Для решения данной задачи, нам необходимо знать связь между константой диссоциации слабого однокислотного основания и pH раствора.
Константа диссоциации (K осн.) слабого однокислотного основания связана с pH раствора следующим образом:
K осн. = (OH⁻) * (H₃О⁺) / (Основание)
где (OH⁻) - концентрация гидроксидных ионов, (H₃О⁺) - концентрация ионов водорода (по совместительству кислотных ионов), а (Основание) - концентрация основания.
Теперь применим данную формулу к нашему случаю.
У нас есть раствор, содержащий 0,1 моль/л слабого однокислотного основания и 0,1 моль/л хлористой соли этого основания.
Обозначим концентрации основания и его соли, соответственно, как [B] и [S].
Тогда из условия задачи, [B] = 0,1 моль/л и [S] = 0,1 моль/л.
Также, искомый pH раствора обозначим как pH.
Теперь вспомним, что слабое основание диссоциирует в водном растворе следующим образом:
B + H₂O ↔ BH⁺ + OH⁻
При этом, константа диссоциации K осн. = (BH⁺) * (OH⁻) / (B)
В данной задаче у нас имеется хлористая соль основания, что означает, что ее ионы разделяются в растворе:
S ↔ S⁺ + Cl⁻
Таким образом, концентрации ионов будут равны [S⁺] = 0,1 моль/л и [Cl⁻] = 0,1 моль/л.
Также, ионы гидроксида (OH⁻) появляются при диссоциации слабого однокислотного основания.
Теперь применим принцип сохранения концентрации заряженных частиц:
[OH⁻] = [BH⁺] + [S⁺] = [BH⁺] + [Cl⁻]
В предыдущем уравнении у нас есть только одна неизвестная - концентрация ионов водорода [BH⁺]. Поэтому мы можем выразить [BH⁺] через остальные известные величины.
Теперь мы можем воспользоваться выражением для константы диссоциации, чтобы выразить [OH⁻]:
1) Структуры валентных электронных слоев выражаются формулами, которые указаны на листе задания. Давайте рассмотрим каждую формулу по отдельности:
а) 4s²4p²: эта формула соответствует атому кислорода (O). Кислород имеет порядковый номер 8 и принадлежит к электронной группе 16 (кислородные группы) и периоду 2.
б) 5d⁴6s²: эта формула соответствует атому свинца (Pb). Свинец имеет порядковый номер 82 и принадлежит к электронной группе 14 (углеродные группы) и периоду 6.
в) 4s¹: эта формула соответствует атому лития (Li). Литий имеет порядковый номер 3 и принадлежит к электронной группе 1 (щелочные металлы) и периоду 2.
2) Координационная связь или донорно-акцепторная связь - это взаимодействие между центральным ионом и лигандами. Центральный ион является акцептором электронной пары, а лиганды - донорами электронной пары.
Строение комплекса [Zn(NH3)4]2+: в данном комплексе центральным ионом является ион цинка (Zn2+), а лигандами являются аммиачные молекулы (NH3). Электронные формулы комплекса могут быть записаны следующим образом:
[Zn(NH3)4]2+
В данном случае цинк образует координационную связь с четырьмя молекулами аммиака, поэтому их электронные формулы замещаются вокруг иона цинка. Цинк является акцептором электронной пары, а аммиак - донором.
Метод валентных связей (ВС) объясняет тетраэдрическое строение данного иона следующим образом. Цинк в основном состоянии имеет электронную конфигурацию [Ar]3d104s2. В ионе Zn2+ два электрона из s-подуровня переносятся на d-подуровень, чтобы сформировать полностью заполненную d-орбиталь, а электроны из d-подуровня участвуют в образовании координационных связей с аммиачными молекулами.
3) Высшая и низшая степени окисления, проявляемые молибденом, йодом и цирконием, зависят от того, какие электроны валентного слоя могут быть потеряны или получены данными элементами.
Молибден может проявлять степени окисления +2, +3, +4, +5 и +6. Например, MoO3 представляет Mo в степени окисления +6.
Йод может проявлять степени окисления -1, +1, +3, +5 и +7. Например, HIO4 представляет йод в степени окисления +7.
Цирконий может проявлять степени окисления +2, +3 и +4. Например, ZrO2 представляет Zr в степени окисления +4.
Формулы соединений, соответствующих этим степеням окисления, и их структурные формулы могут быть различными и зависят от типа атомов, с которыми эти элементы образуют соединение. В данном случае, чтобы определить эти формулы, нам необходима дополнительная информация и конкретные соединения, с которыми молибден, йод и цирконий реагируют.
Константа диссоциации (K осн.) слабого однокислотного основания связана с pH раствора следующим образом:
K осн. = (OH⁻) * (H₃О⁺) / (Основание)
где (OH⁻) - концентрация гидроксидных ионов, (H₃О⁺) - концентрация ионов водорода (по совместительству кислотных ионов), а (Основание) - концентрация основания.
Теперь применим данную формулу к нашему случаю.
У нас есть раствор, содержащий 0,1 моль/л слабого однокислотного основания и 0,1 моль/л хлористой соли этого основания.
Обозначим концентрации основания и его соли, соответственно, как [B] и [S].
Тогда из условия задачи, [B] = 0,1 моль/л и [S] = 0,1 моль/л.
Также, искомый pH раствора обозначим как pH.
Теперь вспомним, что слабое основание диссоциирует в водном растворе следующим образом:
B + H₂O ↔ BH⁺ + OH⁻
При этом, константа диссоциации K осн. = (BH⁺) * (OH⁻) / (B)
В данной задаче у нас имеется хлористая соль основания, что означает, что ее ионы разделяются в растворе:
S ↔ S⁺ + Cl⁻
Таким образом, концентрации ионов будут равны [S⁺] = 0,1 моль/л и [Cl⁻] = 0,1 моль/л.
Также, ионы гидроксида (OH⁻) появляются при диссоциации слабого однокислотного основания.
Теперь применим принцип сохранения концентрации заряженных частиц:
[OH⁻] = [BH⁺] + [S⁺] = [BH⁺] + [Cl⁻]
В предыдущем уравнении у нас есть только одна неизвестная - концентрация ионов водорода [BH⁺]. Поэтому мы можем выразить [BH⁺] через остальные известные величины.
Теперь мы можем воспользоваться выражением для константы диссоциации, чтобы выразить [OH⁻]:
K осн. = (BH⁺) * (OH⁻) / (B)
K осн. = ([OH⁻] + [BH⁺]) * (OH⁻) / (B) (подставляем [OH⁻] = [BH⁺] + [Cl⁻])
K осн. = (2[BH⁺] + [Cl⁻]) * [BH⁺] / (B)
Таким образом, наши известные концентрации ионов и слабого основания мы можем использовать для вычисления константы диссоциации K осн..
K осн. = (2 * [BH⁺] + [Cl⁻]) * [BH⁺] / 0,1 моль/л
Далее, чтобы вычислить pH раствора, нам необходимо знать концентрацию ионов водорода.
Так как мы знаем, что pH = -log([H₃О⁺]), то нам необходимо найти [H₃О⁺] (или [BH⁺]), чтобы использовать эту формулу.
Для того, чтобы найти [BH⁺], мы можем решить квадратное уравнение, используя изначальное уравнение диссоциации слабого однокислотного основания.
B + H₂O ↔ BH⁺ + OH⁻
По формуле для константы диссоциации К осн., K осн. = (BH⁺) * (OH⁻) / (B)
Подставляем известные значения, получаем уравнение:
10⁻³ = (x)² / 0,1 (x - [BH⁺])
Решаем данное квадратное уравнение, используя методы решения квадратных уравнений (например, дискриминант или решение через формулу):
x² = 10⁻³ * 0,1 (умножаем обе части на 0,1)
x² = 10⁻⁴
x = √10⁻⁴ (извлекаем корень)
Таким образом, [BH⁺] = √10⁻⁴
Теперь мы можем использовать найденное значение [BH⁺], чтобы вычислить pH раствора.
pH = -log([H₃О⁺]) (так как [H₃О⁺] эквивалентно [BH⁺])
pH = -log(√10⁻⁴)
Итак, давайте вычислим значение этого выражения:
pH = -log(√10⁻⁴)
pH = -log(10⁻²)
pH = -(-2) (так как log(10⁻²) = -2)
pH = 2
Таким образом, pH раствора, содержащего 0,1 моль/л слабого однокислотного основания и 0,1 моль/л хлористой соли этого основания, равен 2.
Ответ: Б. 3