题目
以NH3-NH4+缓冲剂控制锌溶液的pH=10.0,对于EDTA滴定Zn2+的主反应,(1)计算[NH3]=0.10 mol·L-1,[CN-]=1.0×10-3 mol·L-1时的αZn和lgKˊZnY值。(2)若CY=CZn=0.02000 mol·L-1,求计量点时游离Zn2+的浓度[Zn2+]等于多少?(12分)
以NH3-NH4+缓冲剂控制锌溶液的pH=10.0,对于EDTA滴定Zn2+的主反应,(1)计算[NH3]=0.10 mol·L-1,[CN-]=1.0×10-3 mol·L-1时的αZn和lgKˊZnY值。(2)若CY=CZn=0.02000 mol·L-1,求计量点时游离Zn2+的浓度[Zn2+]等于多少?(12分)
题目解答
答案
解:(1) Zn2+ + Y = ZnY
=1+102.27×0.10+104.61×(0.10)2+107.01×(0.10)3+109.06×(0.10)4
=1+101.27+102.61+104.01+105.06≈105.10 (2分)
(2分)
=
+
-1=105.10+104.7-1=105.25 (1分)
=+
-1=105.25+102.4-1≈105.25 (1分)
lg
= lg
-lg- lg
=16.50-5.25-0.45=10.8 (2分)
(2)pZnSP′=
[Zn2+′]=10-6.40mol•L-1 (2分)
依 =
所以 [Zn2+]=
(2分)
解析
步骤 1：计算αZn(NH3)
根据题意，计算[NH3]=0.10 mol·L-1时的αZn(NH3)。αZn(NH3)是锌离子与氨水络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn(NH_3)}=1+{P}_{1}[NH_3]+{P}_{2}[NH_3]^2+{P}_{3}[NH_3]^3+{P}_{4}[NH_3]^4$
其中，P1、P2、P3、P4分别是锌离子与氨水络合的稳定常数。根据题目给出的数据，可以计算出αZn(NH3)的值。
步骤 2：计算αZn(CN)
根据题意，计算[CN-]=1.0×10-3 mol·L-1时的αZn(CN)。αZn(CN)是锌离子与氰离子络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn(CN)}=1+{P}_{4}[CN]^4$
其中，P4是锌离子与氰离子络合的稳定常数。根据题目给出的数据，可以计算出αZn(CN)的值。
步骤 3：计算αZn
根据题意，计算αZn。αZn是锌离子与氨水和氰离子络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn}={a}_{Zn(NH_3)}+{a}_{Zn(CN)}-1$
步骤 4：计算lgKˊZnY
根据题意，计算lgKˊZnY。lgKˊZnY是EDTA与锌离子络合的稳定常数，可以表示为：
$lgK'_{ZnY}=lgK_{ZnY}-lg{a}_{Zn}-lg{a}_{Y}$
其中，lgK_{ZnY}是EDTA与锌离子络合的稳定常数，lg{a}_{Y}是EDTA的酸效应系数。
步骤 5：计算[Zn2+]sp
根据题意，计算[Zn2+]sp。[Zn2+]sp是计量点时游离Zn2+的浓度，可以表示为：
$[Zn^{2+}]_{sp}=\sqrt{K_{ZnY}C_{Zn}C_{Y}}$
其中，K_{ZnY}是EDTA与锌离子络合的稳定常数，C_{Zn}和C_{Y}分别是锌离子和EDTA的浓度。
步骤 6：计算[Zn2+]
根据题意，计算[Zn2+]。[Zn2+]是计量点时游离Zn2+的浓度，可以表示为：
$[Zn^{2+}]=\frac{[Zn^{2+}]_{sp}}{a_{Zn}}$
根据题意，计算[NH3]=0.10 mol·L-1时的αZn(NH3)。αZn(NH3)是锌离子与氨水络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn(NH_3)}=1+{P}_{1}[NH_3]+{P}_{2}[NH_3]^2+{P}_{3}[NH_3]^3+{P}_{4}[NH_3]^4$
其中，P1、P2、P3、P4分别是锌离子与氨水络合的稳定常数。根据题目给出的数据，可以计算出αZn(NH3)的值。
步骤 2：计算αZn(CN)
根据题意，计算[CN-]=1.0×10-3 mol·L-1时的αZn(CN)。αZn(CN)是锌离子与氰离子络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn(CN)}=1+{P}_{4}[CN]^4$
其中，P4是锌离子与氰离子络合的稳定常数。根据题目给出的数据，可以计算出αZn(CN)的值。
步骤 3：计算αZn
根据题意，计算αZn。αZn是锌离子与氨水和氰离子络合的稳定常数的乘积，可以表示为：
${a}_{Zn}={a}_{Zn(NH_3)}+{a}_{Zn(CN)}-1$
步骤 4：计算lgKˊZnY
根据题意，计算lgKˊZnY。lgKˊZnY是EDTA与锌离子络合的稳定常数，可以表示为：
$lgK'_{ZnY}=lgK_{ZnY}-lg{a}_{Zn}-lg{a}_{Y}$
其中，lgK_{ZnY}是EDTA与锌离子络合的稳定常数，lg{a}_{Y}是EDTA的酸效应系数。
步骤 5：计算[Zn2+]sp
根据题意，计算[Zn2+]sp。[Zn2+]sp是计量点时游离Zn2+的浓度，可以表示为：
$[Zn^{2+}]_{sp}=\sqrt{K_{ZnY}C_{Zn}C_{Y}}$
其中，K_{ZnY}是EDTA与锌离子络合的稳定常数，C_{Zn}和C_{Y}分别是锌离子和EDTA的浓度。
步骤 6：计算[Zn2+]
根据题意，计算[Zn2+]。[Zn2+]是计量点时游离Zn2+的浓度，可以表示为：
$[Zn^{2+}]=\frac{[Zn^{2+}]_{sp}}{a_{Zn}}$