Svaralykill

Kafli 15

(a) AgI(s) ⇌ Ag⁺(aq) + I⁻(aq); [Ag⁺] = x og [I⁻] = x. (b) CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq); [Ca²⁺] = x og [CO₃²⁻] = x. (c) Mg(OH)₂(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq); [Mg²⁺] = x og [OH⁻] = 2x. (d) Mg₃(PO₄)₂(s) ⇌ 3Mg²⁺(aq) + 2PO₄³⁻(aq); [Mg²⁺] = 3x og [PO₄³⁻] = 2x. (e) Ca₅(PO₄)₃OH(s) ⇌ 5Ca²⁺(aq) + 3PO₄³⁻(aq) + OH⁻(aq); [Ca²⁺] = 5x, [PO₄³⁻] = 3x og [OH⁻] = x.

Engin breyting verður. Fast efni hefur virknina 1 hvort sem lítið eða mikið er af því.

Vita þarf leysni silfurbromíðs við nýja hitastigið. Venjulega eykst leysnin og eitthvað af fasta silfurbromíðinu leysist upp.

CaF₂, MnCO₃ og ZnS

(a) LaF₃(s) ⇌ La³⁺(aq) + 3F⁻(aq); K_sp = [La³⁺][F⁻]³. (b) CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq); K_sp = [Ca²⁺][CO₃²⁻]. (c) Ag₂SO₄(s) ⇌ 2Ag⁺(aq) + SO₄²⁻(aq); K_sp = [Ag⁺]²[SO₄²⁻]. (d) Pb(OH)₂(s) ⇌ Pb²⁺(aq) + 2OH⁻(aq); K_sp = [Pb²⁺][OH⁻]².

11.

(a) 1,77 $\times ⁠$ 10⁻⁷; (b) 1,6 $\times ⁠$ 10⁻⁶; (c) 2,2 $\times ⁠$ 10⁻⁹; (d) 7,91 $\times ⁠$ 10⁻²²

13.

(a) 2 $\times ⁠$ 10⁻² M; (b) 1,5 $\times ⁠$ 10⁻³ M; (c) 2,27 $\times ⁠$ 10⁻⁹ M; (d) 2,2 $\times ⁠$ 10⁻¹⁰ M

15.

(a) 6,4 $\times ⁠$ 10⁻⁹ M = [Ag⁺], [Cl⁻] = 0,025 M. Athugun: (6,4 $\times ⁠$ 10⁻⁹ M / 0,025 M) $\times ⁠$ 100% = 2,6 $\times ⁠$ 10⁻⁵%, sem er óveruleg breyting. (b) 2,2 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M = [Ca²⁺], [F⁻] = 0,0013 M. Athugun: (2,26 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M / 0,00133 M) $\times ⁠$ 100% = 1,70%. Þetta gildi er minna en 5% og má því hunsa það. (c) 0,2238 M = [SO₄²⁻]; [Ag⁺] = 7,4 $\times ⁠$ 10⁻³ M. Athugun: (3,7 $\times ⁠$ 10⁻³ / 0,2238) $\times ⁠$ 100% = 1,64 $\times ⁠$ 10⁻²%; skilyrðið er uppfyllt. (d) [OH⁻] = 2,8 $\times ⁠$ 10⁻³ M; [Zn²⁺] = 5,7 $\times ⁠$ 10⁻¹² M. Athugun: (5,7 $\times ⁠$ 10⁻¹² / 2,8 $\times ⁠$ 10⁻³) $\times ⁠$ 100% = 2,0 $\times ⁠$ 10⁻⁷%; x er minna en 5% af [OH⁻] og er því óverulegt.

17.

(a) Ekki má hunsa breytingu á upphafsstyrk samjónarinnar; leysa þarf annars stigs jöfnu. [Tl⁺] = 0,031 M og [Cl⁻] = 0,0056 M. (b) Hunsa má breytingu á upphafsstyrk samjónarinnar. [Ba²⁺] = 2,4 $\times ⁠$ 10⁻⁴ M og [F⁻] = 0,313 M. (c) Hunsa má breytingu á upphafsstyrk samjónarinnar. [Mg²⁺] = 0,0244 M og [C₂O₄²⁻] = 2,9 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M. (d) Hunsa má breytingu á upphafsstyrk samjónarinnar. [Ca²⁺] = 5,18 $\times ⁠$ 10⁻⁴ M og [C₂O₄²⁻] = 0,051 M.

19.

