Rozpuszczalne w wodzie sole bizmutu(III), antymonu(III), antymonu(V), cyny(II) hydrolizują z wydzieleniem osadów. W przypadku chlorku bizmutu(III) zachodzą następujące reakcje:
(7.95) (7.96) (7.97) W wyniku reakcji powstaje osad chlorku tlenku bizmutu(III). Podobnie zachodzi hydroliza jonów Sb3+. Natomiast jony Sb5+ hydrolizują z wydzieleniem osadu SbO2Cl. Kationy Sn2+, w roztworach wodnych zawierających jony chlorkowe, w wyniku hydrolizy tworzą osad SnOHCl.
Przez dodanie mocnego kwasu do wyżej wymienionych osadów następuje roztworzenie osadu w wyniku silnego wzrostu stężenia jonów wodorowych przesuwających równowagę dwóch pierwszych etapów hydrolizy w lewo. Fakt ten wykorzystujemy w chemii do sporządzania roztworów wodnych związków cyny, bizmutu i antymonu. Do przygotowanych roztworów soli tych metali dodaje się mocnego kwasu (kwasu solnego, azotowego lub siarkowego, zależnie od rodzaju soli) co zapobiega hydrolizie jonów tych metali i przeciwdziała wytrącaniu się osadów.
7.2. Literatura.
[1] Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. I. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Wydanie 7, PWN, Warszawa, 1998.
[2] Szmal Z. S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa 1996.
[3] Jabłoński A., Palewski T., Pawlak L., Walkowiak W., Wróbel B., Ziółek B. i Żyrnicki W., Obliczenia w chemii nieorganicznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997, 1998, 2002.
[4] Hulanicki A., Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Wydanie 2, PWN, Warszawa 1980.
[5] Urbansky E.T., Schock M.R., Understanding, deriving and computing buffer capacity, J.Chem.Educ. 77(12), 1640–1644 (2000)
[6] Ivano G. R. Gutz, “CurTiPot” arkusz kalkulacyjny pomocny w obliczeniach równowag jonowych w roztworach słabych kwasów i zasad, http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html
[7] Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa 2010.
[8] Podstawy chemii, Ćwiczenia laboratoryjne, pod red. K. Skudlarskiego, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1992.
[9] Barycka I., Skudlarski K., Podstawy chemii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.
[10] Suzuki Ch., J.Chem. Educ., 68, 588 (1991).
90
7.3. Pytania kontrolne.
1. Zdefiniować stałą dysocjacji elektrolitu o ogólnym wzorze AB i podać od jakich czynników zależy jej wartość.
2. Jakie są doświadczalne dowody na występowanie jonów w roztworach elektrolitów?
3. Jak zmieni się stopień dysocjacji mocnego i słabego elektrolitu po 100-krotnym rozcieńczeniu?
4. Przy jakim stężeniu roztworu, stopień dysocjacji kwasu azotowego(III) będzie równy 0,10. (pKa=2,87)?
5. Wskazać, które z wymienionych substancji są elektrolitami i podać równania ich dysocjacji: Na3PO4, NaOH, CH3COOH, FeCl3, Cu(NO3)2, NH3∙H2O, HNO3, H2SO4, H3PO4 C6H6, C6H12O6, CH3COONH4, (NH4)2SO4?
6. Co to jest iloczyn jonowy wody i pH roztworu?
7. Obliczyć stężenie jonów wodorowych w roztworze, w którym stężenie jonów wodorotlenowych wynosi 3,16∙10-4, a pKw=14,17.
8. Zapisać równania reakcji dysocjacji kwasu siarkowodorowego oraz wyrażenia na kolejne stałe
9. Omówić wpływ wspólnych jonów na dysocjację słabych elektrolitów.
10. Oblicz masę chlorku amonu, który należy dodać do 6,0 cm3 0,10M roztworu amoniaku, aby stężenie jonów wodorotlenowych zmalało dwukrotnie. (pKb=4,33) 11. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 5,00 mmol kwasu octowego i 5,00 mmol octanu sodu w 25,0 cm3 roztworu. (pKa=4,79; pKw=14,00).
12. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 1,00 mmol kwasu octowego i 5,00 mmol octanu sodu w 50,0 cm3 roztworu. (pKa=4,79; pKw=14,00).
13. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 5,00 mmol CH2ClCOOH i 5,00 mmol CH2ClCOONa w 100 cm3 roztworu. (pKa=2,86; pKw=14,00).
14. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 5,00 mmol HNO2 i 1,00 mmol NaNO2 w 100 cm3 roztworu. (pKa=3,148; pKw=14,00).
15. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 5,00 mmol NH3 i 5,00 mmol (NH4)2SO4 w 50,0 cm3 roztworu. (pKb=4,75; pKw=14,00).
16. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 1,00 mmol NaHCO3 i 5,00 mmol Na2CO3 w 100 cm3 roztworu. (pKa1=6,35; pKa2=10,32; pKw=14,00).
17. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 5,00 mmol H2CO3 i 1,00 mmol NaHCO3 w 250 cm3 roztworu. (pKa1 =6,35; pKa2=10,32; pKw=14,00).
18. Obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 1,00 mmol NaH2PO4 i 5,00 mmol Na2HPO4 w 50,0 cm3 roztworu. (pKa1 =2,15; pKa2=7,18; pKa3=12,38; pKw=14,00). 19. Obliczyć liczność stałego NaOH [mmol] konieczną do przygotowania roztworu buforowego o pH=4,00 z 50,0 cm3 0,25M CH3COOH. (pKa=4,79; pKw=14,00).
20. Obliczyć liczność gazowego HCl [mmol] konieczną do przygotowania roztworu buforowego o pH=4,00 z 50,0 cm3 0,25M CH3COONa. (pKa=4,79; pKw=14,00).
21. Obliczyć liczność gazowego HCl [mmol] konieczną do przygotowania roztworu buforowego o pH=9,00 z 50,0 cm3 0,25M NH3∙H2O (pKb=4,75; pKw=14,00).
22. Obliczyć liczność gazowego NH3 [mmol] konieczną do przygotowania roztworu buforowego o pH=9,45 z 50,0 cm3 0,25M HCl. (pKb = 4,75; pKw = 14,00).
91
23. Obliczyć liczność stałego NaOH [mmol] konieczną do przygotowania roztworu buforowego o pH=8,50 z 50,0 cm3 0,25M NaH2PO4. (pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,18; pKa3 = 12,38; pKw = 14,00).
24. Do roztworu zawierającego 5,00 mmol CH3COOH i 4,00 mmol CH3COONa w 25,0 cm3 roztworu wprowadzono 1,00 mmol stałego NaOH. Jak zmieni się pH roztworu buforowego? Jaka jest pojemność tego roztworu buforowego w stosunku do NaOH? (pKa = 4,79; pKw = 14,00).
25. Do roztworu zawierającego 5,00 mmol CH3COOH i 4,00 mmol CH3COONa w 25,0 cm3 roztworu wprowadzono 1,00 mmol gazowego HCl. Jak zmieni się pH roztworu buforowego? Jaka jest pojemność tego roztworu buforowego w stosunku do HCl? (pKa = 4,79; pKw = 14,00).
26. Do roztworu zawierającego 5,00 mmol NH3∙H2O i 4,00 mmol NH4Cl w 25,0 cm3 roztworu wprowadzono 1,00 mmol gazowego HCl. Jak zmieni się pH roztworu buforowego? Jaka jest pojemność tego roztworu buforowego w stosunku do HCl? (pKb = 4,75; pKw = 14,00).
27. Do roztworu zawierającego 5,00 mmol NH3∙H2O i 4,00 mmol NH4Cl w 25,0 cm3 roztworu wprowadzono 1,00 mmol stałego NaOH. Jak zmieni się pH roztworu buforowego? Jaka jest pojemność tego roztworu buforowego w stosunku do NaOH? (pKb = 4,75; pKw = 14,00).
28. Obliczyć liczność [mmol] stałego NaOH, którą trzeba dodać do 50,0 cm3 0,20M CH3COOH i 0,25M CH3COONa, aby spowodować zmianę pH tego roztworu o 0,20 jednostki pH. (pKa = 4,79; pKw = 14,00).
29. Obliczyć liczność [mmol] stałego NaOH, którą trzeba dodać do 50,0 cm3 0,20M NH3∙H2O i 0,25M NH4Cl, aby spowodować zmianę pH tego roztworu o 0,20 jednostki pH. (pKb = 4,75; pKw = 14,00).
30. Obliczyć liczność [mmol] stałego NaOH, którą trzeba dodać do 50,0 cm3 0,20M CH3COOH i 0,25M CH3COONa, aby spowodować zmianę pH tego roztworu o 0,20 jednostki pH. (pKa = 4,79; pKw = 14,00)
31. Obliczyć liczność [mmol] stałego NaOH, którą trzeba dodać do 50,0 cm3 0,20M NaH2PO4 i 0,25M Na2HPO4, aby spowodować zmianę pH tego roztworu o 0,20 jednostki pH. (pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,18; pKa3 = 12,38; pKw = 14,00).
32. Obliczyć liczność gazowego HCl [mmol], którą należy dodać do do 50,0 cm3 0,10M Na2CO3 i 0,25M NaHCO3, aby spowodować zmianę pH tego roztworu o 0,20 jednostki pH. (pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,32; pKw = 14,00).
33. Jaki będzie odczyn następujących roztworów soli: a) CH3COONH4, pKa=4,33, pKb=4,75 b) Na3PO4 c) NaNO2, d) (NH4)2SO4? Podaj który jon ulega hydrolizie i napisz odpowiednie reakcje hydrolizy?
34. Oblicz pH i stopień hydrolizy następujących roztworów: a) 0,5M NH4Cl , b) 0,0001M NH4Cl, pKb=4,75, pKw=14,2
c) 0,4M CH3COONa, d) 0,0002M CH3COONa, pKa=4,55, pKw=14,2?
35. Za pomocą jakiego związku chemicznego cofniesz hydrolizę następujących jonów: NO2-, Ni2+, HPO42-, Sb3+, CN-, NH4+?
36. Jak zmieni się równowaga reakcji hydrolizy odpowiednich jonów po dodaniu roztworu NaOH do wodnego roztworu następujących soli: a) KNO2 b) CH3COONa c) KCN d) SnCl2?
92
37. Jak zmieni się równowaga reakcji hydrolizy odpowiednich jonów po dodaniu roztworu kwasu solnego do roztworu wodnego następujących soli: a) SnCl2 b) Na3PO4 c) KNO2 d) K2SO3?
38. Rozpuszczono w wodzie stałe SnCl2 i stały BiCl3. Wytrącił się biały osad. W jaki sposób spowodować roztworzenie się osadów? Napisać odpowiednie równania reakcji.