Равновесие в гетерогенных системах.

Произведение растворимости

Произведение растворимости (ПР) –понятие, используемое только для малорастворимых в воде веществ, являющихся, однако, сильными электролитами.

 
  Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru

Для малорастворимых веществ при постоянной температуре произведение равновесных концентраций ионов, входящих в состав соединения (взятых в степенях, равных количеству ионов в формуле соли), всегда остается величиной постояннойи зависит только от природы соединения. Например, для насыщенного раствора малорастворимого вещества AnBm, находящегося в равновесии с его твердой фазой, будет характерен следующий обратимый процесс:

 
  Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru

Этот процесс является гетерогенным, поэтому константа равновесия процесса будет определяться только произведением концентраций ионов в растворе и не зависит от концентрации твердого компонента.

Кравн = [Am+]n·[B Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ]m = ПР Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru.

Значения ПР малорастворимых электролитов приводятся в справочной литературе.

Условием образования осадка является выражение [Am+]n·[B Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ]m ≥ ПР Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru, то есть если произведение концентраций ионов малорастворимого соединения в степенях их стехиометрических коэффициентов равно или больше величины ПР, то в этих условиях осадок образуется.

Зная величины ПР, можно вычислить концентрации каждого из ионов в насыщенном растворе, выше которой вещество выпадает в осадок.

Для примера возьмем насыщенный раствор малорастворимого вещества CaF2, находящегося в равновесии с его твердой фазой.

Приведем уравнение равновесия малорастворимой соли:

CaF2 D Са2+ + 2∙F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru .

Так как нас интересуют концентрации ионов Са2+ и F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru , при которых происходит образование осадка CaF2, то необходимо принять условие, что степень диссоциации равна единице.

Запишем ПР (CaF2), т.е. произведение концентраций указанных ионов с учетом их количества в формуле предполагаемого осадка CaF2, воспользовавшись табличными данными:

ПРCаF2 = [Cа2+ ] [F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ]2 = 4,0 · 10-11.

Из уравнения диссоциации видно, что концентрация ионов F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru в два раза выше, чем концентрация ионов Са2+: [F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ] = 2∙[Cа2+]. Подставляя их в выражение ПР, находим концентрации ионов Са2+ , затем и концентрации ионов F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru .

ПРCаF2 = [Cа2+ ] (2∙[Cа2+])2 = 4,0 · 10-11.

Произведя необходимые математические действия, находим, что концентрация ионов [Са2+]=2,15∙10-4 и [F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ]=2∙[Cа2+]= 4,30∙10-4 моль/л.

Таким образом, CaF2 выпадет в осадок при концентрация ионов [Cа2+] = 2,15∙10-4, и концентрация ионов [F Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru ] = 4,30∙10-4 моль/л.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Определите молярность и нормальность следующих растворов: а) 70 % серной кислоты плотностью 1,6 г/см3, б) 40 % раствора NaOH плотностью 1,4 г/см3, в) 20 % раствора H3PO4 плотностью 1,1 г/см3.

6.2. Рассчитайте сколько перманганата калия нужно для приготовления 50 мл 0,1 М раствора.

6.3. Чем измеряется сила электролита? Укажите условные значения степени диссоциации для сильных и слабых электролитов.

6.4. Определите, к каким электролитам, слабым или сильным, относятся: а) кислоты; б) щёлочи; в) основания; г) соли.

6.5. Укажите, какие из перечисленных ниже веществ относятся к электролитам, и напишите уравнения их электролитической диссоциации: HNO3, NaOH, C2H5OH, FeCl3, Al2(SO4)3, CH3COOH, CH3COOH, Na3PO4, CH3COONH4, C6H12O6, Cu(NO3)2.

6.6. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации для H3PO4 и Mg(OH)2.

6.7. Напишите выражения для констант диссоциации K1 и K2 сернистой кислоты. Какая из этих величин меньше? Почему?

6.8. Напишите уравнение диссоциации дихромата калия. Какой ион окрашивает его раствор в оранжевый цвет? Определите заряд этого иона.

6.9. Напишите уравнение диссоциации медного купороса. Какой ион окрашивает его раствор в голубовато-синий цвет? Определите заряд этого иона.

6.10. В какую сторону смещается равновесие диссоциации уксусной кислоты при разбавления раствора? Как зависит степень диссоциации от разбавления раствора? Объясните наблюдаемое явление.

6.11. Напишите уравнение диссоциации уксусной кислоты и выражение константы её диссоциации. Объясните, как смещается равновесие диссоциации уксусной кислоты при добавлении к ней ацетат-ионов CH3COO Равновесие в гетерогенных системах. - student2.ru из соли. Как меняется при этом степень диссоциации уксусной кислоты и концентрация ионов H+?

6.12. Напишите уравнение диссоциации гидроксида аммония NH4OH. Объясните смещение равновесия диссоциации при добавлении к раствору хлорида аммония. Увеличилась или уменьшилась при этом степень диссоциации гидроксида аммония?

6.13. Чему равна концентрация ионов H+ в растворе, если pH=1; pH=7; pH=11?

6.14. Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции, протекающей в сторону образования слабого основания NH4OH, и уравнение его распада на аммиак и воду.

6.15. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций нейтрализации щёлочи соляной и уксусной кислотами.

6.16. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций получения слабых оснований и кислот из растворов их солей: а) Fe(OH)2; б) H2S; в) HCN; г) Cu(OH)2; д) CH3COOH.

6.17. Сформулируйте определение процесса гидролиза и сделайте обобщающий вывод о реакции среды водных растворов солей, образованных:

а) сильным основанием и слабой кислотой,

б) слабым основанием и сильной кислотой,

в) слабым основанием и слабой кислотой,

г) сильным основанием и сильной кислотой.

6.18. Какой реакции среды следует ожидать в растворах ацетата натрия CH3COONa, хлорида алюминия AlCl3, силиката натрия Na2SiO3, карбоната аммония (NH4)2CO3?

6.19. Какова реакция среды водных растворов: а) нитрата аммония, б) нитрата калия, в) цианида калия, г) цианида аммония, д) ацетата аммония? Чем объяснить реакцию среды в каждом случае? Напишите соответствующие уравнения реакций в ионном виде.

6.20. Какими изменениями условий равновесия можно увеличить степень гидролиза солей? Ответ обоснуйте соответствующими примерами.

6.21. Напишите ионное уравнение реакции взаимодействия сульфата марганца (II) и сульфида аммония. В чём заключается условие выпадения осадка по правилу произведения растворимости?

6.22. Напишите в ионном виде уравнения реакций образования малорастворимых солей: а) PbI2; б) Ag2Cr2O7; в) Ca3(PO4)2.

6.23. Напишите выражение произведения растворимости для сульфида серебра и объясните, пользуясь правилом произведения растворимости, выпадение осадка Ag2S .

6.24. В чём заключается условие растворения осадков по правилу произведения растворимости?


Наши рекомендации