Problematyczne zadania

[Erick]

Bo właśnie raz było takie zadanie na maturze:
InH + H2OgtIn- + H3O+
I należało podać wzór na stałą równowagi i w odpowiedzi było bez wody. Tutaj woda się nie zmienia bo H30+ to to samo co H2O + H+?

[DMchemik]

InH to pewno był wskaźnik pH. Je się stosuje w bardzo rozcieńczonych roztworach, jeśli z 55,56 mol/dm3 przereaguje 0,01 mol/dm3 to nadal mamy to samo stężenie wody, prawda?

[Erick]

Może inaczej, czy jest taka sytuacja gdy woda będą substratem musi być wpisana do wzoru na stałą równowagi? Może wtedy to zobaczę.

[DMchemik]

Tak, jeśli woda bierze udział w reakcji a nie jest przy okazji rozpuszczalnikiem.

Weźmy np. reakcję hydrolizy estrów/estryfikację. Albo np. addycję wody do alkenów.

[Erick]

OK, już rozumiem! Dziękuję bardzo.

[inqaa]

XO, XO, X, X, X, X, O, O, O, O

Patrząc na linijkę wyżej, jak być określiła ile (szczęśliwych) par było na początku?

Emmm, no 6. Czy to oznacza, że bierzemy stężenie tylko jednych cząsteczek zdysocjowanych?
Do tej pory jestem w szoku, jak można było to tak wytłumaczyć

[natek]

Pomoże ktoś?
Wodorotlenki pierwiastków bloku d nie rozpuszczają się w wodzie. Niektóre z nich roztwarzają się
w roztworach kwasów oraz zasad tworząc kompleks o liczbie koordynacyjnej 4. Można je
otrzymać między innymi w reakcji soli danego metalu z mocnym wodorotlenkiem. Przykładem
takiego wodorotlenku jest wodorotlenek chromu(III). W celu otrzymania wodorotlenku
chromu(III), do roztworu zawierającego 15,85 g chlorku chromu(III) dodano roztwór zawierający
14 g wodorotlenku sodu.
Oblicz masę osadu, otrzymanego w opisanym procesie. Wynik podaj z dokładnością do
drugiego miejsca po przecinku.

Wychodzi mi 1,72g a w odpowiedzi jest 5,15g.

[adamantan]

Emmm, no 6. Czy to oznacza, że bierzemy stężenie tylko jednych cząsteczek zdysocjowanych?

Tak, bierzemy pod uwagę tylko jedne jony (albo kationy, albo aniony). Oczywiście dla kwasu jednoprotonowego.

[fluoksetyna]

natek, w pierwszej reakcji powstaje 10,3 g osadu, a potem jeszcze ten osad reaguje z naoh bo jest w nadmiarze o 2 g, i wtedy trzeba odjąć masę osadu, który przereaguje z zasadą i utworzy kompleks.

[fluoksetyna]

CrCl3 + 3 NaOH Cr(OH)3 + 3 NaCl

Mamy 14 g NaOH, znajduje się on w nadmiarze (ustalamy to na podstawie równania) czyli przereaguje cała ilość soli, więc:

158,5 g CrCl3 - 120 g NaOH
15,85 g CrCl3 - x

x= 12 g NaOH

14g-12g = 2 g

2 g NaOH pozostają w nadmiarze i tworzą związek kompleksowy, który powoduje roztworzenie części osadu

Cr(OH)3 + NaOH Na[Cr(OH)4]

103 g Cr(OH)3 - 40 g NaOH
y - 2 g NaOH

y=5,15 g Cr(OH)3

Obliczamy ilość osadu, który pozostanie, bo przecież jego część roztworzy się w nadmiarze NaOH
10, 3 g - 5,15 g = 5, 15 g

[dmnunited]

a) Twoje proporcje sa zupelnie nieczytelne dla ludzi nieogarniajacych
b) drugie rownanie jest bledne, w sensie ta 3 przed zasada sodowa chyba przez przypadek sie tam znalazla

[natek]

fluoksetyna dzięki wielkie
dmnunited, ja ogarnęłam

Mam jeszcze takie zadanie:
W ekosystemach, gdzie występuje niedobór tlenu cząsteczkowego – takich jak bagna, mokradła,
żwacz zwierząt, obszar trawienny człowieka, czy też osady rzek i jezior – następuje beztlenowy
rozkład biomasy, którego produktem jest m.in. metan. Proces ten ilustruje szereg przedstawionych
poniżej reakcji:
C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2
CH3COOH → CH4 + CO2
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
Napisz sumaryczne równanie reakcji tego procesu.

Wg mnie powinno być C6H12O6 CH3COOH + 2CO2 + 2CH4, ale w kluczu jest: C6H12O6 3CO2 + 3CH4 i najprawdopodobniej ten 1 CO2 i 1 CH4 powstały z rozkładu kwasu octowego, ale powie mi ktoś dlaczego?

