Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Насыщенные растворы. Произведение растворимости




 

Насыщенные растворы – это растворы, в которых растворенное вещество находится в равновесии с растворителем.

Равновесие осадок <=> насыщенный раствор малорастворимых соединений характеризуют величиной, называемой произведением растворимости (ПР).

Например, в насыщенном растворе Al(OH)3 устанавливается равновесие:

Al(OH)3 <=>Al3+ + 3OH

осадок раствор

Применив к этому равновесию закон действующих масс, можно записать:

K(Al(OH)3) = [Al3+] ∙ [OH]3 / [Al(OH)3] или

K(Al(OH)3) ∙ [Al(OH)3] = [Al3+] ∙ [OH]3 (7.22)

где К – константа равновесия.

Так как в насыщенном растворе концентрация молекул гидроксида алюминия [Al(OH)3] величина постоянная, то постоянно и произведение величин, стоящих в левой и правой частях уравнения (1) – произведение растворимости (ПР).

ПР (Al(OH)3) = [Al3+] ∙ [OH]3.

Таким образом, произведение растворимости – это постоянная величина, равная произведению концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе.

В общем случае для малорастворимого электролита состава АmBn можно записать:

АmBn <=> m Аx+ + n B y

ПР (АmBn) = [Аx+ ] m ∙ [B y ] n (7.23)

Значения ПР малорастворимых электролитов приведены в приложении‚ таблица 5. Пользуясь величиной ПР‚ можно определять концентрацию ионов в насыщенных растворах малорастворимых электролитов (и наоборот)‚ а также растворимость. Растворимость (S) –величина, показывающая, сколько моль (г) электролита может раствориться в 1л (100г) раствора или растворителя. Чаще всего применяют единицы измерения моль/л, г/л.

S = ν (вещества) / V (растворителя) (7.24)

Растворимость численно равна концентрации (в моль/л), того иона, содержание которого в данном веществе равно концентрации насыщенного раствора. Например, если концентрация иона ОН - в гидроксиде магния (Mg(OH)2) равна 4,12 ∙ 10-4, следовательно, концентрация Mg2+ равна 2,06 ∙ 10-4, а растворимость гидроксида – 2,06 ∙ 10-4.

Пример 1.Произведение растворимости гидроксида алюминия равно 1,9 ∙ 10-33. Вычислить: а) концентрацию ионов Al3+ и OHв насыщенном растворе;

б) растворимость гидроксида (% по массе и моль/л).

Дано: Решение:

ПР(Al(OH)3)=1,9∙ 10-33 а) уравнение диссоциации Al(OH)3 имеет вид:

Найти:Al(OH)3 <=> Al3+ + 3OH

[Al3+] -? формула для определения ПР(Al(OH)3) следующая:

[OH -] -? ПР (Al(OH)3) = [Al3+] ∙ [OH]3

S(Al(OH)3) -? пусть концентрация ионов Al3+ - х, тогда по уравнению [OH] = 3х;

подставим принятые концентрации в уравнение ПР

1,9 ∙ 10-33 = х ∙ (3х)3

1,9 ∙ 10-33 - = 27х4, откуда х = 2,9 ∙10-9 – это концентрация ионов Al3+ (в моль/л) в насыщенном растворе, следовательно концентрация ионов OH = 3∙2,9 ∙10-9 = 8,7∙10-9 моль/л.

б) растворимость гидроксида алюминия равна концентрации иона Al3+, т. е.

S = 2,9 ∙10-9 моль/л.

Ответ: [Al3+] = 2,9 ∙10-9 моль/л, [OH] = 8,7∙10-9 моль/л, S = 2,9 ∙10-9 моль/л.

 

Пример 2. Растворимость PbI2 при 18оС составляет 1,3∙10-3 моль/л. Вычислить произведение растворимости PbI2.

Дано: Решение:

S(PbI2)= 1,3∙10-3 моль/л 1) уравнение диссоциации электролита:

PbI2 <=> Pb2+ + 2I

Найти:2)[Pb2+] = S(PbI2)= 1,3∙10-3 моль/л, а [I]=ПР (PbI2)- ? = 2 ∙1,3∙10-3 = 2,6∙10-3 моль/л;

3) ПР (PbI2) = [Pb2+] ∙ [I]2 = 1,3∙10-3* *(2,6∙10-3)2 = 8,788 ∙10-9.

Ответ: ПР (PbI2) = 8,788 ∙10-9.

 

Пример 3.Растворимость BaSO4 в воде равна 2,45∙10-3 г/л. Вычислить произведение растворимости.

Дано: Решение:

S (BaSO4) = 2,45∙10-3 г/л 1) уравнение диссоциации электролита:

BaSO4 <=> Ba2+ + SO42-.

