Общая химия

20. Возможная причина растворения в образовании менее растворимого осадка, ПР которого меньше. PbJ2 не растворится в NaJ и Pb(NO3)2 , т.к. в данных случаях не возникают условия для связывания ионов насыщенного раствора. Образование осадков возможно при добавлении NaCl и Na2CO3 . Выпишем ПР возможных осадков из приложения таблица 5.

ПРPbCO3 ПРPbJ2

Схема поведения осадка:

Уравнение реакции:

PbJ 2 Na 2CO3 PbCO3 2NaJ .

Ионы насыщенного раствора связываются с образованием осадка, ПР которого меньше. Гетерогенное равновесие смещается

вправо. Осадок PbJ2 переходит в осадок PbCO3.

Правильный ответ: 2.

21. При добавлении K2CO3, Na2C2O4, KF произойдет образование осадков, ПР которых меньше.

ПРCaSO4 6,1 10 5; ПРСаСО3 4,8 10 9; ПРСаС2О4 2,3 10 9;

ПРCaF2 4,0 10 7. Гетерогенное равновесие не сместится толь-

ко при добавлении Ca(NO3)2 , т.к. в данном случае не образуется малорастворимого соединения. Правильный ответ: 2.

22. Осадок Ni(OH)2 не будет растворяться в NaOH, т.к. это основание, а не амфотерный гидроксид. В Ni(NO3)2 данный оса-

док также не будет растворяться, т.к. продуктами реакции с добавленным к осадку раствору соли будут сильные электролиты, и связывание ионов насыщенного раствора не произойдет.

251

В случае добавления раствора Na2CO3 возможно образование осадка. Сравним значения ПР:

ПРNi (OH )2 ПРNiCO3 .

NiCO3 более растворимое вещество. Связывание ионов насы-

щенного раствора не произойдет. А вот в НС1 гидроксид никеля растворится.

Схема поведения осадка:

Уравнение реакции: Ni(OH)2 2HCl NiCl2 2H2O.

Ионы насыщенного раствора связываются с образованием слабого электролита – воды. Гетерогенное равновесие смещается

вправо. Осадок Ni(OH)2 растворяется в соляной кислоте.

Правильный ответ 3.

23. Охарактеризуем константами диссоциативного типа все вещества, участвующие в равновесии: иодид серебра и уксусную кислоту:

AgI(тв) ↔ Ag+ + I– (насыщ р-р);

ПР(AgI) = 1,5·10-16

CH3COOH ↔ H+ + CH3COO–;

K(CH3COOH ) = [H+] ·[CH3COO-]/[ CH3COOH]=1,74·10–5

Запишем уравнения реакций взаимодействия иодида серебра с уксусной кислотой.

AgI (тв) + CH3COOH CH3COOAg + HI

AgI (тв) + CH3COOH Ag+ +CH3COO– + H+ + I-

Запишем общую константу совмещенного равновесия для реак-

ции исходя из определения.

Кравн= ПР(AgI)·.К(CH3COOH ) = 1,5·10-16·1,74 · 10-5=2,61 · 10-21

Kравн < 1 и Kравн < 1·10–5 иодид серебра в уксусной кислоте не растворяется, равновесие невозможно протекает только обрат-

ная реакция. Правильный ответ 2.

252

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ VIII. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ

1. Чем полярнее жидкость, тем больше у нее поверхностное натяжение. Из рассмотренных жидкостей наибольшую полярность

ного радикала полярность жидкости уменьшается, и поверхностное натяжение увеличивается.

Среди указанных ответов есть раствор КСl, имеется в виду водный раствор хлорида калия. КСl по своей способности изменять поверхностное натяжение относится к ПИАВ (поверхностноинактивным веществам) и увеличивает σ воды. Т.о. вещества располагаются в ряд: σС Н ОН σC H OH σH O σKCl р-р.

наибольшее значение σ имеет раствор КС1.

Правильный ответ: 3

2. Факторы, от которых зависит σ:

температура;

природа жидкости;

наличие примесей;

природа граничащих фаз. Факторы, от которых не зависит σ:

масса жидкости;

объем жидкости;

площадь поверхности жидкости;

количество вещества жидкости.

Если взять одну и ту же жидкость различного объема (1 мл, 1 л, 1 м3 и т.д.) ее σ при этом не изменится. Правильный ответ: 2

3. ПАВ – поверхностно-активные вещества – уменьшают поверхностное натяжение той жидкости, к которой добавлены. Эти вещества обычно дифильные по своей природе, т.е. их молекулы состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной.

253

гидрофобнаягидрофильная часть часть

ная часть – углеводородный радикал – содержит неполярные или малополярные связи С–С; С–Н. Гидрофильная часть – карбоксильная группа – содержит сильно электроотрицательные атомы О, которые поляризуют связь.

ПАВ – это обычно вещества органические, хотя обратное утверждение неверно. Не все органические вещества являются ПАВ.

ПИАВ – поверхностно-инактивные вещества. Увеличивают σ той жидкости, к которой добавлены. Обычно это вещества неорганические: минеральные кислоты, щелочи, соли.

NH3PO4,K2CO3, NH4NO3 – это неорганические соли –

ПИАВ.

Среди приведенных веществ к ПАВ относится только стеарат натрия (Na-мыло) C17H35COONa .

Правильный ответ 3.

4. NH4Cl, Na3PO4 ,(NH4 )2 HPO4 – неорганические соли, уве-

личивают поверхностное натяжение мочи, по своей поверхностной активности относятся к ПИАВ. Соли желчных кислот – ПАВ, органические дифильные вещества. Правильный ответ 1.

5. Правильный ответ: добавка ПИАВ увеличивает поверхностное натяжение воды. Следовательно, σр ра σH O .