Styrkbreytingarnar eru meiri en 5% og fara því yfir hámarkið fyrir að hunsa breytinguna.

21.

CaSO₄·2H₂O er leysanlegasta kalsíumsaltið, bæði í mól/L og g/L.

23.

7,8 $\times ⁠$ 10⁻³ M = [SO₄²⁻] = [Ca²⁺]. Þar sem þessi styrkur er hærri en 2,60 $\times ⁠$ 10⁻³ M uppfyllir vatnið ekki staðlana.

25.

Massi CaSO₄·2H₂O = 0,72 g

27.

(a) [Ag⁺] = [I⁻] = 1,3 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M; (b) [Ag⁺] = 2,88 $\times ⁠$ 10⁻² M og [SO₄²⁻] = 1,44 $\times ⁠$ 10⁻² M; (c) [Mn²⁺] = 3,7 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M og [OH⁻] = 7,4 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M; (d) [Sr²⁺] = 4,3 $\times ⁠$ 10⁻² M og [OH⁻] = 8,6 $\times ⁠$ 10⁻² M; (e) [Mg²⁺] = 1,3 $\times ⁠$ 10⁻⁴ M og [OH⁻] = 2,6 $\times ⁠$ 10⁻⁴ M.

29.

(a) 1,45 $\times ⁠$ 10⁻⁴; (b) 8,2 $\times ⁠$ 10⁻⁵⁵; (c) 1,35 $\times ⁠$ 10⁻⁴; (d) 1,18 $\times ⁠$ 10⁻⁵; (e) 1,08 $\times ⁠$ 10⁻¹⁰

31.

(a) CaCO₃ fellur út. (b) Efnasambandið fellur ekki út. (c) Efnasambandið fellur ekki út. (d) Efnasambandið fellur út.

33.

1,42 $\times ⁠$ 10⁻⁹ M

35.

9,2 $\times ⁠$ 10⁻¹³ M

37.

[Ag⁺] = 1,8 $\times ⁠$ 10⁻³ M

39.

6,3 $\times ⁠$ 10⁻⁴

41.

(a) 2,25 L; (b) 7,2 $\times ⁠$ 10⁻⁷ g

43.

100% þess leysist upp

45.

(a) ${Hg}_{2}^{2 +}$ og Cu²⁺: Bætið við ${S O_{4}}^{2 -} .$ (b) ${S O_{4}}^{2 -}$ og Cl⁻: Bætið við Ba²⁺. (c) Hg²⁺ og Co²⁺: Bætið við S²⁻. (d) Zn²⁺ og Sr²⁺: Bætið við OH⁻ þar til [OH⁻] = 0,050 M. (e) Ba²⁺ og Mg²⁺: Bætið við ${S O_{4}}^{2 -} .$ (f) ${C O_{3}}^{2 -}$ og OH⁻: Bætið við Ba²⁺.

47.

AgI fellur fyrst út.

49.

1,5 $\times ⁠$ 10⁻¹² M

51.

3,99 kg

53.

(a) 3,1 $\times ⁠$ 10⁻¹¹; (b) [Cu²⁺] = 2,6 $\times ⁠$ 10⁻³ og [IO₃⁻] = 5,3 $\times ⁠$ 10⁻³

55.

9,3 $\times ⁠$ 10⁻⁶ g Pb(OH)₂

57.

Mg(OH)₂(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq); K_sp = [Mg²⁺][OH⁻]². Massi Mg(OH)₂ = 1,23 $\times ⁠$ 10⁻³ g.

59.

MnCO₃ fellur fyrst út vegna þess að það hefur minnsta K_sp-gildið af þessum hliðstæðu efnasamböndum og er því minnst leysanlegt. MgCO₃·3H₂O fellur síðast út vegna þess að það hefur stærsta K_sp-gildið og er leysanlegast.

62.

Þegar magn fasta efnisins er svo lítið að mettuð lausn myndast ekki.

64.

8,2 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M

66.

5 $\times ⁠$ 10²³

68.

Þessi tafla hefur tvo aðaldálka og þrjár raðir. Fyrsta röðin fyrir fyrsta dálkinn hefur enga fyrirsögn og hefur síðan eftirfarandi í fyrsta dálki: Upphafsstyrkur (M) og Jafnvægisstyrkur (M). Annar dálkurinn hefur fyrirsögnina „[ C d ( C N ) subscript 4 to the second power superscript negative sign ] [ C N superscript negative sign ] [ C d to the second power superscript positive sign ]“. Undir öðrum dálki er undirhópur með tveimur röðum og þremur dálkum. Fyrsti dálkurinn inniheldur eftirfarandi: 0.250 og 0.250 mínus x. Annar dálkurinn inniheldur eftirfarandi: 0 og 4 x. Þriðji dálkurinn inniheldur eftirfarandi: 0 og x.

