Tính nồng độ cân bằng của Fe3+ và FeY- trong dung dịch hỗn hợp Fe3+ 10Z^-2 M và Na2H2Y 10^-2 M có pH = 5. Tại các pH đó Fe3+ thực tế không tạo phức phụ với OH-. FeY- có β = 10^16,13. H4Y có pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; có pK3 = 6,16; pK4 = 10,26. Lưu ý: Mô tả các quá trình cân bằng xảy ra trong dung dịch.

Đáp án:

$Na_2H_2Y\to 2Na^++H_2Y^{2-}$ 

$H_2Y^{2-}\rightleftharpoons HY^{3-}+H^+\quad K_{a_3}=10^{-6,16}$ 

$HY^{3-}\rightleftharpoons Y^{4-}+H^+\quad K_{a_4}=10^{-10,26}$ 

$H_2Y^{2-}+H_2O\rightleftharpoons H_3Y^-+OH^-\quad K_{b_3}=10^{-11,33}$ 

$H_3Y^-+H_2O\rightleftharpoons H_4Y+OH^-\quad K_{b_4}=10^{-12}$ 

$Fe^{3+}+Y^{4-}\rightleftharpoons FeY^-\quad\beta=10^{16,13}$

$Fe^{3+}+HY^{3-}\rightleftharpoons FeY^-+H^+\quad\beta=10^{16,13}$

$Fe^{3+}+H_2Y^{2-}\rightleftharpoons FeY^-+2H^+\beta=10^{16,13}$

$Fe^{3+}+H_3Y^-\rightleftharpoons FeY^-+3H^+\quad \beta=10^{16,13}$

$Fe^{3+}+H_4Y\rightleftharpoons FeY^-+4H^+\quad \beta=10^{16,13}$ 

$H_2O\rightleftharpoons H^++OH^-\quad K_W=10^{-14}$ 

$C_{\text{complexon}}=C_{Fe^{3+}}=10^{-2}M$ nên phản ứng đang ở điểm tương đương 

Phức $FeY^-$ có $\beta$ lớn nên bền vững, chấp nhận $[FeY^-]=10^{-2}M$  

$[H^+]=10^{-pH}=10^{-5}M$

$\alpha_{Y(H)}=1+\delta_1.h+\delta_1.\delta_2.h^2+\delta_1.\delta_2.\delta_3.h^3+\delta_1.\delta_2.\delta_3.\delta_4.h^4$ 

$=1+10^{10,26}.10^{-5}+10^{10,26+6,16}.10^{-10}+10^{10,26+6,16+2,67}.10^{-15}+10^{10,26+6,16+2,67+2,0}.10^{-20}=10^{6,61}$ 

$\Rightarrow \log\beta'=\log\beta-\log\alpha_{Y(H)}=16,13-6,61=9,52$ 

$\log\beta'=\log[FeY^-]-\log[Fe^{3+}]-\log[Y^{4-}]'=\log[FeY^-]-2\log[Fe^{3+}]$

$\Rightarrow [Fe^{3+}]=10^{-5,76}M$