Задачи к разделу Дисперсные системы. Коллоидные растворы

Здесь Вы найдете основные типы задач по теме Дисперсные системы и Коллоидные растворы. Это задачи на строение коллоидных частиц (составление формулы мицеллы золя) и коагуляция золей. 

Задача 1. Какой объем 0,001 н. раствора BaCl2 надо добавить к 0,03 л 0,001 н. раствора K2CrO4, чтобы получить положительно заряженные частицы золя BaCrO4? Составьте формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат калия или фосфат калия. Поясните выбор.

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

BaCl2 + K2CrO4 = BaCrO4↓ + 2KCl

Найдем необходимый объем BaCl2 при условии, что вещества участвуют в реакции в стехиометрическом соотношении, используя «золотое правило аналитики»:

CK2CrO4·VK2CrO4 = CBaCl2·VBaCl2

Подставим в выражение известные значения:

0,001·0,03 = 0,001·VBaCl2, откуда

VBaCl2 = 0,03 л.

На поверхности образовавшегося золя адсорбируются ионы, входящие в его состав и находящиеся в растворе в избытке.

Чтобы получить «+» заряженные частицы золя BaCrO4, на его поверхности должны адсорбироваться ионы Ba2+. Таким образом, в растворе должен быть избыток BaCl2 по сравнению с K2CrO4, т.е. к 0,03 л 0,001 н. раствора K2CrO4 необходимо добавить более 0,03 л. 0,001 н. раствора BaCl2.

Т.к. частицы золя заряжены положительно, то к ним будут притягиваться отрицательно заряженные ионы Cl.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(BaCrO4)m·nBa2+, 2(n-x)Cl]2x+·2xCl

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат калия или фосфат калия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

K+Cl, K2+SO42-, K3+PO43-

Допустим, что коагуляцию золя вызывают катионы, тогда все приведенные соединения обладают одинаковым коагулирующим действием.

Если же коагуляция золя вызвана анионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион имеет наибольший заряд.

Задача 2. Золь Al(OH)3 получен при добавлении к 0,005 л 0,001 н. раствора AlCl3 0,002 л 0,0015 н. раствора NaOH. Напишите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат калия, сульфат магния или фосфат калия. Поясните выбор. 

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

AlCl3 + NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Определим количества участвующих в реакции веществ:

Сн=n/V

n(AlCl3)= Сн·V = 0,001·0,005 = 5·10-6 моль

n(NaOH)= Сн·V = 0,0015·0,002 = 3·10-6 моль

Следовательно, в избытке AlCl3, значит, ядром коллоидных частиц будут адсорбироваться Al3+ и частицы золя приобретут положительный заряд. Противоионами будут служить ионы Cl.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Al(OH)3)m·nAl3+, 3(n-x)Cl]3x+·3xCl

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат калия, сульфат магния или фосфат калия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

K+NO3, Mg2+SO42-, K3+PO43-

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают катионы, тогда наиболее сильным коагулирующим действием будет обладать сульфат магия MgSO4, т.к заряд иона магния имеет наибольшее значение.

Если же коагуляция золя вызвана анионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион имеет наибольший заряд.

Задача 3. Какой объем 0,0025 н. раствора KI надо добавить к 0,035 л 0,003 н. раствора Pb(NO3)2, чтобы получить золь PbI2, противоионы которого двигались бы в электрическом поле к аноду? Напишите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид натрия, сульфат натрия или фосфат калия. Поясните выбор.

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

2KI + Pb(NO3)2 = PbI2↓+ 2KNO3

При образовании золя PbI2, на его поверхности адсорбируются потенциалопределяющие ионы, входящие в его состав и находящиеся в растворе в избытке.

Далее, к ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы, которые компенсируют заряд твердой фазы и образуют адсорбционный слой. Противоионами будут служить, ионы, содержащиеся в растворе, но не входящие в состав агрегата.

По условию задачи, противоионы движутся к аноду, значит, они заряжены отрицательно, а потенциалопределяющие ионы будут заряжены положительно. В нашем примере, в качестве потенциалопределяющих ионов будут выступать ионы свинца. В результате, (PbI2)m с адсорбированным слоем Pb2+ приобретает положительный заряд. Противоионами служат нитрат-ионы NO3.

Таким образом, в растворе должен быть избыток Pb(NO3)2.

Применяя «золотое правило аналитики», найдем объем KI:

CKI ·VKI = CPb(NO3)2·VPb(NO3)2

Подставим в выражение известные значения:

0,0025·VKI = 0,003·0,035, откуда

VKI = 0,042 л.

Следовательно, чтобы достичь избытка Pb(NO3)2, объем VKI должен быть менее 0,042 л.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(PbI2)m·nPb2+, 2(n-x)NO3]2x+·2xNO3

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид натрия, сульфат натрия или фосфат калия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

Na+Cl, Na2+SO42-, K3+PO43-

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают катионы, тогда все приведенные соединения обладают одинаковым коагулирующим действием, т.к. все катионы имеют положительный заряд.

Если же коагуляция золя вызвана анионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион имеет наибольший заряд.

Задача 4. Золь Mg3(РО4)2 получен при добавлении к 0,015 л 0,002 н. раствора Na3PO4 0,005 л 0,004 н. раствора MgCl2. Укажите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат меди или нитрат алюминия. Поясните выбор.

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

3MgCl2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 6NaCl

Определим количества участвующих в реакции веществ:

Сн=n/V

n(Na3PO4)= Сн·V = 0,002·0,015 = 0,00003 моль

n(MgCl2)= Сн·V = 0,004·0,005 = 0,00002 моль

 

Как видно из расчетов, в избытке Na3PO4, значит, в качестве потенциалопределяющих ионы, т.е. ионов, входящие в его состав и находящиеся в растворе в избытке, выступают PO43-.

