Пример решения 5.4

Для ответа на поставленный вопрос необходимо иметь представление о произведении растворимости (ПР). Это понятие используется только для труднорастворимых в воде веществ, являющихся, однако, сильными электролитами. Для таких веществ при постоянной температуре произведение равновесных концентраций ионов, входящих в состав соединения (взятых в степенях, равных количеству ионов в формуле соли) всегда остается величиной постоянной и зависит только от природы соли. Например, для насыщенного раствора труднорастворимого вещества A _n B _m, находящегося в равновесии с его твердой фазой будет характерен следующий обратимый процесс:

Этот процесс является гетерогенным, поэтому константа равновесия процесса будет определяться только произведением концентраций ионов в растворе и не зависит от концентрации твердого компонента.

К_равн = [A ^{m +}] ⁿ ·[B ] ^m = ПР .

Значения ПР труднорастворимых электролитов приводятся в справочной литературе. Если произведение реальных концентраций превышает произведение равновесных концентраций, т.е. больше ПР, то образуется осадок, а при условии, что это произведение меньше значения ПР – осадок не образуется.

Для примера возьмем соли CaF₂ и K₃PO₄. Молярные концентрации их равны 0,002 моль/л.

Приведем уравнение реакции образования труднорастворимой соли:

3СаF₂ + 2K₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂↓ + 6KF – молекулярный вид,

3Са²⁺ + 3РО = Са₃(РО₄)₂↓ – ионно-молекулярный вид.

При решении следует учесть, что при смешивании равных объемов двух солей суммарный объем раствора возрастает в 2 раза, а концентрация каждой соли уменьшается в 2 раза. Следовательно: с (CaF₂) = 0,001 моль/л; с (К₃РО₄) = 0,001 моль/л.

Так как нас интересует образование осадка Ca₃(PO₄)₂, то необходимо использовать концентрации ионов Са²⁺ и (РО₄)^3-, которые совпадают с молярной концентрацией солей при условии, что степень диссоциации равна единице.

Рассчитываем произведение концентраций указанных ионов с учетом их количества в формуле предполагаемого осадка Ca₃(PO₄)₂:

с ³ (Са²⁺) × с ² (РО ) = (0,001)³ × (0,001)² = 10^-15.

Сравниваем со значением ПР (Ca₃(PO₄)₂): так как 10^-15 > 2,0·10^-29, значит осадок образуется.

Таблица V.1

Номер варианта	Соль	V, л	Массовая доля, %	ρ, кг/м3
	AlCl3	0,5
	AgNO3	1,5
	AgNO3	0,8
	Al2(SO4)3	0,8
	Al2(SO4)3	1,5
	BaCl2	3,0
	BaCl2	0,3
	CaCl2	0,5
	CaCl2	0,9
	CuSO4	2,5
	CuSO4	9,65
	FeCl3	0,9
	FeCl3	1,7
	FeSO4	1,5
	FeSO4	3,5
	K2CO3	2,0
	K2CO3	0,6
	K2Cr2O7	2,5
	K2Cr2O7	0,4
	K2SO4	3,0
	K2SO4	1,2
	MgSO4	4,0
	MgSO4	1,6
	Na2CO3	0,5
	Na2CO3	3,5
	AlCl3	6,5
	BaCl2	4,0
	BaCl2	3,5
	K2SO4	2,0
	K2SO4	5,0

Таблица V.2

Номер варианта	Основание или кислота	Концентрация, с, моль/л
	КОН	0,01
	KOH	0,001
	KOH	0,1
	KOH	1·10-4
	KOH	1·10-5
	NaOH	0,01
	NaOH	0,001
	NaOH	0,1
	NaOH	1·10-4
	NaOH	1·10-5
	LiOH	0,01
	LiOH	0,001
	HNO3	0,01
	HNO3	0,001
	HNO3	0,1
	HNO3	1·10-4
	HNO3	1·10-5
	HCl	0,01
	HCl	0,001
	HCl	1·10-4
	HCl	1·10-5
	HCl	0,1
	HI	0,01
	HI	1·10-3
	HI	1·10-4
	HI	0,01
	HI	1·10-3
	HI	1·10-4
	HI	0,1
	HI	0,01

