Предыдущая задача Содержание Следующая задача 38-ая Международная Химическая Олимпиада
Тренировочные задачи

Задача 12. Растворимость в буферных растворах

Биохимические реакции протекают в растворах постоянной кислотности: например, значение pH крови составляет 7.4 и поддерживается буферным действием карбонатов, фосфатов и белков. Многие лабораторные реакции также проводятся в буферных растворах. В данной задаче мы рассмотрим влияние буферных растворов на равновесие между раствором и осадком малорастворимого вещества.

12-1. В 100 мл воды (25 оC) растворяется 440 мл сероводорода при стандартных условия. Рассчитайте молярную концентрацию насыщенного раствора H2S. Изменением объёма воды пренебречь.

12-2. При непрерывном пропускании H2S через 0.010 М раствор FeCl2 устанавливается равновесие. Константы соответствующих равновесий:

            Ksp(FeS) = [Fe2+][S2–] = 8.0 x 10 –19 при 25 oC                (1)

            K1 = [H+][HS] / [H2S] = 9.5 x 10–8                                                  (2)

            K2 = [H+][S2–] / [HS] = 1.3 x 10–14                                  (3)

            Kw = [H+][OH] = 1 x 10–14                                                   (4)

Уравнение электронейтральности имеет вид:

            [H+] + 2[Fe2+] = [Cl] + [OH] + [HS] + 2[S2–]                   (5)

Выделите слагаемые в уравнении (5), которыми можно пренебречь при расчете [H+] и [Fe2+]. Как нужно изменить рН раствора для повышения растворимости FeS? Как изменение pH на единицу влияет на концентрацию Fe2+?

12-3. Как нужно изменить pH раствора, чтобы концентрация Fe2+  снизилась от 0.010 M до 1.0 x 10–8 M?

12-4. Для снижения концентрации Fe2+ до 1.0 x 10–8 M добавили ацетатный буфер (HOAc / NaOAc). Для приготовления буферного раствора использовали уксусную кислоту с начальной концентрацией 0.1 М. Какова должна быть начальная концентрация ацетата натрия, учитывая повышение кислотности при осаждении сульфида (Fe2+ + H2S → FeS(тв.) + 2H+)? Константа кислотности уксусной кислоты при 25 oC равна 1.8 x 10–5.

12-5. Чему равен pH буфера до пропускания сероводорода и выпадения осадка?


Ответ

12-1.      0.20 М.

12-2.      [Fe2+] изменяется в 100 раз.

12-3.      4.75.

12-4.      0.143 М.

12-5.      4.90