2015-05-26
11583
Гетерогенное равновесие "осадок Û насыщенный раствор" подчиняется правилу произведения растворимости: в насыщенном растворе труднорастворимого электролита произведение концентраций (активностей) ионов, возведенных в степень стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная при данной температуре.
Если малорастворимый электролит диссоциирует по уравнению
Kn Am ¯Û n K m+ + m An -,
осадок насыщенный раствор
тогда выражение для произведения растворимости (ПР) имеет вид
ПР(Kn Am) = а × a = (f+ ×[ Km+ ]) n ×(f– ×[ An - ] m).
ПР разбавленных растворов может быть выражено через равновесные концентрации ионов
ПР(Kn Am) = [ Km+ ] n ×[ An - ] m.
Значения произведения растворимости некоторых солей приведены в табл. 5 приложения.
Если произведение концентраций ионов в растворе больше, чем табличное значение ПРсоли, то в растворе будет присутствовать осадок данного вещества. И наоборот, если произведение концентраций ионов в растворе оказалось меньше табличного, то осадок данного вещества растворится.
ПРсоли характеризует растворимость твердого электролита при данной температуре: из двух однотипных соединений большей растворимостью обладает то, ПР которого больше.
Равновесные молярные концентрации ионов Km+ и An- пропорциональны растворимости L (моль/дм3) вещества Kn Am:
[ Km+ ] = n L и [ An- ] = m L.
Отсюда ПР(Kn Am) = (n L) n × (m L) m и L =.
Пример 1. Определить ПР фторида магния, если его растворимость в воде равна 0,001 моль/дм3.
Р е ш е н и е
MgF2(тв) Û Mg2+ + 2F –
ПР(MgF2) = [Mg2+] [ F –]2 = L ×(2 L)2 = 4 L 3 = 4 × (0,001)3 = 4 × 10-9.
Пример 2. Рассчитать равновесную молярную концентрацию (моль/дм3) анионов в насыщенном растворе карбоната серебра (I) при 25 °С, если ПР = 8,7×10-12.
Р е ш е н и е
Ag2CO3(тв) Û2Ag+ + CO32-;
ПР(Ag2CO3) = [Ag+]2 × [CO32- ] = (2 × [CO32- ])2 × [CO32- ] = 4 × [CO32- ]3;
[CO32- ] = 1,3×10-4 моль/дм3.
Пример 3. Определить рН насыщенного раствора гидроксида кальция при 25 °С, если ПР = 6,3×10-6.
Решение
Са(ОН)2(тв ) Û Са2+ + 2ОН– ;
рН = [Са2+] × [ОН–]2 = 1/2×[ОН–] × [ОН–]2 = 1/2×[ОН–]3;
рН = 14 – рОН = 14 + lg[ОН–] = 14 + lg = 14 + lg = 12,4.
Пример 4. Выпадет ли осадок иодида свинца (II) при 25 °С после сливания 100 см3 0,005 М раствора нитрата свинца (II) и 200 см3 0,01 М раствора иодида калия, если ПР (PbI2) = 8,7×10-9?
Решение
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2(тв) + 2KNO3;
Pb2+ + 2I– = PbI2(тв);
[Pb2+] =; [I –] =,
где с 1и с 2 – концентрации ионов в растворах до смешивания; V 1и V 2 – объемы исходных растворов в порядке их перечисления в условии задачи; (V 1+ V 2) – объем конечного раствора.
При смешивании равных объемов начальных растворов концентрации ионов в конечном растворе уменьшаются в 2 раза по сравнению с с 1и с 2.
[Pb2+]×[I–]2 == = = 7,4×10-8.
PbI2осаждается, так как соблюдается условие выпадения осадка:
7,4×10-8 > 8,7×10-9.
З А Д А Ч И
1. Растворимость AgI равна 1,2×10-8 моль/дм3. Вычислить ПР(AgI).
2. В 2 дм3 воды при 25 °С растворяется 2,2×10-4 г бромида серебра. Вычислить ПР(AgBr).
3. Произведение растворимости PbCl2 равно 1,7×10-5. Чему равна концентрация ионов свинца в насыщенном растворе PbCl2?