Далее, к ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы, которые компенсируют заряд твердой фазы и образуют адсорбционный слой. Противоионами будут служить, ионы, содержащиеся в растворе, но не входящие в состав агрегата – Na+

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Mg3(PO4)2)m·nPO43-, 3(n-x)Na+]3x-·3xNa+

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат меди или нитрат алюминия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

K+Cl, Cu2+SO42-, Al3+(NO3)3

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают катионы, тогда наибольшим коагулирующим действием обладает нитрат алюминия Al(NO3)3, т.к. ион Al3+ имеет наибольший заряд.

Если же коагуляция золя вызвана анионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать сульфат меди CuSO4, т.к. сульфат-ион имеет наибольший заряд.

Задача 5. Золь Zn(OH)2 получен при взаимодействии растворов КОН и ZnCl2. Составьте формулу мицеллы золя, если противоионы движутся в электрическом поле к катоду. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: ацетат калия, сульфат никеля или сульфат хрома. Поясните выбор. 

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

2KOH + ZnCl2 = Zn(OH)2↓+ 2KCl

 

При образовании золя Zn(OH)2, на его поверхности адсорбируются потенциалопределяющие ионы, входящие в его состав и находящиеся в растворе в избытке.

Далее, к ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы, которые компенсируют заряд твердой фазы и образуют адсорбционный слой. Противоионами будут служить, ионы, содержащиеся в растворе, но не входящие в состав агрегата.

По условию задачи, противоионы движутся к катоду, значит, они заряжены положительно, а потенциалопределяющие ионы будут заряжены отрицательно.

В нашем примере, в качестве потенциалопределяющих ионов будут выступать гидроксид-ионы. В результате, (Zn(OH)2)m с адсорбированным слоем OH приобретает отрицательный заряд.

Противоионами служат ионы K+.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Zn(OH)2)m·nOH, (n-x)K+]x-·xK+

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: ацетат калия, сульфат никеля или сульфат хрома. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

CH3COOK+, Ni2+SO42-, Cr23+(SO4)3

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают анионы, тогда наибольшим коагулирующим действием обладают сульфат никеля NiSO4 и сульфат хрома Cr2(SO4)3.

Если же коагуляция золя вызвана катионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать сульфат хрома Cr2(SO4)3, т.к. ион хрома имеет наибольший заряд.

Задача 6. Золь Ag2S получен при добавлении к 0,015 л 0,003 н. раствора Na2S 0,035л  0,0005 н. раствора AgNO3. Напишите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат цинка или фосфат калия. Поясните выбор.

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

Na2S + 2AgNO3 = Ag2S↓ + 2NaNO3

Определим количества участвующих в реакции веществ:

Сн=n/V

n(Na2S)= Сн·V = 0,003·0,015 = 0,000045 моль

n(AgNO3)= Сн·V = 0,0005·0,035 = 0,0000175 моль

 

Как видно из расчетов, в избытке находится Na2S, значит, в качестве потенциалопределяющих ионы, т.е. ионов, входящие в его состав и находящиеся в растворе в избытке, выступают S2-.

Далее, к ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы, которые компенсируют заряд твердой фазы и образуют адсорбционный слой.

Противоионами будут служить, ионы, содержащиеся в растворе, но не входящие в состав агрегата – Na+

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Ag2S)m·nS2-, 2(n-x)Na+]2x-·2xNa+

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат цинка или фосфат калия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

K+Cl, Zn2+SO42-, K3+(PO4)3-

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают анионы, тогда наибольшим коагулирующим действием обладают фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион PO43- имеет наибольший заряд.

Если же коагуляция золя вызвана катионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать сульфат цинка ZnSO4, т.к. ион цинка Zn2+ имеет наибольший заряд.

Задача 7. Золь Fe(OH)3 получен смешиванием равных объемов 0,0001 н. раствора KOH и 0,00015 н. раствора FeCl3. Укажите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат свинца, сульфат марганца или фосфат калия. Поясните выбор.

Показать решение »

Решение.

Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

3KOH + FeCl3 = Fe(OH)3↓+ 3KCl

 

По условию задачи объемы смешиваемых растворов равны, поэтому в избытке будет находиться вещество с наибольшей концентрацией, т.е. хлорид железа FeCl3.

Таким образом, в качестве потенциалопределяющих ионы, т.е. ионов, входящих в состав ядра и находящиеся в растворе в избытке, выступают Fe3+.

Далее, к ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы, которые компенсируют заряд твердой фазы и образуют адсорбционный слой.

Противоионами будут служить, ионы, содержащиеся в растворе, но не входящие в состав агрегата – Cl.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Fe(OH)3)m·nFe3+, 3(n-x)Cl]3x+·3xCl

 

Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат свинца, сульфат марганца или фосфат калия. Поясните выбор.

Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. По правилу Шульца-Гарди коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

Pb2+(NO3)2, Мn2+SO42-, K3+(PO4)3-

 

Допустим, что коагуляцию золя вызывают анионы, тогда наибольшим коагулирующим действием обладают фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион PO43- имеет наибольший заряд.

Если же коагуляция золя вызвана катионами, то более сильным коагулирующим действием будут обладать нитрат свинца Pb(NO3)2 и сульфат марганца МnSO4, т.к. ионы свинца Pb2+ и марганца Мn2+ имеют наибольший заряд, по сравнению с  ионом K+