Растворение труднорастворимого электролита (ТРЭ) в заданном количестве растворителя происходит до состояния насыщения. В насыщенном растворе электролит находится в динамическом равновесии с твердой фазой. Растворимость электролита определяет концентрацию ионов в насыщенном растворе электролита, а значит его электропроводность. Чем меньше растворимость ТРЭ, тем он слабее.
При растворении электролита, например, соли, в раствор переходят не молекулы, а ионы. В этом случае в насыщенном растворе равновесие устанавливается между ионами соли в кристаллической фазе и ионами, перешедшими в раствор: СаСО3 кр ↔ Ca 2+ р-р + СО3 2- р-р.
Константа равновесия этого процесса:
[СаСО3кр] является величиной постоянной, поэтому произведение двух констант можно обозначить как ПР.
Р (моль/л) — растворимость, численно равная молярной концентрации насыщенного раствора электролита, Р = См(нас); ПР — произведение растворимости труднорастворимого электролита (ТРЭ). ПР рассчитывается как произведение молярных концентраций ионов (ПК) ТРЭ в насыщенном растворе в степенях равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении диссоциации. ПР является величиной постоянной при данной температуре. Значения ПР для всех известных ТРЭ помещены в справочник.
Рассмотрим насыщенный раствор ТРЭ типа А2В3 Обозначим концентрацию насыщенного раствора электролита через Р (моль/л). Поскольку вещество малорастворимое, то степень диссоциации αдис можно принять равной 1 (100%). Тогда, используя уравнение реакции, можно записать:
начальное состояние раствора Р 0 0
равновесное состояние насыщенного раствора 0 2Р 3Р
Выражение для произведения растворимости имеет вид: ПР = [А а+ ] 2 • [В в- ] 3 = [2Р] 2 • [3Р] 3 = 108 Р 5 .
Значения ПР используются в общей химии, аналитической химии, гидрохимии, химии океана, экологии и др., т. к. позволяют количественно оценить:
— условия образования и растворения осадков;
— рассчитать растворимость труднорастворимого электролита;
— рассчитать молярную концентрацию ионов электролита в насыщенном растворе.
Условием образования осадка является превышение произведения концентраций ионов (ПК) малорастворимого электролита над его произведением растворимости, т.е. ПК > ПР.
При увеличении концентрации одного из ионов ТРЭ в его насыщенном растворе (например, путем введения хорошо растворимого электролита, содержащего тот же ион) произведение концентраций ионов электролита (ПК) становится больше ПР. При этом равновесие между твердой фазой и раствором смещается в сторону образования осадка. Например, если в насыщенный раствор AgCI добавить сильный электролит KCI, то появление в растворе одноименного иона (CI — ) приводит к смещению равновесия в сторону образования осадка (←). Когда установится новое равновесие, то произведение концентраций (ПК) ионов электролита вновь становится равным ПР, но при этом в растворе появится осадок. В состоянии нового равновесия концентрация ионов Ag + будет меньше, а концентрация ионов CI — больш е, чем было до добавления KCI.
AgCI↓ Ag + + CI — + КCI K + + CI — .
По принципу Ле Шаталье, если [CI — ] ↑, то смещение равновесие произойдет в сторону образования осадка
Напротив, если в насыщенном растворе электролита уменьшить концентрацию одного из ионов (например, связав его каким-либо другим ионом), произведение концентраций ионов будет меньше значения ПР, раствор станет ненасыщенным, и равновесие между раствором и осадком сместится в сторону растворения осадка (→).
. Сu(OH)2↓ Cu +2 + 2OH — + HCI H + + CI —
При добавлении HCI происходит реакция H + + OH — H2O , при этом [OH — ] ↓, смещение равновесия происходит в сторону продуктов диссоциации основания ——- .
Условием растворения осадка малорастворимого электролита является недонасыщение раствора, когда произведение концентраций его ионов меньше значения ПР, т.е. ПК < ПР.
Пример 1. Рассчитайте значение ПР для ортофосфата серебра , если в 1 л насыщенного раствора содержится 0,0065 г соли.
Решение. Растворимость Аg3РО4 или молярная концентрация соли в насыщенном растворе, равна:
Диссоциации фосфата серебра идет по уравнению: Аg3РО4 = 3Ag + + РО4 3- . Видно, что из 1 моля соли образуется 3 моля ионов Ag + и 1 моль ионов Р04 3- , поэтому [Р04 3- ] = P, a [Ag + ] = 3Р. Отсюда находим ПР:
ПР = [Ag + ] 3 • [РО4 3- ] = (3Р) 3 • Р = (4,8 •10 -5 ) 3 •l,6•10 — 5 = 1,77 •10 — 18 .
Решение. Если искомая растворимость соли равна Р, тогда в насыщенном растворе РbI2 концентрации ионов равны: [ Рb 2+ ] = P,
[I — ] = 2Р моль/ л. РbI2 = Рb +2 + 2 I — . Отсюда ПР(РbI2) = [Рb 2+ ] [I — ] 2 = Р(2Р) 2 = 4 Р 3
Р = ( ПР(РbI2)/4 ) 1/3 = ( 8 • 10 -9 / 4) 1/3 = 1,3 10 -3 моль/л.
