Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.
Теоретическое введение
Примеры решения задач
Задачи для самостоятельного решения
Теоретическое введение
В насыщенных водных растворах малорастворимых соединений устанавливается равновесие:
PbCl2(кристалл.) ↔Pb 2+ (насыщ.р-р) + 2 Cl – (насыщ.р-р)
которое описывается константой равновесия, называемой произведением растворимости (ПР) . Величина ПР равна:
ПР = [Pb 2+ ] [Cl – ] 2
Понятие ПР используется только при описании гетерогенных равновесий в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов и их твердых фаз. Растворимость вещества равна его концентрации в насыщенном растворе. Насыщенный раствор находится в равновесии с кристаллической фазой.
ПР связано с изменением энергии Гиббса процесса уравнением:
ΔG о T = – RT lnПР (1)
Определяем концентрацию в домашних условиях(КИСЛОТЫ/СПИРТА). Правила разбавления.
которое используется для расчетов ПР по термодинамическим данным.
Чем меньше величина ПР, тем в меньшей степени осуществляется переход вещества в раствор. Так, PbCl2 более растворим, чем PbI2 (при 25 о С ПР(PbCl2) = 1,6·10 –5 , ПР(PbI2) = 8,2× 10 –9 ), поэтому количественно осаждать ионы Pb 2+ лучше в виде йодида, а не хлорида свинца.
Из определенной опытным путем растворимости соединения можно рассчитать ПР и, наоборот, зная ПР соединения, можно рассчитать его растворимость в воде.
Рассмотрим растворение малорастворимого электролита КnАm. В насыщенном растворе этого электролита имеет место равновесие:
КnАm (к) + aq ↔ n К m+ (насыщ.р-р) + m A n- (насыщ.р-р)
Произведение растворимости КnАm запишется в виде:
ПР = [К m+ ] n [A n- ] m (2)
Если обозначить растворимость электролита буквой Р, то концентрации катионов и анионов в насыщенном растворе составят:
[К m+ ] = nP; [A n- ] = mP
В результате для величины ПР получаем
ПР = [nP] n [mP] m = n n m m P n+m (3)
Растворимость симметричных электролитов (содержащих равнозарядные ионы, например, AgCl, BaSO4, AlPO4) рассчитывается как корень квадратный из ПР.
Добавление в раствор малорастворимого электролита, например, AgCl, веществ, содержащих одноименные ионы, в частности, BaCl2 или AgNO3, приводит к уменьшению растворимости этого электролита.
Примеры решения задач
Задача 1. Рассчитайте произведение растворимости карбоната бария, если известно, что при 298 К в 100 мл его насыщенного раствора содержится 1,38× 10 -3 г BaCO3.
Решение. М(BaCO3) = 197 г/моль. Растворимость Р карбоната бария равна:
В насыщенном растворе карбоната бария:
концентрации ионов бария и карбонат-ионов равны. Следовательно,
[Ba 2+ ] = [СO3 2- ] = 7× 10 –5 моль/л
Таким образом, растворимость Р карбоната бария равна 7·10 –5 моль/л. Величина ПР составит:
ПР = [Ba 2+ ][СO3 2– ] = Р× Р = (7× 10 –5 ) 2 = 4,9× 10 –9 .
Как измерить плотность металла (и любого твердого вещества)
Задача 2. Вычислите растворимость PbCl2 в воде (моль/л и г/л), если произведение растворимости при 298 К для этой соли равно 1,6·10 –5 .
Решение.
PbCl2(к) + aq ↔ Pb 2+ (насыщ.р-р) + 2 Cl — (насыщ.р-р)
Пусть Р (моль/л) — растворимость PbCl2. Тогда концентрации ионов соли в растворе составят:
[Pb 2+ ] = Р; [Cl – ] = 2[Pb 2+ ] = 2P.
ПР(PbCl2) = [Pb 2+ ][ Cl — ] 2 = Р(2Р) 2 = 1,6× 10 -5 .
Р(PbCl2) = 278× 1,6× 10 –2 = 4,413 г/л, где 278 — М(PbCl2) (г/моль)
В этой задаче следует обратить внимание на то, что в квадрат возводится удвоенное значение растворимости: (2Р) 2 , т.е. растворимость умножается на стехиометрический коэффициент, и полученная величина возводится в степень, равную стехиометрическому коэффициенту.