4. Произведение растворимости CaSO4 равно 6×10-5. Выпадает ли осадок CaSO4, если смешать равные объемы 0,2 н. растворов CaCl2 и Na2CO3?
5. ПР (PbI2) = 8,7×10-5. Выпадет ли осадок, если смешать равные объемы растворов, содержащих 3 г/дм3 Pb(NO3)2 и 1 г/дм3 KI?
6. Произведение растворимости AgCl равно 1,6×10-10. Вычислить концентрацию насыщенного раствора AgCl (в моль/дм3 и в г/дм3).
7. Сколько воды потребуется для растворения 1 г СаС2О4 при комнатной температуре, если ПР(СаС2О4) = 2,6×10-9?
8. Сколько граммов СаСО3 может раствориться в 1 дм3 воды при 18 °С, если ПР(СаСО3) = 4,8×10-9 при той же температуре?
9. Вычислить концентрацию ионов Ag+ в насыщенном растворе AgBr, содержащем NaBr концентрации 0,01 моль/дм3.
10. Рассчитать значение ПР, если растворимость вещества Ме 2 А в воде при некоторой температуре равна 1,2×10-3 моль/дм3.
11. Рассчитать значение ПР гидроксида металла Ме (ОН)2, если рН его насыщенного раствора равен 9,54 при 25 °С.
12. Рассчитать ПР(PbSO4), если массовая доля PbSO4 в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 0,057 % (плотность раствора принять равной 1 г/см3).
13. Определить, выпадет ли осадок после сливания равных объемов 0,0023 М растворов AgNO3 и KBr при 25 °С.
14. Определить, выпадет ли осадок после сливания 5 см3 0,004 М раствора CdCl2 и 15 см3 0,003 М раствора NaOH при 25 °С.
15. ПР(Са3(РО4)2) = 1×10-25 при 25 °С. Рассчитать концентрацию ионов Са2+ и РО43- в насыщенном растворе при этой же температуре.
16. Насыщенный при комнатной температуре раствор PbSO4 объемом 3 дм3 содержит 0,132 г соли. Вычислить ПР(PbSO4).
17. При 18 °С ПР(PbF2) составляет 3,2×10-8. Какое количество свинца содержится в 0,4 дм3 насыщенного раствора?
18. Насыщенный раствор AgIO3 объемом 3 дм3 содержит в виде ионов 0,176 г серебра. Вычислить ПР(AgIO3).
19. Раствор содержит ионы Ва2+ и Sr2+, концентрации которых соответственно равны 5×10-4 и 5×10-1 моль/дм3. Какой из осадков будет первым выпадать в растворе при постепенном прибавлении раствора K2CrO4? ПР(SrCrO4) = = 3,6×10-5.
20. ПР(Ag3PO4) составляет 1,8×10-18. В каком объеме насыщенного раствора содержится 0,05 г растворенной соли?
21. Выпадет ли осадок сульфата кальция, если к 0,1 дм3 0,01 М раствора Ca(NO3)2 прибавить 0,4 дм3 0,001 н. раствора H2SO4? Степень диссоциации Ca(NO3)2 и H2SO4 равна 95 %; ПР(CaSO4) = 6,1×10-5.
22. Рассчитать ПР(Ni(NO3)2), если массовая доля Ni(NO3)2 в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 0,205 % (плотность раствора принять равной 1 г/см3).
23. Рассчитать, какой объем воды (в дм3) потребуется для растворения 0,0158 г SrCO3 при 25 °С, если ПР(SrCO3) = 5,3×10-10 (объем воды принять равным объему раствора).
24. Рассчитать равновесную молярную концентрацию (моль/дм3) катионов в насыщенном растворе солей AgMoO4 (ПР = 2,8×10-12) и TlC2O4 (ПР = 2,0×10-4) при 25 °С.
25. Рассчитать равновесную молярную концентрацию анионов в насыщенном растворе солей BaF2 (ПР = 1,7×10-6) и Ca(IO3)2 (ПР = 1,9×10-6) при 25 °С.