Молярная масса РbI2 равна 461 г/моль, поэтому растворимость РbI2, выраженная в г/л, составит 1,3 10 -3 моль/ л • 461 г/ моль = 0,6 г/л.
Пример 3. Во сколько раз растворимость оксалата кальция СаС2О4 в 0,1 М растворе оксалата аммония (NH4)2С2О4 меньше, чем в воде. ПР(СаС2О4)= 2 10 -9 .
Решение. Вычислим сначала растворимость оксалата кальция в воде. Запишем уравнение диссоциации соли:
Обозначив концентрацию соли в насыщенном растворе через Р, тогда [Са 2+ ]= Р и [С2О4 2- ] = Р .
Р = (ПР(СаС2О4)) 1/2 = ( 2 10 -9 ) 1/2 = 4,5 • 10 -5 моль/л.
Теперь найдем растворимость той же соли в 0,1 М раствора (NH4)2С2О4; обозначив ее через Р’. Концентрация ионов Са 2+ в насыщенном растворе тоже будет равна Р’, а концентрация ионов С2О4 2- составит (0,1 + Р’). Поскольку Р’0,1, то величиной Р’ по сравнению с 0,1М можно пренебречь и считать, что [С2О4 2- ] = 0,1 моль/л. Тогда можно записать:
ПР(СаС2О4) = 2 •10 -9 = Р’ • 0,1 и Р’ = 2 • 10 -9 / 0,1 = 2 • 10 -8 моль/л.
Таким образом, в присутствии (NH4)2С2О4 растворимость СаС2О4 уменьшилась в 4,5•10 -5 / (2•10 -8 ) раз, т. е. приблизительно в 2200 раз.
Пример 4. Смешаны равные объемы 0,01 М. растворов хлорида кальция и сульфата натрия. Образуется ли осадок сульфата кальция?
Решение. Найдем произведение концентраций ионов Са 2+ и SO4 2- и сравним его с произведением растворимости сульфата кальция. Исходные молярные концентрации растворов CaCl2 и Na2S04 одинаковы и равны 0,01 моль/л. Поскольку при смешении исходных растворов общий объем раствора вдвое возрастет, то концентрации ионов [Са 2+ ] и [SО4 2- ] вдвое уменьшатся по сравнению с исходной.
нач . конц. 0,01 0,01
0 0,01 0,02 0 0,02 0,01
После разбавления [Са 2+ ] = [SО4 2- ] = 0,005 = 5 • 10 -3 моль/л.
Находим произведение концентраций ионов ПК = [Са 2+ ] [SО4 2- ] = (5 • 10 -3 ) 2 = 2,5 • 10 -5 .
ПР(CaSO4) = 1,3•10 -4 . Найденное значение произведения концентрации ионов меньше этой величины; следовательно, раствор будет ненасыщенным относительно сульфата кальция, и осадок не образуется.
Для решения задач на ПР , ПК, растворимость можно воспользоваться таблицей, приведенной ниже.
Известные параметры электролита в растворе
Искомые характеристики раствора ТРЭ в зависимости от типа электролита
Источник: studfile.net
Чему равна концентрация каждого иона в насыщенном растворе сульфида серебра?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Источник: www.soloby.ru
Напишите выражения произведения растворимости для сульфида
серебра, сульфата бария, гидроксида сурьмы(III). Вычислите концентрации ионов Ag+ и CrO42− в насыщенном растворе хромата серебра.
Ag₂S ⇔ 2 Ag⁺ + S²⁻ Ks = [Ag⁺]² [S²⁻]BaSO₄ ⇔ Ba²⁺ + SO₄²⁻ Ks = [Ba²⁺] [SO₄²⁻]Sb(OH)₃ ⇔ Sb³⁺ + 3 OH⁻ Ks = [Sb³⁺] [OH⁻]³Ag₂CrO₄²⁻ ⇔ 2 Ag⁺ + CrO₄²⁻ Ks = [Ag⁺]² [ CrO₄²⁻] = 1,1•10⁻¹²По уравнению концентрация ионов серебра в два раза выше концентрации хромат-ионов: [Ag⁺] = 2*[ CrO₄²⁻].Подставляем это значение [Ag⁺] в выражение для константы растворимости:Ks = [Ag⁺]² [ CrO₄²⁻] = (2*[CrO₄²⁻])² [ CrO₄²⁻] = 4*[CrO₄²⁻] ³Отсюда [CrO₄²⁻] = ∛(Ks/4) = ∛(1,1*10⁻¹²/4) = 6,50*10⁻⁵ моль/л[Ag⁺] = 2*[CrO₄²⁻] = 2* 6,50*10⁻⁵ = 1.30*10⁻⁴ моль/л
Источник: znanija.site