Условие выпадения и растворения осадков в водных растворах электролитов

В лабораторной и аналитической практике часто приходится решать такие задачи как: а) приготовление раствора малорастворимого вещества заданной концентрации; б) растворение навески вещества в минимальном объеме воды; в) определение условий выпадения в осадок продукта реакции; г) выбор оптимального способа растворения осадка.

Эти и другие подобные задачи можно легко решить, используя справочные величины ПР и применяя правило выпадения осадка электролита , илианалитическое правило ПКИ (ПАИ).

ПКИ (ПАИ) – это стехиометрическое произведение реальных концентраций (активностей) ионов малорастворимого электролита, рассчитанных или определенных аналитически. По форме ПКИ аналогично ПР, но отличается от него тем, что в ПР входят равновесные концентрации ионов электролита, соответствующие состоянию насыщенного раствора, а в ПКИ – реальные концентрации ионов, которые могут отличаться от равновесных в ту или иную сторону.

 

Правило выпадения осадка электролита:

Если ПКИ ПР, то раствор насыщен по данному веществу –электролиту и оно выпадает в осадок.

Если ПКИ ПР, то раствор ненасыщен по данному веществу - электролиту, и осадок не образуется.

 

Задача 4.4.

Определите, можно ли приготовить раствор Са(ОН)₂ с концентрацией С=0.002 моль/л, если при 25^о С ПР_Са(ОН)2 = 6∙ 10^-6.

 

Решение.Исходя из уравнения диссоциации:

 

Са(ОН)₂ Са²⁺ + 2 ОН^-,

определяем молярную концентрацию ионов в растворе.

 

С_Са2+ = С_Са(ОН)2 = 2∙ 10^-3 моль/л; С_ОН- = 2 С_Са(ОН)2 = 4∙ 10^-3 моль/л.

 

Рассчитаем ионную силу раствора:

 

J = 0, 5(C_Ca2+∙ z²_Ca2+ + C_OH-∙ z²_OH-) = 0, 5(2∙ 10^-3 ∙ 4 + 4∙ 10^-3× 1) = 6∙ 10^-3.

 

По правилу ионной силы определим коэффициенты активности ионов в таком растворе по табл. 9:

 

g_Са2+ = g_М2+ ≈ 0, 65; g_ОН- = g_А- ≈ 0, 95.

 

Тогда произведение активностей в данном растворе:

 

ПАИ = α _Са2+∙ α ²_ОН- = С_Са2+∙ С²_ОН-∙ g_Са2+∙ g²_ОН- =

 

2 ∙ 10^-3 ∙ 0, 61 ∙ (4 ∙ 10^-3)² ∙ (0, 93)² = 1, 69∙ 10^-8.

 

Так как полученная величина ПАИ _Са(ОН)2 < ПР_Са(ОН)2, вещество растворится полностью, и раствор 2∙ 10^-3 М можно приготовить.

 

Следует иметь в виду, что при введении в раствор хорошо растворимого электролита, не имеющего общих ионов с малорастворимым соединением, растворимость последнего повышается, так как при этом уменьшаются коэффициенты активностей ионов, а ПР остается постоянным.

Задача 4.5.

Выпадет ли осадок, если слить 30 см³ CuSO₄ с концентрацией 0, 02г/250 см³ и 20 см³ раствора Na₃AsO₄ c концентрацией 3∙ 10⁴ моль/л?

Решение.

а) Предполагаемая реакция выпадения осадка:

3 CuSO₄ + 2 Na₃AsO₄ = Cu₃(AsO₄)_(ТВ.) + 3 Na₂SO₄;

3 Cu²⁺ + 3 (SO₄)^2- + 6 Na⁺ + 2 (AsO₄)^3- = Cu₃(AsO₄)_2(ТВ.) + 6 Na⁺ + 3 (SO₄)^2-.

Гетерогенное равновесие:

3 Cu²⁺ + 2 (AsO₄)^3- ⇄ Cu₃(AsO₄)_(ТВ.).

б) Расчет исходной концентрации С_Сu2+, ион-моль/л:

= = = 5∙ 10^-4 моль/л.

Расчет исходной концентрации , ион-моль/л:

= = 3∙ 10^-4 моль/л.

в) При сливании растворы разбавляют друг друга, и концентрации всех компонентов уменьшаются. Объём раствора после сливания

V = 30+20=50 см^3.. Рассчитаем концентрации компонентов раствора после сливания:

;

г) Расчет

_.

Справочная величина = 7, 6 ∙ 10^-36 < ПКИ = 3.88 ∙ 10^-19.

Ответ: Раствор насыщен по веществу Cu₃(AsO₄)₂ , и оно выпадет в осадок.

Контрольное задание № 4

Используя табл. 21 с исходными данными для своего номера варианта, рассчитайте ПКИ и прогнозируйте возможность выпадения осадка малорастворимого вещества при сливании двух растворов.