[Cd²⁺] = 5,0 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M; [CN⁻] = 2,0 $\times ⁠$ 10⁻⁴ M

70.

[Co³⁺] = 3,0 $\times ⁠$ 10⁻⁶ M; [NH₃] = 1,8 $\times ⁠$ 10⁻⁵ M

72.

1,3 g

74.

0,79 g

76.

(a)

Þessi mynd sýnir efnahvarf sem er líkan gert með byggingarformúlum. Vinstra megin er bygging með miðlægu C atómi. O atóm, hvert með tvö ódeild rafeindapör, eru tvítengd við vinstri og hægri hlið C atómsins. Á eftir plúsmerki er önnur bygging í hornklofum sem hefur O atóm með þremur ódeildum rafeindapörum eintengt við H atóm hægra megin. Fyrir utan hornklofana er mínusmerki í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum sem hefur miðlægt C atóm sem 3 O atóm eru tengd við. Fyrir ofan og aðeins til hægri er eitt O atómið tengt með tvítengi. Þetta O atóm hefur tvö ódeild rafeindapör. Annað O atómið er eintengt fyrir neðan og aðeins til hægri. Þetta O atóm hefur þrjú ódeild rafeindapör. Þriðja O atómið er tengt vinstra megin við C atómið. Þetta O atóm hefur tvö ódeild rafeindapör og H atóm eintengt vinstra megin við það. Fyrir utan hornklofana hægra megin er mínustákn í hávísi.

(b)

Þessi mynd sýnir efnahvarf sem er líkan gert með byggingarformúlum. Vinstra megin er bygging sem hefur miðlægt B atóm sem 3 O atóm eru tengd við. O atómin fyrir ofan og neðan aðeins til hægri við B atómið hafa hvort um sig H atóm eintengt til hægri. Þriðja O atómið er eintengt vinstra megin við B atómið. Þetta O atóm hefur H atóm eintengt vinstra megin við sig. Öll O atóm í þessari byggingu hafa tvö ódeild rafeindapör. Á eftir plúsmerki er önnur bygging sem hefur O atóm eintengt við H atóm hægra megin við sig. O atómið hefur þrjú ódeild rafeindapör. Byggingin birtist í hornklofum með mínusmerki í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum sem hefur miðlægt B atóm sem 4 O atóm eru tengd við. O atómin fyrir ofan, neðan og hægra megin við B atómið hafa hvort um sig H atóm eintengt til hægri. Þriðja O atómið er eintengt vinstra megin við B atómið. Þetta O atóm hefur H atóm eintengt vinstra megin við sig. Öll O atóm í þessari byggingu hafa tvö ódeild rafeindapör. Fyrir utan hornklofana hægra megin er mínustákn í hávísi.

(c)

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Vinstra megin eru tvö I atóm, hvort með 3 ódeild rafeindapör, tengd saman með eintengi. Á eftir plúsmerki er önnur bygging sem hefur I atóm með fjórum rafeindapörum og mínusmerki í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum sem hefur þrjú I atóm tengd í röð með eintengjum. Tvö I atómin á endunum hafa þrjú ódeild rafeindapör og I atómið í miðjunni hefur tvö ódeild rafeindapör. Fyrir utan hornklofana er mínusmerki í hávísi.

(d)

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Vinstra megin er Al atóm staðsett í miðju byggingar og þrjú Cl atóm eru eintengd fyrir ofan, til vinstri og fyrir neðan. Hvert Cl atóm hefur þrjú rafeindapör. Á eftir plúsmerki er önnur bygging sem hefur F atóm umkringt fjórum rafeindapörum og mínustákn í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum sem hefur miðlægt Al atóm sem 4 Cl atóm eru tengd við með eintengjum fyrir ofan, neðan, til vinstri og til hægri. Hvert Cl atóm í þessari byggingu hefur þrjú rafeindapör. Fyrir utan hornklofana er mínustákn í hávísi.

(e)

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Vinstra megin er bygging sem hefur S atóm í miðjunni. O atóm eru eintengd fyrir ofan og neðan. Þessi O atóm hafa þrjú rafeindapör hvort. Hægra megin við S atómið er tvítengt O atóm sem hefur tvö rafeindapör. Á eftir plúsmerki er O atóm sem er umkringt fjórum rafeindapörum og hefur 2 mínus í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum sem hefur miðlægt S atóm sem 4 O atóm eru tengd við með eintengjum fyrir ofan, neðan, til vinstri og til hægri. Hvert O atóm hefur þrjú rafeindapör. Fyrir utan hornklofana er 2 mínus í hávísi.

78.

(a)

Þessi mynd sýnir efnahvarf í tveimur röðum. Efri röðin sýnir hvarfið með efnaformúlum. Seinni röðin notar byggingarformúlur til að sýna hvarfið. Fyrsta röðin inniheldur jöfnuna HCl(g) plús PH lágvísir 3(g) ör sem bendir til hægri vinstri hornklofi PH lágvísir 4 hægri hornklofi hávísir plús plús vinstri hornklofi Cl með 4 rafeindapörum hægri hornklofi hávísir mínusmerki. Seinni röðin byrjar vinstra megin með H vinstri hornklofi Cl með fjórum ódeildum rafeindapörum hægri hornklofi plús bygging í hornklofum með miðlægu P atómi með H atóm eintengd til vinstri, fyrir ofan og til hægri. Eitt ódeilt rafeindapar er á miðlæga P atóminu. Fyrir utan hornklofana hægra megin er plúsmerki í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging í hornklofum með miðlægu P atómi með H atóm eintengd til vinstri, fyrir ofan, neðan og til hægri. Fyrir utan hornklofana er plúsmerki í hávísi. Á eftir þessari byggingu er plús og Cl atóm í hornklofum með fjórum ódeildum rafeindapörum og mínusmerki í hávísi.

(b) {H_{3} O}^{+} + {C H_{3}}^{-} ⟶ C H_{4} + H_{2} O

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Bygging er sýnd í hornklofum vinstra megin sem samanstendur af miðlægu O atómi með einu ódeildu rafeindapari og þremur eintengdum H atómum til vinstri, hægri og fyrir ofan atómið. Fyrir utan hornklofana hægra megin er plúsmerki í hávísi. Á eftir plúsmerki er önnur bygging í hornklofum sem samanstendur af miðlægu C atómi með einu ódeildu rafeindapari og þremur eintengdum H atómum til vinstri, hægri og fyrir ofan atómið. Fyrir utan hornklofana hægra megin er mínusmerki í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging með miðlægu C atómi með H atóm eintengd fyrir ofan, neðan, til vinstri og hægri. Á eftir plúsmerki er bygging með miðlægu O atómi með tvö ódeild rafeindapör og tvö H atóm tengd með eintengjum.

(c) Ca O + S O_{3} ⟶ Ca S O_{4}

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Vinstra megin er Ca hávísir 2 plús rétt vinstra megin við hornklofa O með fjórum ódeildum rafeindapörum hægri hornklofi hávísir 2 mínus plús bygging með miðlægu S atómi sem tvö O atóm eru eintengd við til vinstri og hægri, og eitt O atóm er tvítengt fyrir ofan. Tvö eintengdu O atómin hafa hvort um sig þrjú ódeild rafeindapör og tvítengda O atómið hefur tvö ódeild rafeindapör. Á eftir ör sem bendir til hægri er Ca hávísir 2 plús rétt vinstra megin við byggingu í hornklofum með miðlægu S atómi sem hefur 4 O atóm eintengd til vinstri, fyrir ofan, neðan og til hægri. Hvert O atóm hefur þrjú ódeild rafeindapör. Fyrir utan hornklofana hægra megin er tveir mínus í hávísi.

