Какова концентрация ионов кобальта в растворе [Co(NH3)6]Cl3 с концентрацией 0,01 М, в котором присутствует избыток

Магнитный_Марсианин

16

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать знания о химических равновесиях и расчетах концентрации ионов в растворах.

Первым шагом будет записать уравнение реакции, описывающей диссоциацию соединения \([Co(NH_3)_6]Cl_3\) в водном растворе:

\[[Co(NH_3)_6]Cl_3 \rightleftharpoons [Co(NH_3)_6]^{3+} + 3Cl^-\]

Следующим шагом будет записать выражение для константы равновесия данной реакции:

\[K = \frac{[Co(NH_3)_6]^{3+} \cdot [Cl^-]^3}{[Co(NH_3)_6]Cl_3}\]

Мы знаем, что \([Co(NH_3)_6]Cl_3\) имеет начальную концентрацию 0,01 М, а аммиак имеет концентрацию 2 Моль/л. Так как аммиак является избыточным реагентом, его концентрация останется практически неизменной, и мы можем считать, что концентрация ионов NH3 также равна 2 Моль/л.

Для нахождения концентрации ионов Co(NH3)6^3+ рассмотрим стехиометрию реакции: одна молекула \([Co(NH_3)_6]Cl_3\) диссоциирует на одну молекулу иона Co(NH3)6^3+ и три молекулы ионов Cl^-.

Пусть концентрация иона Co(NH3)6^3+ равна x Моль/л. Тогда концентрация ионов Cl^- будет равна 3x Моль/л.

Теперь мы можем записать выражение для константы равновесия, используя полученные значения:

\[K = \frac{x \cdot (3x)^3}{0.01 - x}\]

Для решения этого уравнения мы можем предположить, что концентрация ионов Co(NH3)6^3+ будет маленькой по сравнению с начальной концентрацией 0.01 М и пренебречь ею в знаменателе.

\[6.0 \times 10^{-10} = \frac{x \cdot (3x)^3}{0.01}\]

Теперь решим это уравнение. Сокращая на 0.01 и упрощая, получим:

\[(3x)^3 = 6.0 \times 10^{-10} \times 0.01\]

\[x^3 = \frac{6.0 \times 10^{-10} \times 0.01}{27}\]

Вычисляя это, получаем:

\[x = 3.6 \times 10^{-4}\]

Таким образом, концентрация ионов Co(NH3)6^3+ в растворе составляет 3.6 × 10^-4 Моль/л.