Задача 3. Вычислите растворимость (моль/л) PbCl2 в 0,1 М растворе KCl, если ПР (PbCl2) = 1,6× 10 –5 при 298 К.
Решение. Суммарная концентрация хлорид-ионов составляет
[Cl – ] = (2Р + 0,1) моль/л
Хлорид-ионы образуются при диссоциации PbCl2. В его насыщенном растворе:
PbCl2(к) + aq ↔ Pb 2+ (насыщ.р-р) + 2 Cl — (насыщ.р-р)
а также за счет диссоциации неассоциированного электролита KCl в его 0,1М растворе:
KCl → K + + Cl —
Запишем выражение для ПР(PbCl2): ПР = Р (2Р + 0,1) 2 . Слагаемым 2Р по сравнению со вторым слагаемым 0,1 можно пренебречь. Следовательно, ПР = Р(0,1) 2 . Растворимость PbCl2, равная концентрации ионов Pb 2+ , составляет Р = 1,6·10 –3 моль/л.
В воде растворимость PbCl2 равна 1,6× 10 –2 моль/л (см. предыдущую задачу), в растворе KCl растворимость PbCl2 уменьшилась и составила 1,6× 10 –3 моль/л.
Задача 4. Смешали 100 мл 0,01 н раствора CuCl2 и 300 мл 0,1 н раствора Na2S. Выпадет ли осадок cульфида меди, если ПР(CuS) = 6,3× 10 –36 ? Примите, что соли в растворе диссоциированы полностью и объем полученного раствора равен 400 мл.
Решение. Осадок выпадет, если [Сu 2+ ][S 2– ] > ПР(СuS), т.е. если произведение концентраций ионов Сu 2+ и S 2– в растворе будет больше ПР, то раствор окажется пересыщенным и из него будет выпадать осадок.
Молярные концентрации растворов равны:
См (СuCl2) = 1/2× 0,01 = 0,005M
См (Na2S) = 1/2× 0,1 = 0,05M
До смешения растворов: [Сu 2+ ] = 0,005 M, [S 2– ] = 0,05М.
После смешения растворов концентрации ионов изменятся и станут равными:
[Сu 2+ ] = 0,005× 0,1:0,4 = 0,00125M
[S 2– ] = 0,05× 0,3:0,4 = 0,0375М
Следовательно, произведение концентраций ионов равно:
[Сu 2+ ][S 2– ] = 0,00125× 0,0375 = 4,7× 10 –5 (моль/л) 2
Поскольку [Сu 2+ ][S 2– ] = 4,7·10 –5 >> 6,3·10 –36 , то осадок выпадет.
Задача 5. При 298 К произведение растворимости BaSO4 равно 1× 10 –10 . Определите, в каком объеме воды растворяется 1 г сульфата бария.
Решение.
Примем растворимость BaSO4 за Р моль/л.
Растворимость BaSO4 равна концентрации ионов Ba 2+ и SO4 2– в растворе: [Ba 2+ ] = [SO4 2– ].
ПР(BaSO4) = [Ba 2+ ]·[SO4 2– ] = Р·Р = 1× 10 -10
Р = √ПР = 1× 10 -5 моль/л или 233× 10 –5 = 2,33× 10 –3 г/л,
где 233 — М(BaSO4) (г/моль).
Следовательно, 1 г BaSO4 растворяются в 1/2,33× 10 –3 = 429,2 л воды.
Задачи для самостоятельного решения
1. При некоторой температуре растворимость карбоната серебра равна 10 -4 моль/л. Рассчитайте ПР этой соли.
2. При некоторой температуре в 20 л воды растворяется 4×10 -3 моль фторида кальция. Рассчитайте ПР этой соли.
3. При некоторой температуре в 10 л воды растворяется 1,112 г хлорида свинца. Рассчитайте ПР этой соли.
4. При некоторой температуре рН насыщенного раствора гидроксида кальция составляет 13. Рассчитайте величину ПР этого основания.
5. ПР сульфата серебра при комнатной температуре составляет 5,02× 10 -5 . Рассчитайте растворимость этой сли в воде. Какой объем воды понадобится для растворения 1 г этой соли?
Р=2,32× 10 -6 моль/л. V= 1380 л.
6. Вычислить растворимость Ag2SO4 в воде (моль/л и г/л), если произведение растворимости при 298 К для этой соли равно 1,2× 10 –5 .
1,4× 10 –2 моль/л; 4,4 г/л.
7. Вычислить растворимость (моль/л) Ni(OH)2 в 0,15 М растворе Ni(NO3)2, если ПР(Ni(OH)2) = 1,2× 10 –16 при 298 К.
8. Смешали 150 мл 0,1 н раствора FeCl2 и 350 мл 0,01 М раствора NaOH. Выпадет ли осадок Fe(OH)2, если ПР(Fe(OH)2) = 1,6× 10 –15 . Принять, что объем полученного раствора равен 500 мл (осаждение гидроксида проводят в инертной атмосфере).
Произведение концентраций ионов равно:
[Fe 2+ ][OH – ] 2 = 0,015× 0,007 2 = 7,35× 10 –7 (моль/л) 2 .
Поскольку 7,35× 10 –7 >> 1,6× 10 –15 , то осадок выпадет.
9. При 298 К произведение растворимости Ag2CrO4 равно 4,7× 10 –12 . Определить, сколько г Ag2CrO4 можно растворить в 100 л воды при этой температуре.
10. При 298 К растворимость PbS в 0,015 М водном растворе K2S равна 4,1× 10 –26 моль/л. Определить G o 298 процесса растворения PbS.
Источник: chemege.ru
Расчет растворимости осадков в присутствии одноименных ионов.
Пример 6. Вычислить концентрацию ионов серебра в насыщенном растворе хлорида серебра, к 1 л которого прибавлено: а) 1·10 -4 моль КСl; б) 0,1 моль КСl.
Решение. а) Хлорид-ионы образуются при диссоциации хлорида серебра и при диссоциации хлорида калия. Тогда будем иметь:
Так как [Ag + ]=[Cl — ]AgCl, то
[Ag + ] 2 +[Cl — ]KCl·[Ag + ]-1,56·10 -10 =0
Подставляя значение концентрации KCl и решая квадратное уравнение, получим:
[Ag + ]=-10 -4 /2+ =1,54·10 -6 моль/л.
б) В данном случае значение [Cl — ]KCl существенно превышает величину
[Cl — ]AgCl, поэтому величиной [Cl — ]AgCl можно пренебречь. Тогда будем иметь [Ag + ]· [Cl — ]KCl=ПР AgCl=1,56·10 -10 ;
[Ag + ]= ПР AgCl/[Cl — ]KCl=1,56·10 -10 /0,1=1,56·10 -9 моль/л.
Расчет растворимости осадка в присутствии разноименных ионов (солевой эффект).
Пример 7. Вычислить растворимость хлорида серебра в 0,01М растворе Ca(NO3)2.
Решение. При решении данной задачи необходимо учитывать солевой эффект. Запишем ПРAgCl с учетом коэффициентов активности:
Если обозначить концентрацию хлорида серебра через х моль/л, то можно записать ПРAgCl=х 2 ·fAg+·fCl-.
Для нахождения коэффициентов активности рассчитаем ионную силу 0,1 моль/л раствора Ca(NO3)2.
Запишем уравнение диссоциации нитрата кальция:
Коэффициент активности рассчитаем по формуле
Рассчитанная величина f=0,771 для однозарядных ионов Ag + и Cl — совпадает. Следовательно,
х= /0,771=1,73·10 -5 моль/л.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Студопедия рекомендует:
Понятие и виды методов государственного управление. Административно-правовые методы: общая характеристика Понятие. Наряду с формами в процессе практической реализации исполнительной власти важная роль отводится методам государственного.
ИЗМЕРЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ у ДЕТЕЙ Артериальное давление у детей зависит от возраста, пола, величины ударного и минутного объёма сердца, сопротивления сосудов, их.
Понятие досуг. Виды и формы досуговых мероприятий Досуг — как социальное явление восходит своими истоками к периоду каменного века когда большинство праздников не отмечалось.
Эффективность производства и ее показатели. Пути и факторы повышения эффективности производства В основе экономического прогресса лежит повышение эффективности производства.
Философия и религия Философия и религия стремятся ответить на вопрос о месте человека в мире, о взаимоотношении человека и мира.
Источник: studopedia.ru
Рассчитать равновесную концентрацию ионов серебра в 0,47 М растворе [Ag(CN)2]- (lgβ2=19,85).
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