(d) {N H_{4}}^{+} + {C_{2} H_{5} O}^{-} ⟶ C_{2} H_{5} O H + N H_{3}

Þessi mynd sýnir efnahvarf með byggingarformúlum. Bygging er sýnd í hornklofum vinstra megin sem samanstendur af miðlægu N atómi með fjórum eintengdum H atómum til vinstri, hægri, fyrir ofan og neðan atómið. Fyrir utan hornklofana hægra megin er plúsmerki í hávísi. Á eftir plúsmerki er önnur bygging í hornklofum sem samanstendur af C atómi með þremur eintengdum H atómum fyrir ofan, neðan og til vinstri. Annað C atóm er eintengt til hægri. Þetta C atóm hefur H atóm eintengd fyrir ofan og neðan. Hægra megin við annað C atómið er O atóm eintengt. Þetta O atóm hefur þrjú ódeild rafeindapör. Fyrir utan hornklofana hægra megin er mínus í hávísi. Á eftir ör sem bendir til hægri er bygging sem samanstendur af C atómi með þremur eintengdum H atómum fyrir ofan, neðan og til vinstri. Annað C atóm er eintengt til hægri. Þetta C atóm hefur H atóm eintengd fyrir ofan og neðan. Hægra megin við annað C atómið er O atóm eintengt. Þetta O atóm hefur tvö ódeild rafeindapör og H atóm eintengt hægra megin við sig.

80.

0,0281 g

82.

HNO₃(l) + HF(l) ⟶ ${H_{2} N O_{3}}^{+}$ + F⁻; HF(l) + BF₃(g) ⟶ H⁺ + ${B F_{4}}^{-}$

84.

(a) H₃BO₃ + H₂O ⟶ ${H_{4} B O_{4}}^{-}$ + H⁺. (b) Rafeindaform og sameindalögun eru eins, bæði fjórflötungslaga. (c) Fjórflötungsbyggingin samræmist sp³-svigrúmablöndun.

86.

0,014 M

88.

7,2 $\times ⁠$ 10⁻¹⁵ M

90.

4,4 $\times ⁠$ 10⁻²² M

93.

[OH⁻] = 4,5 $\times ⁠$ 10⁻⁶; [Al³⁺] = 2 $\times ⁠$ 10⁻¹⁶ (mólleysni)

95.

K_sp = [Ba²⁺][SO₄²⁻] = [Ba²⁺](0,049) = 1,08 $\times ⁠$ 10⁻¹⁰; [Ba²⁺] = 2,2 $\times ⁠$ 10⁻⁹ (mólleysni)

97.

[OH⁻] = 7,6 $\times ⁠$ 10⁻³ M; [Pb²⁺] = 2,1 $\times ⁠$ 10⁻¹¹ (mólleysni)

99.

7,66

101.

(a) K_sp = [Mg²⁺][F⁻]² = (1,21 $\times ⁠$ 10⁻³)(2 $\times ⁠$ 1,21 $\times ⁠$ 10⁻³)² = 7,09 $\times ⁠$ 10⁻⁹. (b) 7,09 $\times ⁠$ 10⁻⁷ M. (c) Ákvarðið styrk Mg²⁺ og F⁻ sem verður til staðar í lokarúmmálinu. Berið gildi jónafeldisins [Mg²⁺][F⁻]² saman við K_sp. Ef þetta gildi er stærra en K_sp myndast botnfall. 0,1000 L $\times ⁠$ 3,00 $\times ⁠$ 10⁻³ M Mg(NO₃)₂ = 0,3000 L $\times ⁠$ M Mg(NO₃)₂, þannig að M Mg(NO₃)₂ = 1,00 $\times ⁠$ 10⁻³ M. 0,2000 L $\times ⁠$ 2,00 $\times ⁠$ 10⁻³ M NaF = 0,3000 L $\times ⁠$ M NaF, þannig að M NaF = 1,33 $\times ⁠$ 10⁻³ M. Jónafeldið er (1,00 $\times ⁠$ 10⁻³)(1,33 $\times ⁠$ 10⁻³)² = 1,77 $\times ⁠$ 10⁻⁹. Þetta gildi er minna en K_sp og því myndast ekki botnfall. (d) MgF₂ er minna leysanlegt við 27 °C en við 18 °C. Þar sem varmi er á myndunarefnahliðinni verkar viðbættur varmi eins og viðbætt myndefni; samkvæmt lögmáli Le Châteliers hliðrast jafnvægið til hvarfefnanna til að vinna gegn röskuninni. Því leysist minna efni upp. Hvarfið er því útvermið.

103.

BaF₂, Ca₃(PO₄)₂ og ZnS; hvert þeirra er salt af daufri sýru og H₃O⁺ úr perklórsýru lækkar jafnvægisstyrk anjónarinnar og eykur þar með styrk katjónanna.

105.

Áhrif á magn fasta efnisins CaHPO₄, [Ca²⁺] og [OH⁻]: (a) eykst, eykst, minnkar; (b) minnkar, eykst, minnkar; (c) engin áhrif, engin áhrif, engin áhrif; (d) minnkar, eykst, minnkar; (e) eykst, engin áhrif, engin áhrif.