Główną przyczyną eutrofizacji jest nadwyżka azotu - Zadanie 21: Chemia 4. Zakres rozszerzony. Wydanie aktualne

Rozwiązanie

a) Dysocjacja stopniowa kwasu fosforowego(V):

etap I:

$H X_{3} PO X_{4} + H X_{2} O H X_{2} PO X_{4} X^{-} + H X_{3} O X^{+}$

etap II:

$H X_{2} PO X_{4} X^{-} + H X_{2} O HPO X_{4} X^{2 -} + H X_{3} O X^{+}$

etap III:

$HPO X_{4} X^{2 -} + H X_{2} O PO X_{4} X^{3 -} + H X_{3} O X^{+}$

Funkcję zarówno kwasu i jak zasady Brønsteda mogą pełnić jony, które są zdolne do oddania i przyjęcia protonu, czyli: H₂PO₄^- oraz HPO₄^2-.

b) Wzory substancji, które w reakcji z fosforanem(V) amonu:

$(NH X_{4}) X_{3} PO X_{4} + 3 NaOH Na X_{3} PO X_{4} + 3 NH X_{3} ↑ + 3 H X_{2} O$

doprowadzą do powstania wodorofosforanu(V) amonu jako jedynego produktu reakcji: H₃PO₄:

$2 (NH X_{4}) X_{3} PO X_{4} + H X_{3} PO X_{4} 3 (NH X_{4}) X_{2} HPO X_{4}$

lub diwodorofosforan(V) amonu NH₄H₂PO₄:

$(NH X_{4}) X_{3} PO X_{4} + NH X_{4} H X_{2} PO X_{4} 2 (NH X_{4}) X_{2} HPO X_{4}$

strącą osad: sole zawierające kationy metali nie należących do pierwszej grupy układu okresowego oraz bez kationu amonowego na przykład: Ca(NO₃)₂:

$2 (NH X_{4}) X_{3} PO X_{4} + 3 Ca (NO X_{3}) X_{2} 6 NH X_{4} NO X_{3} + Ca X_{3} (PO X_{4}) X_{2} ↓$

Kreskowy wzór elektronowy kationu amonu:

d) Odczyn wodnego roztworu fosforanu(V) amonu: zasadowy.

Równanie reakcji uzasadniającej zasadowy odczyn:

$PO X_{4} X^{3 -} + H X_{2} O HPO X_{4} X^{2 -} + OH X^{-}$

Wyjaśnienie:

Fosforan(V) amonu dysocjuje w wodzie zgodnie z równaniem:

$(NH X_{4}) X_{3} PO X_{4} H X_{2} O 3 NH X_{4} X^{+} + PO X_{4} X^{3 -}$

O odczynie jego wodnego roztworu decydują dwa konkurencyjne procesy hydrolizy produktów jego dysocjacji:

$PO X_{4} X^{3 -} + H X_{2} O HPO X_{4} X^{2 -} + OH X^{-} (K_{b 3})$

$NH X_{4} X^{+} + H X_{2} O NH X_{3} + H X_{3} O X^{+} (K_{a})$

Z tablic odczytujemy wartość dysocjacji kwasowej trzeciego etapu dysocjacji H₃PO₄:

$K_{a 3} (H X_{3} PO X_{4}) = 4, 79 \cdot 1 0^{- 13}$

i przeliczamy ją ja wartość K_b3:

$K_{a} \cdot K_{b} = 1 0^{- 14} \Rightarrow K_{b} = \frac{1 0 ^{- 14}}{K _{a}}$

$K_{b 3} (H X_{3} PO X_{4}) = \frac{1 0 ^{- 14}}{K _{a 3} ( H X _{3} PO X _{4} )}$

$K_{b 3} (H X_{3} PO X_{4}) = \frac{1 0 ^{- 14}}{4 , 79 \cdot 1 0 ^{- 13}}$

$K_{b 3} (H X_{3} PO X_{4}) \approx 2, 09 \cdot 1 0^{- 2}$

Wyznaczamy wartość K_a dla dysocjacji kwasowej kationu amonowego. Z tablic odczytujemy, że:

$K_{b} (NH X_{3}) = 1, 78 \cdot 1 0^{- 5}$

$K_{a} (NH X_{3}) = \frac{1 0 ^{- 14}}{K _{b} ( NH X _{3} )}$

$K_{a} (NH X_{3}) = \frac{1 0 ^{- 14}}{1 , 78 \cdot 1 0 ^{- 5}}$

$K_{a} (NH X_{3}) \approx 5, 62 \cdot 1 0^{- 10}$

Zauważamy, że:

$K_{b 3} (H X_{3} PO X_{4}) ≫ K_{a} (NH X_{3})$

a więc to dysocjacja zasadowa anionu PO₄^3- będzie decydowała o odczynie tego roztworu.

Kamil Kwiatkowski

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.