBr K=5.0 ·10-13
AgI K=1.5·10-16
Ag2S K=1.6·10-49
Obserwacja
Wyjaśnienie3dm
mol
![Page 48: Obliczenia z wykorzystaniem równowagi w roztworachlojewska/Wyklady/Wyklad 11... · 2007-10-30 · 11. Sprawdźstopieńdysocjacji. Jeżeli α](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022043011/5fa511a0703ee84fd1671939/html5/thumbnails/48.jpg)
Filtrowanie wody