Решите вариант по неорганической химии

задача 1 (смешивание alcl3)

масса конечного раствора m3 = v3 * ρ3 = 250 мл * 1.109 г/мл = 277.25 г
масса alcl3 в нем m_alcl3 = m3 * w3 = 277.25 г * 0.12 = 33.27 г

используем правило креста для масс:
8% --- (14-12)=2 части
--- 12% ---
14% --- (12-8)=4 части
соотношение масс m1/m2 = 2/4 = 1/2, значит m2 = 2m1
общая масса m1 + m2 = 277.25 г
m1 + 2m1 = 277.25 -> 3*m1 = 277.25 -> m1 = 92.42 г
m2 = 2 * 92.42 = 184.84 г

объемы:
v1 = m1 / ρ1 = 92.42 г / 1.071 г/мл = 86.3 мл
v2 = m2 / ρ2 = 184.84 г / 1.129 г/мл = 163.7 мл

титр t = m_alcl3 / v3 = 33.27 г / 250 мл = 0.1331 г/мл

молярная масса alcl3 м = 133.33 г/моль
количество n = m_alcl3 / м = 33.27 г / 133.33 г/моль = 0.2495 моль
молярная концентрация c = n / v3 = 0.2495 моль / 0.250 л = 0.998 моль/л

молярная масса alcl3·6h2o м' = 241.45 г/моль
масса гидрата m_гидрат = n * м' = 0.2495 моль * 241.45 г/моль = 60.25 г

ответ: надо 86.3 мл 8% и 163.7 мл 14% р-ра. титр 0.1331 г/мл, конц. 0.998 моль/л, масса alcl3·6h2o 60.25 г.

задача 2 (ph h2so4)

молярная масса h2so4 м = 98.08 г/моль
количество n = 6.86 г / 98.08 г/моль = 0.06994 моль
концентрация c = n / v = 0.06994 моль / 2 л = 0.0350 моль/л

серная кислота сильная по первой ступени, [h+] от нее = c = 0.0350 м
вторая ступень hso4- <=> h+ + so4(2-), ka2 = 1.2e-2
надо учесть диссоциацию hso4-. решаем уравнение ka2 = (c+x)*x / (c-x)
(0.0350+x)*x / (0.0350-x) = 0.012
решая квадратное уравнение x^2 + 0.0470x - 0.00042 = 0, получаем x = 0.00768 м (это доп. [h+])
общая [h+] = c + x = 0.0350 + 0.00768 = 0.04268 м
ph = -log10[h+] = -log10(0.04268) = 1.37

ответ: ph = 1.37.

задача 3 (ph hoi)

hoi - иодноватистая кислота, слабая. ka = 2.3e-11 (из справочника). c = 0.13 моль/л.
hoi <=> h+ + oi-
ka = [h+][oi-] / [hoi] = x^2 / (c - x)
кислота очень слабая, x << c, можно упростить c-x ≈ c
ka ≈ x^2 / c
x^2 ≈ ka * c = 2.3e-11 * 0.13 = 2.99e-12
x = [h+] = sqrt(2.99e-12) = 1.73e-6 м
ph = -log10[h+] = -log10(1.73e-6) = 5.76

ответ: ph = 5.76.

задача 4 (гидролиз cuso4)

cuso4 - соль слабого основания cu(oh)2 и сильной кислоты h2so4. гидролиз идет по катиону cu2+. c = 0.002 моль/л.
cu2+ + h2o <=> cuoh+ + h+ (среда кислая)
константа гидролиза kh равна ka гидратированного иона меди ka(cu2+ aq) ≈ 6.3e-8.
kh = [cuoh+][h+] / [cu2+] = x^2 / (c - x)
степень гидролиза мала, x << c, упрощаем c-x ≈ c
kh ≈ x^2 / c
x^2 ≈ kh * c = 6.3e-8 * 0.002 = 1.26e-10
x = [h+] = sqrt(1.26e-10) = 1.12e-5 м
степень гидролиза h = x / c = 1.12e-5 м / 0.002 м = 0.0056 (или 0.56%)
ph = -log10[h+] = -log10(1.12e-5) = 4.95

ответ: kh = 6.3e-8, h = 0.0056, ph = 4.95.

задача 5 (осадок zn(oh)2)

смешиваем zn(no3)2 и naoh. реакция zn2+ + 2oh- -> zn(oh)2(s).
осадок будет, если ионное произведение qsp = [zn2+][oh-]^2 превысит произведение растворимости ksp.
ksp(zn(oh)2) ≈ 3e-17 (из справочника).

считаем моли ионов:
n(zn2+) = 0.001 моль/л * 0.150 л = 0.00015 моль
n(oh-) = 0.012 моль/л * 0.010 л = 0.00012 моль
общий объем v = 150 мл + 10 мл = 160 мл = 0.160 л

концентрации в общем объеме (до реакции):
[zn2+] = n(zn2+) / v = 0.00015 моль / 0.160 л = 9.375e-4 м
[oh-] = n(oh-) / v = 0.00012 моль / 0.160 л = 7.5e-4 м

считаем qsp:
qsp = [zn2+] * [oh-]^2 = (9.375e-4) * (7.5e-4)^2
qsp = (9.375e-4) * (56.25e-8) = 527.34e-12 = 5.27e-10

сравниваем:
qsp (5.27e-10) > ksp (3e-17)

ответ: да, осадок zn(oh)2 выпадет.