Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Произведение растворимости некоторых малорастворимых
веществ в воде при 25 оС
Кристаллическое Произведение Кристаллическое Произведение вещество растворимости вещество растворимости (ПР) (ПР) AgBr 5,0 10-13 Cd(OH)2 4,3 10-15 AgCl 1,8 10-10 CdS 6,5 10-28 AgI 2,3 10-16 Cu(OH)2 5,6 10-20 Ag2CrO4 1,2 10-12 CuS 1,4 10-36 Ag2S 7,2 .10-50 Fe(OH)2 7,9 10-16 Ag2SO4 1,2 10-5 Fe(OH)3 6,3 10-38 BaCO3 4,9 10-9 FeS 3,4 10-17 BaCrO4 1,1 10-10 PbCl2 1,7 10-5 BaSO4 1,8 10-10 PbI2 8,7 . 10-9 CaCO3 3,7 10-9 PbS 8,7 10-20 CaC2O4 2,3 10-9 PbSO4 1,7 10-8 CaSO4 3,7 10-5 Zn(OH)2 3,0 10-16 Ca3(PO)4 1,0 10-25 ZnS 1,6 10-24
Например, если приготовить 0,001молярный раствор CaSO4, то можно заранее сказать, что осадок (кристаллы) CaSO4 в этом растворе не образуются, потому что ПР(СаSO4) = 3,7 ·10-5. А в приготовленном растворе произведение концентраций ионов Са2+ и SO42- составит величину [Ca2+] [SO42-] = 0,001·0,001 = 10-6, что меньше ПРСаSO4 насыщенного раствора: 10-6 < 3,7 ·10-5. Произведение растворимости ПР является постоянной величиной при данной температуре и соответствует равновесным концентрациям ионов в рас- творе. Если извне каким-либо способом изменить равновесные концентрации ионов, то в системе произойдет смещение ионного равновесия. Например, если в насыщенный раствор того же хлорида серебра в условиях установившегося равновесия AgClкристалл ↔ Ag+ раствор + Сl-раствор
ввести ион Cl-, добавив хорошо диссоциирущие НСl или КСl, то равновесие в растворе сразу же нарушится: сдвинется влево. Избыточное количество ионов хлора Сl- по сравнению с его равновесным значением приведет к увеличению скорости реакции осаждения ионов серебра
Ag+ раствор + Cl- раствор → AgClкристалл
Со временем установится новое равновесие, и оно по-прежнему будет ха- рактеризоваться той же величиной ПР. Но изменятся равновесные концентра- ции ионов серебра Ag+ (их станет меньше) и ионов хлора Cl- (их станет больше) в растворе. Можно понизить концентрацию ионов серебра в водном растворе, связав их в более прочное соединение или комплексный ион (например, в слабо иони- зируемый ион [Ag(NH3)2]+), но тогда осадок кристаллов AgCl начнет рас- творяться, посылая в раствор ионы серебра, восполняя недостающие. Таким образом, можно добиться полного растворения всего осадка хлорида серебра. Рассмотрим несколько примеров решения задач с использованием поня- тия произведения растворимости. Пример 1. Рассчитать концентрацию ионов Са2+ и СО32- в насыщенном рас-
творе карбоната кальция и его растворимость. Решение. Растворимость электролита, диссоциирующего на два иона, рав- на молярной концентрации каждого из его ионов. Обозначим растворимость СаСО3 буквой S моль/л. В этом случае: S = [Ca2+ ] = [CO32- ], а произведение рас- творимости ПР = [Ca2+] [CO32-]. Тогда S = = = 0,61 ·10-4 моль/л. Мо- лярная масса карбоната кальция 100 г/моль. Следовательно, если раствори- мость карбоната кальция 0,61×10-4 моль/л, то в массовых единицах, составит величину, равную 0,61×10-4 ×100 = 6,1×10-3 г/л (М(СаСО3) = 100). Пример 2. Во сколько раз уменьшится растворимость ВаSO4 в 0,01молярном водном растворе серной кислоты по сравнению с растворимо- стью в чистой воде? Решение. В чистой воде растворимость S сульфата бария, принимая во внимание его ПР, равна S = [Ba2+] = [SO42-] = ПР = 1,8 · 10 −10 = 1,34 · 10 −5 моль / л. Присутствующие в растворе молекулы серной кислоты в результате их диссоциации, которую будем считать полной, дают одноименные ионы SO42-, концентрация которых в растворе равна 0,01 моль/л. Поскольку эта величина явно больше концентрации сульфат ионов, полученных в результате диссоциа- ции сульфата бария (сравните: [SO42-] = 1,34 10-5 и [SO42-] = 0,01 = 10-2), поэтому примем ее за общую концентрацию сульфат ионов в растворе. Произведение растворимости сульфата бария есть величина постоянная. Она равна ПР = [Ba2+] [SO42-] = 1,8 ·10-10. Концентрация сульфат иона равна 10-2 моль/л. Тогда концентрация ионов бария в растворе серной кислоты составит величину[Ba2+] = 1,8·10-10 ⁄ 10-2 = 1,8·10-8 моль/л. По сравнению с концентрацией ионов бария в чистой воде эта величина явно много меньше и отличается в 1,34·10-5⁄ 1,8·10-8 = 7,4·102 раз. Пример 3. Получится ли осадок кристаллов сульфата кальция CaSO4 при смешивании равных объемов 0,02 н раствора хлористого кальция и сульфата натрия? Решение. Для ответа на вопрос задачи нужно узнать произведение концен- траций ионов в смешанном растворе и сравнить его с произведением раствори- мости сульфата кальция. Так как объем получаемой смеси в два раза больше, чем объём каждого из взятых растворов, то после смешивания концентрации всех ионов станут в два раза меньше, чем они были в исходных растворах. Счи-
тая, что соли полностью диcсоциированы, получим: [CaCl2] = [Ca2+] = 0,01 ×0,5 = 5·10-3 моль/л и [Na2SO4] = [SO42-] = 0,01×0,5 = 5·10-3 моль/л. Откуда произведение концентраций ионов (ПКИ) в смешанном растворе [Ca2+] · [SO42-] = (5·10-3)2= 2,5·10-5. По сравнению с ПР сульфата кальция эта величина несколько меньше (2,5·10-5 < 3,7·10-5). Следовательно, по отношению к осадку кристаллического сернокисло- го кальция раствор будет ненасыщенным и осадка не получится. Следует отметить, что как в других равновесных процессах, описываемых законом действующих масс, в выражении для произведения растворимости должны использоваться активности (активные концентрации) ионов. Так, для процесса растворения осадка соли МехАy ↔ xMe + yA ПР0 = a x Me. a yA или, используя выражение активностей ионов через их молярные концентрации коэффициенты активностей (γ) ионов, ПР0 = [Ме]x. γxМе . [A]y. γyА = ПР . γxМе . γyА где ПР0 – термодинамическое произведение растворимости (произведение активностей), ПР – концентрационное произведение растворимости равное произведению молярных концентраций ионов в степенях, соответствующих стехиометрическим коэффициентам (х,у): ПР = [Ме]x. [A]y, [Ме] и [A] – молярные концентрации катиона и аниона раствора соли, находящегося в равновесии с осадком. Термодинамическое произведение растворимости (ПР0) – величина постоянная для данного электролита в данном растворителе, при данной температуре. Значение концентрационного произведения растворимости (ПР) зависит от величины коэффициентов активностей ионов, которая определяется значением ионной силы раствора. Если концентрация электролитов в растворе незначительна (с < 10-4 моль/л), то ионная сила раствора невелика (I ≈ 0) и коэффициент активности близок к единице (f ≈1), а ПР0 ≈ ПР. Произведение растворимости является константой равновесия процесса растворения, а процесс образования осадка является обратным процессу растворения, поэтому константа процесса осаждения будет величиной, обратной произведению растворимости, т.е. будет равна: Кр = 1/ПР0. Так как константа равновесия реакции связана с величиной изменения стандартного изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиббса) реакции: D r G0T = -RТ lпКр, то изменение стандартной энергии Гиббса при образовании осадка связано с произведением растворимости уравнением D r G0T = -RТ lп1/ПР0= RТ lпПР0 Величину D r G0T можно рассчитать пользуясь табличными данными энергии Гиббса образования электролита и сольватированных ионов его составляющих, а затем найти произведение растворимости: lпПР0 = D r G0T/RТ, . Пример 4. Рассчитать произведение растворимости карбоната кальция, пользуясь таблицами стандартных термодинамических величин. Решение. Изменение энергия Гиббса процесса образования осадка в растворе из ионов рассчитаем, пользуясь данными стандартных энергий Гиббса образования гидратированных ионов и осадка соли, в соответствии с уравнением: Ca2+ + CO32- = СаСО3 D r G0T = D f G0T ( СаСО3 )т -D f G0T (Ca2+)aq - D f G0T (CO32-)aq = -1129 кДж/моль – (-553 кДж/моль – 528 кДж/моль) = -48 кДж = - 48000 Дж. Зная, что R = 8,31 Дж/моль·К, Т=2980К находим: .
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 862; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.13.70 (0.017 с.) |