Таблица V.3

Номер варианта	Формулы солей
	AlCl3	Na2CO3	Al2(CO3)3	NaCl
	Al2(SO4)3	K2CO3	AgBr	Na2SO4
	Al(NO3)3	Li2CO3	Ag2CO3	NaNO3
	ZnCl2	Rb2CO3	AgCl	KCl
	FeCl3	Cs2CO3	CH3COOAg	K2SO4
	ZnI2	Li2SiO3	Ag3PO4	KNO3
	Zn(NO3)2	K2SiO3	Ag2S	Li2SO4
	ZnSO4	Na2SiO3	Ag2SO4	LiCl
	CuCl2	K2S	BaCO3	LiNO3
	CuI2	Na2S	BaSO3	Rb2SO4
	Cu(NO3)2	K2SO3	BaCrO4	RbCl
	CuSO4	Na2SO3	CaCO3	RbNO3
	MnCl2	K3PO4	Ca3(PO4)2	CsCl
	MnI2	Na3PO4	Al2S3	Cs2SO4
	Mn(NO3)2	Li2S	CdCO3	CsNO3
	MnSO4	K2S	CuCO3	FrCl
	FeCl2	Na2SiO3	CuS	Fr2SO4
	Li(NO3)2	Li2CO3	FeS	FrNO3
	FeI2	Li2SiO3	MgS	NaF
	Fe(NO3)2	Li2SO3	MnCO3	KF
	FeSO4	Cs2CO3	MnS	LiF
	SnCl2	K2S	PbCO3	CsF
	CuF2	K2HPO4	PbBr2	LiI
	FeF2	NaHCO3	MnBr2	NaI
	AlF3	NaHSiO3	CaSO3	CsI
	NH4Cl	NaNO2	AlPO4	KI
	NH4NO3	CH3COONa	(NH4)2S	Rb2SO4
	Fe2(SO4)3	Ba(CH3COO)2	(NH4)3PO4	LiCl
	CoCl2	KH2PO4	(NH4)2CO3	CsNO3
	NiCl2	NaHSO3	CH3COONH4	FrCl

Таблица V.4

Вариант	Соль I	Соль II	cМ, моль/л	Труднораство-римое соединение	ПР трудно-растворимого соединения при 25 0С
	SrCl2	K2SO4	0,002	SrSO4	2,8·10-7
	AgNO3	NaBr	0,001	AgBr	6,3·10-13
	AgNO3	K2CO3	0,001	Ag2CO3	6,25·10-12
	AgNO3	KCl	0,002	AgCl	1,56·10-10
	AgNO3	KI	0,001	AgI	1,5·10-16
	AgNO3	Na3PO4	0,001	Ag3PO4	1,8·10-18
	AgNO3	Na2S	0,0001	Ag2S	5,7·10-51
	AgNO3	K2SO4	0,002	Ag2SO4	7,7·10-5
	BaCl2	Na2SO3	0,001	BaCO3	7,0·10-9
	Ba(NO3)2	Na2CrO4	0,002	BaCrO4	2,3·10-10
	BaCl2	K2SO4	0,002	BaSO4	1,08·10-10
	CaCl2	K2CO3	0,001	CaCO3	4,8·10-9
	Ca(NO3)2	Na3PO4	0,002	Ca3(PO4)2	1,0·10-25
	CaCl2	Na2SO4	0,001	CaSO4	6,1·10-5
	Cd(NO3)2	Na2CO3	0,001	CdCO3	2,5·10-14
	CuCl2	Na2CO3	0,002	CuCO3	2,36·10-10
	Pb(NO3)2	NaCl	0,002	PbCl2	1,7·10-5
	Pb(NO3)2	K2CO3	0,001	PbCO3	1,5·10-13
	MgCl2	K2S	0,001	MgS	2,0·10-15
	Ni(NO3)2	K2S	0,001	NiS	3,2·10-19
	Pb(NO3)2	NaBr	0,001	PbBr2	9,1·10-6
	SrCl2	Na2CO3	0,002	SrCO3	9,42·10-10
	ZnCl2	K2CO3	0,001	ZnCO3	6,0·10-11
	Zn(NO3)2	K2S	0,001	ZnS	1,6·10-24
	Sr(NO3)2	NaF	0,001	SrF2	2,5·10-9
	AlCl3	NaOH	0,002	Al(OH)3	1,0·10-32
	AgNO3	K2CrO4	0,001	Ag2CrO4	1,1·10-12
	AgNO3	K2Cr2O7	0,001	Ag2Cr2O7	1,0·10-10
	BaCl2	NaF	0,001	BaF2	1,1·10-6
	Ba(NO3)2	NaOH	0,002	Ba(OH)2	5,0·10-3

Тема VI. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ

Задание 6.1. В данной окислительно-восстановительной реакции (табл. VI.1) определите стехиометрические коэффициенты ионно-электронным методом и рассчитайте термодинамическую вероятность протекания реакции.