[DMchemik]

Ze względu na prośbę na PW wrzucam i tutaj pewne rozkminy".

Jeśli wody jest duży nadmiar, tak jak np przy rozcieńczonych roztworach kwasów czy zasad, to nawet jeśli powstaną jony H3O+, to wody jest taki nadmiar, że jej stężenie można uznać za stałe. Wszelakie stałe dysocjacji o których się uczycie mają rację bytu, ale tylko w silnie rozcieńczonych roztworach, powiedzmy poniżej 0,5 mol/dm3. No ew. pod 1 mol/dm3 można to podciągnąć. Zwykle obliczenia prowadzi się na roztworach 0,1-0,2 M (M to w skrócie mol/dm3). Wtedy taki roztwór to taka woda, tak jakby do wiadra wody wsypać łyżeczkę soli, to nadal można powiedzieć, że masz tam wodę albo np. zalać garnek po zupie wodą i te popłuczyny to też praktycznie woda a nie zupa.

Dla przykładu, weźmy 0,2 mol/dm3 HCl. Jest to kwas o stężeniu 0,73%, co w porównaniu z 38% czyni go prawie wodą.

Litr wody zawiera 0,2 mol HCl, kwas taki ma gęstość 1,0035 g/ml.

Zatem mamy litr kwasu o masie 1003,5 g i zawierającego 7,3 g HCl (0,2 mol) i 996,2 wody, co daje 55,28 mol/dm3 H2O.

Załóżmy, że cały kwas zdysocjował, to [H3O+]=0,2 M. Z kolei [H2O]=55,28-[H3O+]=55,08

a to oznacza, że stężenie wody spadło o 0,37%, podczas gdy HCl o 100%. Ponieważ jeśli od 100 złotych odejmiemy 37 groszy, to nadal możemy powiedzieć że mamy stówę, to w takich roztworach stężenie wody traktujemy jako stałe. Więc dla uproszczenia w stałych dysocjacji kwasów, zasad czy hydrolizie soli stężenie wody traktujemy jako stałe i wszystkie wartości tablicowe tak naprawdę to stała równowagi reakcji dysocjacji razy steżenie wody. Rzeczywista stała dysocjacji jest o ok. 55 razy niższa. Nawet Kw, czyli iloczyn jonowy wody, to stała dysocjacji wody pomnożona przez jej stężenie.

Ok, a teraz weźmy kwas 38%. Ma gęstość 1,189 g/cm3.

litr waży 1189 g, w czym jest 451,8 g HCl. wody jest 737,2 g.

Stąd w stężonym kwasie solnym mamy 40,9 M H2O i 12,38 M HCl. Załóżmy że cały kwas zdysocjował. Wtedy powstanie 12,38 M H3O+, czyli wody zostanie 28,52 M. A to oznacza, że stężenie wody spadło o ponad 30%. Jeśli od stówy odejmiemy 30 pln to chyba nie powiemy, że mamy stówę. Więc taki ubytek wyraźnie wpływa na wynik obliczeń. stałe dysocjacji dla stężonych roztworów musiałby uwzględniać stężenie wody w stanie równowagi i miałyby inne wartości.

Weźmy inną reakcję, np. hydrolizę estrów, ale prowadzoną nie w wodzie, a w jakimś organicznym, obojętnych dla tej reakcji rozpuszczalniku, niech to będzie dioksan.

Na początku mamy roztwór 1 M octanu etylu i 1 M wody. Po ustaleniu się równowagi niech nam zostanie 50% estru i wody, zatem spadek stężenia wszystkich substratów wynosi 50% więc też to wpływa na wynik bardzo znacząco, no i trzeba to uwzględnić w obliczeniach.

Takie założenia dotyczą nie tylko wody. Są inne rozpuszczalniki, które biorą udział w reakcji, ale są stosowane w takim nadmiarze, że ich stężenie jest uważane za stałe.

Weźmy też np. uproszczone prawo rozcieńczeń Ostwalda. Ma rację bytu, ale tylko w pewnych granicach wyniki są prawie zgodne z pełnym prawem Ostwalda. Niemniej jednak jakby policzyć to samo z jednej i drugiej wersji prawa Ostwalda, to wynik wyjdzie zbliżony, ale nie identyczny, odchyłki będą na poziomie ułamków procent.

Tak jak to prawo w wersji uproszczonej jest stosowane w pewnym zakresie stężeń, tak i stałe dysocjacji którymi się posługujemy są tą uproszczoną wersją rzeczywistych stałych dysocjacji i też wyniki będą dobrze odzwierciedlać rzeczywistość dopóki stężenie wody można uznać za stałe.