Правильный ответ 3

6.Правильный ответ: поверхностное натяжение σ – это избыточная поверхностная энергия единицы площади поверхности. Ключевое слово – энергия. Правильный ответ 1.

7.При увеличении длины углеводородного радикала увеличивается гидрофобная часть молекулы, поверхностное натяжение снижается, а поверхностная активность вещества увеличивается в 3-3,5 раза. Правильный ответ 1.

254

8. Правило Дюкло-Траубе характеризует адсорбцию ПАВ. Рис. 1 содержит изотерму σ и ПАВ (С3Н7ОН) и ПИАВ (NaCl).

Рис. 2 показывает изменение поверхностного натяжения веществ, не относящихся к одному гомологическому ряду. Рис. 3 – изотермы поверхностного натяжения расположены неправильно: чем длиннее углеводородный радикал, тем ниже и круче идет изотерма. Только рис. 4 соответствует правилу ДюклоТраубе: вещества относятся к одному гомологическому ряду, и графики располагаются в нужном порядке.

Правильный ответ 4.

9. Величина адсорбции на поверхности жидкой фазы рассчиты-

10. Проанализируем знак адсорбции ПАВ по изотерме поверхностного натяжения.

Выберем две концентрации С1и

С2 так, чтобы С2 C1 . Т.к. с увеличением концентрации ПАВ

σ уменьшается, то 2 1. Оп-

255

ределим знак поверхностной активности:

Следовательно, величина адсорбции принимает только положительные значения. Это возможно на рис. 1 и 2, но рис. 2 не отражает, что при образовании мономолекулярного слоя наблюдается насыщение – предельная адсорбция, как на рис. 1, когда предельному насыщению соответствует прямая часть графика, параллельная оси Х.

Правильный ответ 1.

11. Соли желчной кислоты – ПАВ, снижающие поверхностное натяжение, значит, зависимость поверхностного натяжения мочи от концентрации солей желчных кислот можно представить следующим образом:

256

Нанесем на график σ мочи в норме: 57-68, проведем линию до графика и опустим перпендикуляр на ось Х. Получим отрезок, где содержание желчи в норме. Если желчи будет меньше нормы, то поверхностное натяжение должно быть больше N, если содержание в моче солей желчной кислоты повышенное, то σ должно быть меньше нормы.

σ= 78 или 71 Эрг/ см2 , σ больше нормы, значит содержание желчи пониженное.

σ= 63 Эрг/ см2 , σ в норме, содержание желчи в норме.

σ= 53 Эрг/ см2 , σ меньше нормы, содержание желчи повы-

шенное. Правильный ответ 4.

12. Величина адсорбции на твердых сорбентах рассчитывается по уравнению Лэнгмюра. Для адсорбции из растворов:

уравнение – это уравнение Гиббса для расчета адсорбции на поверхности жидкости. Правильный ответ 1.

13. Молекулярная адсорбция подчиняется правилу Ребиндера. Адсорбция максимальна в том случае, если полярность адсорбента лежит между полярностью адсорбтива и растворителя. Адсорбция протекает по принципу подобное адсорбируется на подобном.

Мел – адсорбент полярный – соединение с ионным типом связи. Дифильный адсорбтив адсорбируется на полярном сорбенте своей полярной частью (полярная часть изображается о), поэтому в схеме адсорбции дифильное вещество ориентировано своей полярной частью к адсорбенту: .

Неполярный растворитель ( | ) не имеет сродства к полярному адсорбенту.

Схема адсорбции полностью:

257

16. Речь идет об адсорбции из спиртового раствора адсорбтива. Растворитель-спирт ( ) и адсорбтив ( ) - оба дифильные вещества – имеют сродство друг к другу, поэтому в растворе образуют сольват ( ). Кроме того, идет конкуренция за место на адсорбенте между адсорбтивом и растворителем: .

Дифильные вещества адсорбируются своей полярной частью. Адсорбция неполная. Схема не подчиняется правилу Ребиндера. Схема адсорбции полностью:

17. Уголь – адсорбент неполярный. Обе причины неполной адсорбции налицо: 1) сродство растворителя и адсорбтива (в рас-

растворителя и адсорбтива (оба дифильных вещества адсорбируются своей неполярной частью: ).

Схема адсорбции полностью:

18. Дана смесь твердых веществ: ; - дифильное вещество; | - неполярное вещество. Сначала вещества нужно растворить. Подбор растворителя осуществляется по принципу – подобное растворяется в подобном. Оба вещества имеют неполярную часть, значит, их можно растворить в неполярном растворителе

– бензоле. Составим часть схемы адсорбции:

Подберем правило Ребиндера для дифильного адсорбтива: неполярный растворитель – малополярный адсорбтив – полярный

259

адсорбент. Значит, в качестве адсорбента нужно взять мел. Схема адсорбции полностью:

Из смеси дифильного и неполярного веществ на меле адсорбируется только дифильное своей полярной частью.

Правильный ответ 4.

19. Правильный ответ: PbSO4 - полярный адсорбент. На нем

избирательно адсорбируются, согласно первому правилу Пане- та-Фаянса, ионы, которые достраивают кристаллическую решетку сорбента. Из всех представленных веществ только

Na2SO4 содержит ионы SO24 , входящие в кристаллическую

решетку адсорбента PbSO4 . Правильный ответ 1.

20. По первому правилу Панета-Фаянса на поверхности сорбента BaSO4 адсорбируются те ионы, которые входят в

состав кристаллической решетки сорбента. Это либо

ионы Ba2 , либо SO24 . Эти ионы в первую очередь

должны окружать адсорбент. Поверхность приобретает заряд.

По второму правилу на заряженной поверхности сорбента могут дополнительно поглощаться ионы противоположного знака - противоионы:

Правильный ответ 2.

260