 

Таблица 22

Исходные данные к контрольному заданию N 4

 

№	Осадок (тв.)	ПР	Сливаемые растворы	Объемы растворов, см3	Концентрации растворов
	Be(OH)2	3, 2× 10-20	Be(NO3)3 NaOH		1, 6 г / дм3 0, 002 М
	PbI2	8, 9 × 10-9	Pb(NO3)2 NaI		0, 0012 M 0, 15 / 250 см3
	Ag2CO3	8 × 10-12	AgNO3 Na2CO3		0, 0001 M 0, 0265 г / 100 см3
	Co3(PO4)2	4, 3× 10-31	CoSO4 Na3PO4		0, 001 М 0, 328 г / дм3
	Bi(OH)3	4, 8× 10-31	Bi(NO3)3 NaOH		0, 331 г / 200 см3 0, 0025 М
	Ag2SO4	1, 5 × 10-5	AgNO3 H2SO4		0, 51 г / 250 см3 0, 02 М
	PbCl2	1, 8 × 10-5	Pb(NO3)2 NaCl		1, 324 г / 500 см3 0, 012 М
	Mn(OH)2	1, 6 × 10-3	MnSO4 KOH		0, 009 М 0, 0336 г / дм3
	Ag2MoO4	2, 8× 10-12	AgNO3 Na2MoO4		0, 085 г / дм3 0, 002 М
	Ba3(PO4)2	3, 4× 10-23	BaCl2 Na3PO4		0, 005 M 0, 0328 г / 100 см3
	Pb(IO3)2	2, 9× 10-13	Pb(NO3)2 NaIO3		0, 0001 М 0, 0001 М
	Ag3PO4	1, 3× 10-20	AgNO3 Na3PO4		0, 017 г / 100 см3 0, 0015 М
	Zn3(PO4)2	9 × 10-33	ZnCl2 Na3PO4		0, 001 М 0, 123 г / 500 см3
	Pb(OH)2	1× 10-20	Pb(NO3)2 NaOH		0, 005 М 0, 01 г / 100 см3
	Ag2S	6, 3× 10-50	AgNO3 Na2S		0, 68 г / дм3 0, 0012 М
	Ca3(PO4)2	1× 10-26	CaCl2 Na3PO4		0, 016 М 0, 033 г / 100 см3
	Co(OH)2	6, 3× 10-15	CoSO4 NaOH		0, 001 М 1 г / 500 см3
	Ag3AsO3	1× 10-17	AgNO3 Na3AsO3		0, 005 М 0, 002 М
	Cd3(PO4)2	2, 5× 10-33	CdCl2 Na3PO4		0, 005 М 0, 002 М
	Ba(IO3)2	1, 5 × 10-9	BaCl2 NaIO3		0, 001 М 0, 5 г / дм3
	Ag2SO3	1, 5× 10-14	AgNO3 Na2SO3		0, 068 г / 100 см3 0, 012 М
	Cu2S	2, 5× 10-48	CuCl Na2S		0, 002 М 0, 000156 г/200 см3
	Fe(OH)2	8 × 10-16	FeSO4 KOH		0, 003 М 0, 0672 г / 100 см3
	Ag2WO4	5, 5× 10-12	AgNO3 Na2WO4		0, 004 М 0, 008 М
	PbBr2	9 × 10-6	Pb(NO3)2 KI		0, 008 М 0, 103 г / 250 см3
	Ni(OH)2	3, × 10-16	NiSO4 KOH		0, 001 М 0, 014 г / 250 см3
	Ag2CrO4	1, 3× 10-12	AgNO3 K2CrO4		0, 0001 М 0, 097 г / дм3
	SrF2	2, 4 × 10-9	SrCl2 NaF		0, 0005 М 0, 00042 г / 100 см3
	Al(OH)3	1× 10-33	AlCl3 NaOH		0, 004 М 0, 00032 г / см3
	Ag3AsO4	1, 1× 10-20	AgNO3 Na3AsO4		3, 4 г / 250 см3 0, 012 М

4.2. Влияние на растворимость рН среды раствора.

рН гидратообразования

Осаждение малорастворимых гидроксидов металлов

 

Одним из важнейших факторов, влияющих на растворимость, является рН среды.

В состав осадка малорастворимого гидроксида металла Ме(ОН)_z входит ион ОН ^-. Произведение растворимости для Ме(ОН)_z, согласно уравнению ( 51):

. (53)

Если к раствору соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (рН< 7), добавлять щелочь, то при определенном добавленном количестве щелочи начнется гидратообразование - выпадение осадка малорастворимого гидроксида:

 

.

рН начала гидратообразования можно рассчитать по формуле, выведенной из уравнения (53):

(54)

Задача 4.6.

Рассчитайте величину рН, необходимую для полного осаждения гидроксида магния Mg(OH)₂ из раствора его соли, т.е. до остаточной концентрации ионов Mg²⁺ - С_Mg2+ 10^-6 моль/л.

 

Решение. Воспользуемся формулой (54), подставив в нее справочную величину

1, 8∙ 10^-11 и :

рН_{гидратообр.}= 11, 75.

Ответ: Полное осаждение Mg²⁺-ионов из водных растворов в виде Mg(OH)₂ достигается при рН 11, 75.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. For (инициализация; условие; инкремент)
2. В чем отличается первоначальные способы возникновения права собственности от производных способов?
3. Вина как условие гражданско-правовой ответственности
4. ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
5. Вычисление производных, интегралов, сумм, произведений и пределов в MathCad.
6. Гидравлический расчет разветвленных (тупиковых) водопроводных сетей
7. Глава 25.1. Сборы за пользование объектами животного мира и за пользование объектами водных биологических ресурсов
8. ГРУППЫ ВВОДНЫХ СЛОВ ПО ЗНАЧЕНИЮ
9. Директивы условного ассемблирования. Условие в Ассемблере
10. Знаки препинания при вводных и вставных конструкциях.
11. Ионное равновесие в растворах электролитов : диссоциация воды, рН растворов, диссоциация слабых электролитов, гидролиз, буферные растворы, произведение растворимости.
12. Ионные равновесия в водных растворах электролитов