Графические и табличные задачи

9 заданий

Кривые осаждения и титрования

Масса осадка — объём осадителя: линейный рост до точки эквивалентности, затем плато. Излом даёт количество определяемого иона; высота плато — массу осадка. Если осадок частично растворяется в избытке реагента (амфотерные гидроксиды, AgCl в избытке хлорида), после максимума кривая идёт вниз — отношение объёмов «до максимума» и «до растворения» даёт стехиометрию (\(\ce{Al^3+}\) + NaOH: 3 : 4).

Кривые титрования: скачок — точка эквивалентности; две ступени — многоосновная кислота или смесь. Для \(\ce{H3PO4}\) щёлочью: первая точка при \(V_1\), вторая при \(2V_1\) (третья ступень в воде не видна). Для смеси HCl + \(\ce{H3PO4}\) первая точка при \(V_1 = V(\ce{HCl}) + V(\text{1-я ст.})\), а расстояние между точками — только фосфорная.

edit_noteАлюминий и щёлочь по графику

Масса осадка растёт до 15,0 мл 1,00 М NaOH, затем падает до нуля при 20,0 мл. Максимум: \(n(\ce{Al^3+}) = 15{,}0/3 = 5{,}0\) ммоль; растворение: ещё 5,0 мл — \(\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\), тоже 5,0 ммоль. Сходится.

boltКаждому участку — уравнение

Разметьте график: «до излома идёт реакция 1», «после — реакция 2». Тогда числа на осях сразу превращаются в количества.

Кривые растворимости

Растворимость обычно выражают в граммах вещества на 100 г воды. При охлаждении насыщенного раствора выпадает разность растворимостей (на ту же массу воды):

\[m_\text{крист} = m_\text{воды}\cdot\dfrac{s_1 - s_2}{100}.\]

Массу воды находят из массы раствора: \(m_\text{воды} = m_\text{р-ра}\cdot\dfrac{100}{100 + s_1}\).

Кристаллогидраты сложнее: вместе с солью в кристаллы уходит и вода — масса раствора уменьшается сильнее. Тогда составляют баланс по безводной соли.

edit_noteНитрат калия

Растворимость \(\ce{KNO3}\): 110 г при 60 °C, 31,6 г при 20 °C. 210 г насыщенного раствора содержат 100 г воды и 110 г соли; при охлаждении выпадет \(110 - 31{,}6 = 78{,}4\) г. Перекристаллизация нитрата калия очищает его: примеси с плавной кривой растворимости (NaCl) остаются в растворе.

boltНаклон кривой

Чем круче кривая растворимости, тем выгоднее перекристаллизация охлаждением (\(\ce{KNO3}\)). Для веществ с пологой кривой (NaCl) кристаллизуют упариванием.

Термические кривые и таблицы

Ступени термогравиметрии (урок 225): для каждой ступени \(\Delta M = M_0\cdot\Delta m/m_0\) — молярная масса ушедшей частицы (18 — вода, 44 — \(\ce{CO2}\), 28 — CO, 32 — \(\ce{O2}\), 80 — \(\ce{SO3}\)). Промежуточное плато — устойчивый промежуточный продукт.

Таблицы данных (например, объём газа от времени, масса продукта от количества реагента) обрабатывают так же: ищут участки линейности, изломы и плато; строят график, если отношения не видны сразу.

edit_noteКристаллогидрат хлорида бария

\(\ce{BaCl2*2H2O}\) (244,26) при нагревании теряет 14,75 % массы в одну ступень: \(244{,}26\cdot0{,}1475 = 36{,}0\) — две молекулы воды. Хлорид бария не гидролизуется (в отличие от \(\ce{MgCl2*6H2O}\), урок 168), поэтому остаток — чистый \(\ce{BaCl2}\).

boltПроверка ступени

Если \(\Delta M\) не совпадает ни с одной простой молекулой, возможно, в ступени уходят сразу две частицы (например, вода и HCl при гидролизе) — подбирайте сумму.

push_pinГлавное

Характерные точки: излом кривой «масса осадка — объём осадителя» — точка эквивалентности; скачок pH — точка эквивалентности, середина буферного участка — pH = \(pK_a\); две ступени — двухосновная кислота или смесь; ступень ТГ — отщепление группы (по \(\Delta m\) находят её молярную массу); кривая растворимости — масса кристаллов при охлаждении \(m = m_\text{воды}(s_1 - s_2)/100\). Отношения объёмов между точками дают стехиометрию (например, \(\ce{H3PO4}\): \(V_2 = 2V_1\); \(\ce{Na2CO3}\): две равные ступени). Совместите график с уравнениями: каждый участок — своя реакция.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.