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

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать закон химического равновесия. Для ионного комплекса [Co(NH3)6]Cl3 у нас есть следующее химическое уравнение равновесия:

\[Co(NH3)6]^{3+} + 3NH3 \rightleftharpoons [Co(NH3)6]^{3+} + 3Cl^-\]

В данном случае, ион кобальта [Co(NH3)6]^{3+} является центральным ионом в данном комплексе. Вопрос состоит в том, какова концентрация ионов кобальта в данном растворе при заданных условиях.

Определение концентрации ионов кобальта можно выполнить, используя концентрацию ионного комплекса [Co(NH3)6]^{3+} и зная, что согласно химическому уравнению, каждый [Co(NH3)6]^{3+} ион соответствует одному иону кобальта.

Из уравнения химического равновесия мы видим, что между ионным комплексом [Co(NH3)6]^{3+} и аммиаком существует равновесие. С точки зрения химии, равновесие может быть достигнуто только тогда, когда отношение концентраций реагентов и концентраций продуктов равно константе равновесия (K).

В данной задаче у нас указано, что константа равновесия (K) для данной реакции равна 6,0. Это значит, что в равновесии концентрация ионов кобальта и аммиака связаны с определенным соотношением.

Введем переменную \(x\) для концентрации ионного комплекса [Co(NH3)6]^{3+}. Таким образом, концентрация ионов кобальта будет также равна \(x\).

Исходя из заданных условий, у нас имеется 0,01 М раствор [Co(NH3)6]Cl3, и из молярности раствора мы можем установить, что исходная концентрация ионного комплекса [Co(NH3)6]^{3+} равна 0,01 М.

Согласно уравнению химического равновесия:

\[[Co(NH3)6]^{3+} + 3NH3 \rightleftharpoons [Co(NH3)6]^{3+} + 3Cl^-\]

Из первого шага реакции можно увидеть, что при добавлении избыточного аммиака, каждая молекула аммиака связывается с ионом кобальта, образуя ионный комплекс [Co(NH3)6]^{3+}.

Таким образом, концентрация ионного комплекса [Co(NH3)6]^{3+} увеличивается на \(3x\) (так как каждый ион кобальта связан с тремя молекулами аммиака), а концентрация ионов кобальта также будет равна \(x\).

Имея это знание, давайте рассмотрим равновесие и выразим \(x\) через начальную концентрацию и константу равновесия (K).

Используя формулу равновесия:

\[K = \frac{{[Co(NH3)6]^{3+}}}{{[NH3]^3}}\]

Мы можем записать:

\[6 = \frac{{x}}{{(2x)^3}}\]

\[6 = \frac{{x}}{{8x^3}}\]

\[6 = \frac{{1}}{{8x^2}}\]

После решения уравнения, мы найдем \(x\):

\[8x^2 = \frac{{1}}{{6}}\]

\[x^2 = \frac{{1}}{{48}}\]

\[x = \sqrt{\frac{{1}}{{48}}}\]

\[x \approx 0,144\]

Также важно отметить, что для завершенности ответа мы должны указать единицы измерения концентрации, которыми мы оперируем. В данном случае единицей измерения является моль на литр (М). Таким образом, концентрация ионов кобальта [Co(NH3)6]^{3+} в растворе составляет приблизительно 0,144 М