М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов
Массу малорастворимого вещества в любом объеме можно рассчитать по формуле:
m(KtmAnn) = s(KtmAnn) • M(KtmAnn) x Vр-ра
Условие образования и растворения осадка. Осадок не образуется или растворяется, если произведение концентраций ионов осадка в растворе меньше величины произведения растворимости.
[Ktn+]m[Anm-]n < Ks(KtmAnn)
Осадок образуется или выпадает, если произведение концентраций ионов осадка в растворе больше величины произведения растворимости.
[Ktn+]m[Anm-]n > Ks(KtmAnn).
Равновесия в окислительно-восстановительных системах. Для обратимой окислительно-восстановительной реакции
Oх + nē ↔ Red
Равновесный потенциал Eox/red со стандартным потенциалом редокс-пары Eox/red и активностью окисленной и восстановленной формы связан уравнением Нернста:
где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль К, Т – температура по шкале Кельвина, К, T – число Фарадея, равное 96485 Кл/моль, а(Ох) – активность окисленной формы, a(Red) – активность восстановленной формы.
При подстановке в уравнение значений универсальной газовой постоянной, числа Фарадея, температуры Т = 298 К и замены натурального логарифма на десятичный получается уравнение для расчета значения равновесного электродного потенциала редокс-пары при 25°C:
Если в окислительно-восстановительных реакциях принимают участие ионы водорода, то уравнение Нернста выглядит следующим образом:
Если окисленная или восстановленная форма окислительно-восстановительной полуреакции является малорастворимым соединением, то в формулу для вычисления равновесного потенциала такой системы входит величина произведения растворимости этого соединения.
Если в окислительно-восстановительной полуреакции окисленной формой является комплексное соединение OxLm, характеризующееся константой устойчивости β(OxLm), то равновесный окислительно-восстановительный потенциал вычисляется по уравнению:
Направление и глубина протекания окислительно-восстановительных реакций. Обратимая окислительно-восстановительная реакция
аОх1 + bRed1 ↔ аОх2 + bRed2 протекает в прямом направлении, если ΔЕ0 = Е0Ox1/Red2 – Е0Ox2/Red1 > 0, И В обратном направлении, если ΔЕ0 < 0.
Глубина протекания реакции, т. е. степень превращения исходных веществ в продукты реакции, определяется константой равновесия.
Для окислительно-восстановительной реакции константа равновесия с потенциала-
ми участвующих в реакции редокс-пар связана уравнением:
2. Качественные реакции катионов
I группа: Li+, NH4+, Na+, K+
групповой реагент – отсутствует.
Свойства соединений: хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде.
II группа: Ag+, Hg22+, Pb2+
групповой реагент – HCl (с(HCl) = 2 моль/л).
Свойства соединений: хлориды не растворимы в воде.
III группа: Са2+, Ва2+, Sr2+, Pb2+
групповой реагент – H2SO4 (c(H2SO4) = 2 моль/л).
Свойства соединений: сульфаты не растворимы в воде.
IV группа: Al3+, Cr3+, Zn2+, As(III), As(IV), Sn2+
групповой реагент – NaOH (c(NaOH) = 2 моль/л), избыток.
Свойства соединений: гидроксиды растворимы в избытке NaOH.
V группа: Bi3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+
групповой реагент – NH3 (конц.).
Свойства соединений: гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH и NH3.
VI группа: Cd2+, Co2+, Cu2+, Ni2+
групповой реагент – NH4OH (конц.).
Свойства соединений: гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH, но растворимы в избытке NH3.
2.1. I аналитическая группа
1. Реактив, условия: Na2HPO4, конц. NH3.
Уравнение реакции:
3LiCl + Na2HPO4 = Li3PO4↓ + 2NaCl +HCl
Наблюдения: белый осадок.
2. Реактив, условия: Na2CO3, рН ≈ 7
Уравнение реакции: 2LiCl + Na2CO3 = Li2CO3↓ + 2NaCl
Наблюдения: белый осадок.
Ион: NH4+1. Реактив, условия: NaOH, газовая камера.
Уравнение реакции:
NH4Cl + NaOH = NaCl + Н2O + NH3↑
Наблюдения: запах аммиака, фенолфталеиновая бумага краснеет.
2. Реактив, условия: реактив Несслера (смесь K2[HgI4] и KOH)
Уравнение реакции:
NH3 + 2K2[HgI4] + ЗKOH = [OHg2NH2]I↓ + 7KI + 2Н2O
Наблюдения: красно-бурый осадок.
Ион: Na+1. Реактив, условия: K[Sb(OH)6], насыщенный раствор, холод, рН ≈ 7, мешают NH4+, Li+
Уравнение реакции:
NaCl + K[Sb(OH)6] = Na[Sb(OH)6]↓ + KCl
Наблюдения: белый осадок.
2. Реактив, условия: Zn(UO2)3(CH3COO)8, предметное стекло, CH3COOH, мешает Li+
Уравнение реакции:
NaCl + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOK + 9Н2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)9 9Н2O↓ + KCl
Наблюдения: желтые кристаллы октаэд-рической и тетраэдрической форм.
Ион: К+1. Реактив, условия: Na3[Co(NO2)6], слабо-кислая среда, мешают NH4+, Li+.
Уравнение реакции:
2KCl + Na3[Co(NO2)6] = K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2NaCl
Наблюдения: желтый осадок.
2. Реактив, условия: NaHC4H4O6, рН ≈ 7, мешает NH4+.
Уравнение реакции: 2KCl + NaHC4H4O6 = K2C4H4O6↓ + NaCl + HCl
Наблюдения: белый осадок.
2.2. II аналитическая группа
1. Реактив, условия: HCl, NH3 • Н2O
Уравнения реакций:
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3
AgCl↓ + 2NH3 • H2O = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3
Наблюдения: белый осадок, растворимый в избытке аммиака и выпадающий вновь при добавлении азотной кислоты (использовать спец. слив!).
2. Реактив, условия: К2СrO4, рН = 6,5–7,5.
Уравнение реакции:
2AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4↓ + 2KNO3 Наблюдения: кирпично-красный осадок.
Ион: Hg2+1. Реактив, условия: HCl, NH3 • Н2O
Уравнения реакций:
Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2↓ + 2HNO3
Hg2Cl2↓ + 2NH3 • H2O = [HgNH2]Cl↓ + Hgi↓ + NH4Cl + 2H2O
Наблюдения: белый осадок, при добавлении аммиака – чернеет (использовать спец. слив!).
2. Реактив, условия: Cu (металл.)
Уравнение реакции:
Hg2(NO3)2 + Cu = Hg↓ + Cu(NO3)2
Наблюдения: образование амальгамы.
Ион: РЬ2+1. Реактив, условия: HCl
Уравнение реакции:
Pb(NO3)2 + 2HCl = РЬCl2↓ + 2HNO3
Наблюдения: белый осадок, растворимый в горячей воде.
2. Реактив, условия: KI
Уравнение реакции:
РЬCl2 + 2KI = РCl2↓ + 2KCl
Наблюдения: ярко-желтый осадок.
2.3. III аналитическая группа
1. Реактив, условия: H2SO4
Уравнение реакции:
ВaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl
Наблюдения: белый осадок, нерастворимый в HNO3.
2. Реактив, условия: К2СrO4 или К2Сr2O7
Уравнение реакции:
ВaCl2 + К2СrO4 = ВаСrO4↓ + 2KCl
Наблюдения: желтый осадок, нерастворимый в CH3COOH, растворимый в HNO3.
Ион: Са2+1. Реактив, условия: H2SO4 и С2Н5OH
Уравнение реакции:
CaCl2 + H2SO4 + 2Н2O = CaSO4 • 2H2O↓ + 2HCl
Наблюдения: белые кристаллы гипса.
2. Реактив, условия: (NH4)2C2O4
Уравнение реакции:
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = СаС2O4↓ + 2NH4Cl
