ВсОШ 2025, 11 класс, №11-1
В растворе хромовая кислота ведет себя как двухосновная с = , = . В реальных растворах также протекает реакция димеризации:
Вопрос 1. Запишите краткие ионные уравнения гидролиза хромат-иона и перехода хромат-иона в дихромат-ион в кислой среде . Рассчитайте константы этих равновесий. В дальнейших расчётах используется раствор хромата натрия
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос . Рассчитайте раствора хромата натрия и раствора дихромата натрия с концентрацией моль/л .
хромата натрия (до сотых).
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
дихромата натрия (до сотых).
Вопрос . Выведите уравнение зависимости мольной доли = ) от равновесной концентрации Н+ в растворе хромата натрия в диапазоне от до . Рассчитайте величину для = . Для подкисления часто используют углекислый газ:
Мольная доля хромат-иона ( знака после запятой).
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Вопрос 4. Запишите краткое ионное уравнение подкисления раствора хромат-иона углекислым газом и рассчитайте константу равновесия этого процесса.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос . Определите, при каком давлении углекислого газа нужно проводить процесс для перевода % хромата в дихромат в растворе хромата натрия. Учитываете, что концентрация насыщенного раствора гидрокарбоната натрия в описанной системе составляет моль/л, а объём раствора в процессе не изменяется. Какой рН конечного раствора в этом случае?
Давление , бар (до сотых).
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
конечного раствора (до сотых).
Вопрос . Рассчитайте массу гидрокарбоната натрия, выпавшего в осадок, при обработке л раствора хромата натрия.
Масса осадка , г (до десятых).
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
.
, ;
,
. .
. Пересчитаем массовую долю хромата натрия в молярную концентрацию. Примем объём раствора за л. Его масса составит г. Масса хромата натрия ⋅ = г., а количество = моль, следовательно, = моль/л. По первой ступени хромовая кислота достаточно сильная поэтому вкладом формы в равновесия, протекающие в слабокислых, нейтральных и щелочных растворах, можно пренебречь. Также известно, что в щелочных растворах дихромат-ионы практически не существуют. Поэтому расчёт раствора можно проводить, используя только реакцию гидролиза . Ввиду высокой концентрации соли пренебрежём также вкладом автопротолиза. Пусть = Х моль/л, тогда = Х моль/л, а = - Х моль/л.
=
Откуда = . = . = = . (точное решение даёт величину В М растворе дихромата натрия равновесием, определяющим величину , будет следующая реакция: + + константа равновесия которой равна = = Поскольку вкладом автопротолиза вновь можно пренебречь, обозначим = моль/л, а [Н+] = моль/л. Тогда = - Х моль/л.
Откуда , моль/л, .
(более точное решение даёт аналогичный результат)
. В указанном диапазоне можно пренебречь содержанием формы в растворе. Используем две химические реакции и уравнение материального баланса по хрому.
Обозначим в полученном квадратном уравнении как А. Тогда
(смысл имеет только положительный корень)
Для , , моль/л. моль/л, .
. + $\rightleftharpoons $ + , = ,
. При травке насыщенного раствора хромата натрия с = моль/л углекислым газом получается насыщенный раствор гидрокарбоната натрия, в котором = моль/л. Если % хромата переходит в дихромат, значит, в конечном равновесном растворе = = моль/л. Превращается в дихромат = = моль/л, в результате = = = моль/л. Подставим все известные величины в :
откуда = бар (допустимо указать атм в качестве единицы измерения) рН этого раствора можно рассчитать по любому из рассмотренных ранее равновесий. Воспользуемся величиной :
Подставив известные величины в = = , получим [Н+] = моль/л, рН =
. Масса выпавшего осадка может быть рассчитана из материального баланса катионов натрия. Учитывая, что объём раствора = л, а весь натрий содержится в растворе в форме хромата, дихромата и гидрокарбоната, получим: = + ν(NaHCO3)осадка, ν(NaHCO3)осадка $-(2\cdot $ = моль. m(NaHCO3)осадка = $2.468\cdot $ г.