Найти: 2) вычислим S (BaSO4) в моль/л:

ПР (BaSO4) - ? S(BaSO4)в моль/л = S (BaSO4)в г/л / M(BaSO4) = 2,45∙10-3 г/л / 233 г/моль = 1∙10-5 моль/л;

3) ПР(BaSO4) = [Ba2+] ∙ [ SO42-]

[Ba2+] = [ SO42-] = S(BaSO4)в моль/л = 1∙10-5 моль/л

следовательно, ПР(BaSO4) = 1∙10-5 ∙ 1∙ 10-5 = 1∙ 10-10

Ответ: ПР(BaSO4) = 1∙ 10-10

Пример 4: Произведение растворимости CuS равно 4·10-38. Сколько литров воды понадобилось бы для растворения 1г сульфида меди (II).

Дано: Решение:

ПР(CuS) = 4·10-38 1) уравнение диссоциации электролита:

m(CuS) = 1г CuS <=> Cu2+ + S2-.

Найти:2)найдем растворимость CuS в моль/л

V(H2O)- ?ПР (CuS) = [Cu2+] · [S2-] =4·10-38.

пусть [Cu2+] = х, следовательно и [S2-]=х

тогда ПР (CuS) = х2 ; х = √ ПР (CuS) = √4·10-38 = 2·10-19 моль/л

так как в насыщенном растворе [Cu2+] · [S2-] = [CuS], то растворимость CuS равна 2·10-19 моль/л

3) найдем количество вещества CuS предложенного в условии:

ν (CuS)= m(CuS) / M(CuS) = 1 г / 96 г/моль = 0,01 моль.

4) определим объём воды, необходимой для растворения 0,01 моль CuS:

2·10-19 моль CuS растворяются в 1л воды х = 0,01 / 2·10-19= 0,5·1017 (л)

а 0,01 моль CuS -------------------------- х л воды

Ответ: объём необходимой воды составляет 0,5·1017 литров.

Кроме того, значение ПР позволяет определять условия образования и растворения осадков.

Условие растворения осадка:произведение концентраций ионов (предложенных в условии), возведённых в степень их стехиометрических коэффициентов, должно быть меньше табличного значения произведения растворимости для этого вещества:

х+]m ∙ [By-]n < ПР (АmBn).

Условие образования осадка (осаждения):произведение концентраций ионов (предложенных в условии), возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов, должно быть больше табличного значения произведения растворимости для этого вещества:

х+]m ∙ [By-]n > ПР (АmBn)

Пример 5. Произведение растворимости СaSO4 равно 6 ∙ 10-5. Выпадет ли осадок СaSO4, если смешать равные объемы 0,2 н растворов СаСl2 и Na2SO4.

Дано: Решение:

ПР (СaSO4) = 6 ∙ 10-5 1) найдем концентрацию иона Са2+ в 0,2н растворе СаСl2

CН (CaCl2) = 0,2 моль/л (в моль/л), т.е. молярную концентрацию СaCl2 так

СН (Na2SO4) = 0,2 моль /л как [Ca2+] в насыщенном растворе равна [CaCl2]

Найти:по формулам пересчета концентраций (см.§7.1.2‚ 7.1.3.)

Выпадет ли CM (CaCl2) = CН (CaCl2) · Мэк (CaCl2) / M(CaCl2)

осадок СaSO4? Мэк (CaCl2) = M(CaCl2) / 2, следовательно для CaCl2

CM (CaCl2) = CN (CaCl2) / 2 = 0,1 моль/л, и [Сa2+] в 0,1 н растворе СаСl2 равна 0,1 моль/л

2) аналогично найдем [SO42-]:

CM (Na2SO4) = CН (Na2SO4) · Мэк (Na2SO4) / M(Na2SO4)

Мэк (Na2SO4) = M(Na2SO4) / 2, следовательно для Na2SO4

CM (Na2SO4) = CН (Na2SO4) / 2 = 0,1 моль/л, и [SO42-] в 0,1 н растворе Na2SO4 равна 0,1 моль/л

3) уравнение диссоциации CaSO4: CaSO4 <=> Ca2+ + SO42-

найдем произведение концентраций ионов в растворе, предложенном в условии задачи, и сравним его с табличным значением ПР (СaSO4)

[Ca2+ ] ∙ [SO42-] = 0,1 ∙ 0,1 = 10-2

ПР (СaSO4) = 6 ∙ 10-5, таким образом [Ca2+ ] ∙ [SO42-] > ПР (СaSO4), следовательно осадок выпадет.

Ответ: осадок СaSO4 выпадет.







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 5586. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия