Условие выпадения и растворения осадков в водных растворах электролитов
Лекции.ИНФО


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 25о С ПРСа(ОН)2 = 6∙10-6.

 

Решение.Исходя из уравнения диссоциации:

 

Са(ОН)2 Са2+ + 2 ОН-,

определяем молярную концентрацию ионов в растворе.

 

ССа2+ = ССа(ОН)2 = 2∙10-3 моль/л; СОН- = 2 ССа(ОН)2 = 4∙10-3 моль/л.

 

Рассчитаем ионную силу раствора:

 

J = 0,5(CCa2+∙ z2Ca2+ + COH-∙ z2OH-) = 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:

 

gСа2+ = gМ2+ ≈ 0,65; gОН- = gА- ≈ 0,95.

 

Тогда произведение активностей в данном растворе:

 

ПАИ = α Са2+∙ α2ОН- = ССа2+∙ С2ОН-∙ gСа2+∙ g2ОН- =

 

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

 

Так как полученная величина ПАИ Са(ОН)2 < ПРСа(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 ССu2+ , 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 см3.. 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+ - СMg2+ 10-6 моль/л.

 

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

1,8∙10-11 и :

рНгидратообр.= 11,75.

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









Читайте также:

  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


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-16; Просмотров: 200;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная