Какое количество Na2S2O3 · 5H2O следует добавить к 200 см3 0,02 М раствору нитрата свинца, чтобы снизить концентрацию

Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся некоторые химические знания и навыки расчета концентраций.

Сначала давайте определим, какие вещества присутствуют в реакции. У нас есть раствор нитрата свинца (Pb(NO3)2) и некоторое количество Na2S2O3 · 5H2O (пентагидрат тиосульфата натрия). Цель состоит в том, чтобы снизить концентрацию свинца в растворе.

Поскольку мы хотим сохранить ионную силу раствора неизменной, мы можем сделать предположение о том, что объем раствора и ионная сила ионов Na+ и SO32- останутся неизменными. Поэтому для расчетов мы можем использовать равенство ионных сил:

\[ \sum c_i z_i^2 = К \]

где сi - молярная концентрация каждого иона в растворе, zi - заряд иона, K - константа.

Сначала найдем константу К для исходного раствора:

Для Pb(NO3)2:
Так как концентрация нитратных ионов (NO3-) в растворе равна концентрации ионов свинца (Pb2+), то сi = 0,02 М.

Для Na2S2O3:
Так как это пентагидрат тиосульфата натрия, то молярная масса = 248 г/моль. Количество молей = масса/молярную массу = cV/M, где c - концентрация, V - объем, M - молярная масса.
Поскольку ионная сила и объем остаются неизменными, количество молей тиосульфата натрия = концентрация × объем = 0,02 М × 0,2 л = 0,004 моль.
Так как Na2S2O3 растворяется в 2 иона Na+ и 1 ион S2O32-, то сi(Ca2+) = 2 × (0,004 моль/0,2 л) и сi(S2O32-) = 0,004 моль/0,2 л.

Теперь определим константу К для целевой концентрации ионов свинца:

c(Pb2+) = 1 × 10^-5 М

Так как объем и ионная сила раствора не меняются, мы можем записать новое равенство ионных сил:

\[ с(Pb2+) z^2 + c(Na+) z^2 + с(S2O32-) z^2 = К \]

Подставив известные значения, мы можем решить это уравнение относительно концентрации Na2S2O3:

\[ (1 × 10^-5 М) × (2^2) + (0,02 М) × (0,004 моль/0,2 л) × (2^2) + (0,004 моль/0,2 л) × (1^2) = К \]

\[ 4 × 10^-5 + 4 × 10^-4 + 0,004 = К \]

\[ 0,00444 = К \]

Теперь мы можем использовать это значение константы для расчета концентрации Na2S2O3:

\[ c(Na2S2O3) = \frac{К}{(z^2)} \]

Подставим известные значения и решим уравнение относительно концентрации Na2S2O3:

\[ c(Na2S2O3) = \frac{0,00444}{(2^2)} \]

\[ c(Na2S2O3) = 0,00111 М \]

Таким образом, мы получили, что для снижения концентрации ионов свинца до 1 × 10^-5 М необходимо добавить 0,00111 М раствора пентагидрата тиосульфата натрия объемом 200 см3.

Надеюсь, этот ответ был понятным и информативным.