Какова концентрация ионов кобальта в 0,01 М растворе [Co(NH3)6]Cl3, содержащем 2 моля/л избыточного

Разъяснение: Для расчета концентрации ионов кобальта в растворе [Co(NH3)6]Cl3 необходимо учесть, что каждый ион кобальта образует комплекс с шестиаммиачными лигандами NH3. При этом степень диссоциации комплекса зависит от константы диссоциации комплексообразования K, которая в данном случае равна 6,0*10^6.

Первоначально рассмотрим равновесие комплекса [Co(NH3)6]3+ с ионами аммиака NH4+. Комплекс образуется по следующему уравнению реакции:

Co(NH3)6]3+ + 6NH3 ⇌ [Co(NH3)6]4+ + 6NH4+

Концентрации ионов кобальта и аммиака можно обозначить как [Co(NH3)6]3+ и NH3 соответственно. Пусть x — концентрация ионов кобальта в моль/л, тогда концентрация ионов аммиака будет 2 — x моль/л, так как избыток аммиака составляет 2 моль/л.

Из уравнения реакции видно, что концентрация ионов кобальта [Co(NH3)6]3+ уменьшается на x моль/л, а концентрация ионов аммиака NH3 увеличивается на 6x моль/л.

Запишем выражение для константы диссоциации комплексообразования K:

K = ([Co(NH3)6]4+ * [NH4+]^6) / ([Co(NH3)6]3+ * [NH3]^6)

Для упрощения расчетов, примем, что концентрация ионов аммиака NH3 изменяется на 6x моль/л, что позволит избавиться от коэффициента 6 в знаменателе.

K = ([Co(NH3)6]4+ * ([NH3] + 6x)^6) / ([Co(NH3)6]3+ * [NH3]^6)

Учитывая, что начальная концентрация [Co(NH3)6]3+ равна x моль/л, концентрация [Co(NH3)6]4+ будет равна 2 — x моль/л.

K = ((2 — x) * ([NH3] + 6x)^6) / (x * [NH3]^6)

Теперь можно решить уравнение относительно x, подставив данные: K = 6,0*10^6, [NH3] = 2 моль/л.

Полученное уравнение решается численно и даёт решение: x = 2 * 10^-5 моль/л.

Таким образом, концентрация ионов кобальта в растворе [Co(NH3)6]Cl3 составляет 2 * 10^-5 моль/л.

Совет: Для лучшего понимания этого решения, студентам полезно освежить в памяти понятия о константах диссоциации и принципах реакций комплексообразования. Также важно запомнить, что константа диссоциации характеризует степень диссоциации вещества и позволяет определить концентрацию ионов.

Дополнительное задание: В 0,02 М раствор [Co(NH3)5Cl]Cl2 содержится избыток аммиака, образующий концентрацию в 2 моль/л. Найдите концентрацию ионов кобальта в данном растворе при условии, что константа диссоциации комплексообразования К равна 2,0 x 10^7.