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.

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.

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.

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.

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.

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.

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