Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости

В насыщенном растворе малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов при постоянной температуре является постоянной величиной и называется произведением растворимости (Ksp).

Равновесие между малорастворимой солью состава ВА и ее ионами в растворе может быть представлено следующей схемой:

ВА Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru В+ + А

тв. фаза раствор

Константа, характеризующая равновесие данной реакции, называется произведением растворимости соли и оно будет равно:

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

В приближении идеального раствора с учётом того, что активность чистого компонента равна единице, уравнение упрощается до выражения:

Ksp = [В+][А].

Если состав осадка выражается формулой ВmАn, то равновесие между твердой фазой и ионами Вn+ и Am выражается уравнением:

ВmАn Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.run+ + nAm

В этом случае произведение растворимости будет равно:

Ksp = [Вn+]m[Am]n.

Например,

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru или Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Правило произведения растворимости можно применить только к труднорастворимым веществам, в насыщенных растворах которых концентрация ионов очень мала. Понятие произведения растворимости является частным случаем более общего понятия постоянства произведения активностей ионов в насыщенном растворе электролита. При невысокой ионной силе раствора, когда коэффициенты активностей ионов электролита можно считать близкими к единице, произведение растворимости соли приближается к произведению активностей.

Правило произведения растворимости позволяет: вычислять концентрацию ионов малорастворимой соли в насыщенном растворе, вычислить концентрацию реагента-осадителя, необходимую для практически полного осаждения, оценить возможность образования осадка в данных условиях и т.д.

Еще одной количественной характеристикой состояния равновесия осадок-раствор является растворимость (S), которая выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе. Давайте выведем общую формулу растворимости для вышеописанного равновесия. Обозначим концентрацию растворенного вещества ВmАn (растворимость) через х. Тогда концентрация Вn+ будет равна mx, а концентрация Аm – nx.Тогда выражение произведения растворимости примет вид

Ksp= [Вn+]m[Am–]n = (mx)m(nx)n = mmnnxm+n

Отсюда х равен

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Приведем примеры вычислений.

Пример 1. Сколько г сульфата кальция растворяется в 1 л воды, если Ksp = 6,1·10–5?

Решение:

Равновесие в данной системе выражается следующей схемой:

CaSО4 Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru Са2+ + Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru .

тв. фаза раствор

Обозначим молярную концентрацию соли в насыщенном растворе через х. В соответствии со схемой процесса концентрации Са2+ и Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru будут также равны х. Тогда:

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Или для решения задачи можно использовать растворимость S, которая для данного равновесия равна

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Получаем аналогичный результат.

Найдем массу CaSО4

Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Пример 2.Растворимость Ag3PO4 в воде при 200С равна 0,0065 г/л. Рассчитайте значение произведения растворимости.

Решение. Растворимость Ag3PO4 равна S =6,5 ·10-3/418,58=1,6·10-5 моль/л, 418,58 г/моль – молярная масса AgPO4.

При диссоции 1 моль Ag3PO4 образуется 3 моль ионов Ag+ и 1 моль ионов PO4-3, поэтому концентрация иона Ag+ в три раза больше, т.е. [PO4-3] = 1,6·10-5 моль/л, [Ag+] =3·1,6·10-5 моль/л. Произведение растворимости Ag3PO4 составляет

Ksp=[Ag+] ·[PO4-3]=( 4,8·10-5)3·1,6·10-5=1,77·10-18.

Пример 3. Определите, при каком соотношении концентраций ионов Bа2+ и Pb2+ их карбонаты при произведении ионов СО32- будут выпадать одновременноKsp(ВаСO3 )= 7 · 10-9, Ksp(PbСO3)= 1,5·10-13.

Решение.

[Bа2+]= Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru [Pb2+]= Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru = Растворимость труднорастворимых солей. Произведение растворимости - student2.ru

Таким образом, карбонаты бария и свинца будут выпадать одновременно из раствора, если [Bа2+] больше [Pb2+] в 46700 раз. Если это отношение будет больше 46700, то первым из раствора будет выпадать ВаСO3, и до тех пор, пока отношение [Bа2+]/[Pb2+] не будет равным 46700. И только после этого начнется одновременное выпадение осадков.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

193. Вычислите произведение растворимости (Ksp), растворимость соли (моль/л и г/л), или объем V мл насыщенного раствора в зависимости от данных, указанных в таблице:

задание соль Ksp растворимость Содержание соли в растворе, г Объем V, л
моль/л г/л
193 а AgI 8,3·10-17 ? ? - -
193 б Ag3AsO4 1,0·10-22 - - 6,4·10-3 ?
193 в Ag2CrO4 ? - - 0,025
193 г Pb3(PO4)2 ? - - 1,2·10-6
193 д Ag3PO4 1,8·10-18 - - 0,050 ?
193 е Ag2CO3 6,5·10-12 ? ? - -
193 ж PbSO4 ? - - 0,132
193 з CaCO3 4,8·10-9 - - - -
193 и PbI2 ? - - 5,8

194. По данным произведения растворимости (Ksp) солей рассчитайте молярную концентрацию ионов в насыщенном растворе соли:

задание соль Ksp задание соль Ksp
194а PbI2 8,7·10-9 194 в Ag2S 5,7·10-51
194б Ca3(PO4)2 1,0·10-25 194 г PbSO4 2,2·10-8

195. Вычислите произведение растворимости (Ksp) насыщенного раствора соли по содержанию ионов в определяемом объеме V:

задание соль Ksp Объем V, л Ионы Масса (количество)
195а PbSO4 ? Pb2+ 0,186
195 б Ag2CO3 ? 0,05 СО32- 6,3·10-6моль
195 в PbF2 3,2·10-8 0,4 Pb2+ ?
195 г AgIO3 ? Ag+ 0,176 г
195 д PbI2 ? 0,1 Pb2+ 0,0268 г

196. Насыщенный раствор Ag2Cr2O7 объемом 5 л содержит о,5 моль Na2Cr2O7. Найдите концентрацию ионов Ag+ в этом растворе, если (Ksp) Ag2Cr2O7=2,0·10-7 и αNa2Cr2O7=75%.

197. При каком соотношении концентраций ионов Zn+2 и Cd+2 в растворе прибавлением к нему раствора Na2CO3 вызывает одновременное осаждение карбонатов этих ионов?

198. Концентация ионов Cu+2 равна 0,01 моль/л. При какой концентрации ионов Mg+2 гидроксиды обоих ионов будут выпадать из раствора одновременно?

199. Какой должна быть минимальная концентрация KBr, чтобы прибавление к его раствору объема AgNO3 концентрации 0,003 моль/л вызвало появление осадка? (Ksp) AgBr=6,3·10-13 .

200. (Ksp)СuCO3 при 250С равно 2,36·10-10. Определите концентацию ионов Cu+2 в насыщенном растворе СuCO3, содержвщем К2CO3 в количестве 0,001 моль/л, степень диссоциации К2CO3 равна 95%.

201. (Ksp)MgS при 250С равно 2,0·10-15. Образуется ли осадок MgS при смешивании равных объемов Mg(NO3)2 концентрации 0,004 моль/л и Na2S концентрации 0,0006 моль/л? Степень диссоциации электролитов принять равными единице.

202. Найдите возможную концентрацию ионов Cа+2 в растворе при рН=13.

203. Будет ли осадок CaSO4, если к раствору, содержащему 0,02 моль/л CaCl2 прибавить равный объем раствора, содержащего 0,2 моль/л H2SO4?

204. Молярная концентрация PbBr22 в насыщенном растворе при 250С равно 1,3·10-2 моль/л. Определите произведение растворимости соли при данной температуре.

205. Определите и сравните концентрации ионов Fe+2 в растворах с рН=11 и рН=12.

206. Определите рН, при котором концентрация ионов Mg+2 в растворе Mg(OH)2 равна 2,0·10-3 моль/л.

207. Произведение растворимости Ag3PO4 составляет 1,3·10-20. Вычислите растворимость Ag3PO4 (моль/л, г/л). В каком объеме насыщенного раствора Ag3PO4 содержится 0,003 моль серебра?

208. Произведение растворимости CaSO4 составляет 9,1·10-6. Какая часть моля кальция содержится в 300 мл насыщенного раствора?

209. Произойдет ли образование осадка CaCrO4(Ksp=7,1·10-4) при смешивании равных объемов 0,1 М растворов CaCl2 и К2CrO4?

210. Вычислите растворимость, моль/л, ВаCO3 0,25 М растворе NaCl и сравните с растворимостью в воде. Во сколько раз повысилась растворимость малорастворимого соединения (солевой эффект)? Ионная сила раствора NaCl равна 0,2, коэффициент активности ионов Bа2+ и СО32- равен 0,24.

211. Выполните условие задачи 210 для Ag2CrO4 (Ksp=1,1·10-12) в 0,05М растворе MgSO4.

Наши рекомендации