В двух растворах находятся комплексы меди [Cu(NH3)4]2+ и [Cu(NH3)2]+ в концентрации 0,01 моль/л при избытке аммиака 0,02 моль/л. Во сколько раз различаются концентрации свободных ионов меди в этих растворах? Какая окраска растворов?
от

1 Ответ

Дано:
- Концентрация раствора [Cu(NH3)4]2+ = 0,01 моль/л
- Концентрация раствора [Cu(NH3)2]+ = 0,01 моль/л
- Концентрация аммиака (NH3) в избытке = 0,02 моль/л

Найти:
- Во сколько раз различаются концентрации свободных ионов меди (Cu2+) в этих растворах.
- Окраска растворов.

Решение:

1. Сначала определим соотношение между концентрациями свободных ионов меди в двух растворах.

Для комплекса [Cu(NH3)4]2+:

a. Уравнение равновесия:
   Cu2+ + 4NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+

   Константа равновесия (K1):
   K1 = [Cu(NH3)4]2+ / ([Cu2+][NH3]^4)

   При концентрации [Cu(NH3)4]2+ = 0,01 моль/л и [NH3] ≈ 0,02 моль/л (избыток).

   Считаем, что концентрация свободного Cu2+ будет очень мала и в растворе [Cu(NH3)4]2+ она незначительна.

   Поэтому [Cu2+] ≈ K1 / ([NH3]^4), где K1 - константа равновесия.

Для комплекса [Cu(NH3)2]+:

b. Уравнение равновесия:
   Cu2+ + 2NH3 ⇌ [Cu(NH3)2]+

   Константа равновесия (K2):
   K2 = [Cu(NH3)2]+ / ([Cu2+][NH3]^2)

   При концентрации [Cu(NH3)2]+ = 0,01 моль/л и [NH3] ≈ 0,02 моль/л (избыток).

   Поэтому [Cu2+] ≈ K2 / ([NH3]^2), где K2 - константа равновесия.

2. Сравнение концентраций свободных ионов меди:

   Для [Cu(NH3)4]2+, концентрация Cu2+ ≈ K1 / ([NH3]^4).
   Для [Cu(NH3)2]+, концентрация Cu2+ ≈ K2 / ([NH3]^2).

   Отношение концентраций свободных ионов меди в двух растворах:
   (Cu2+) [Cu(NH3)4]2+ / (Cu2+) [Cu(NH3)2]+ = (K2 / K1) * ([NH3]^2 / [NH3]^4)
   = (K2 / K1) * (1 / [NH3]^2).

   Поскольку [NH3] = 0,02 моль/л, то (1 / [NH3]^2) = 1 / (0,02)^2 = 2500.

   Значит, (Cu2+) [Cu(NH3)4]2+ / (Cu2+) [Cu(NH3)2]+ = (K2 / K1) * 2500.

3. Окраска растворов:

   Раствор [Cu(NH3)4]2+ имеет синий цвет, так как этот комплекс обладает ярко выраженным синем оттенком.

   Раствор [Cu(NH3)2]+ имеет менее интенсивный синий цвет, его окраска менее выраженная по сравнению с раствором [Cu(NH3)4]2+.

Ответ:
- Концентрации свободных ионов меди в растворах различаются в зависимости от констант равновесия (K1 и K2) и концентрации аммиака.
- Окраска раствора [Cu(NH3)4]2+ ярко синяя, [Cu(NH3)2]+ - менее интенсивно синяя.
от