Электрическая проводимость растворов электролитов. Определение растворимости и произведения растворимости малорастворимого соединения

 

Насыщенные растворы большинства малорастворимых солей мож- но рассматривать как бесконечно разбавленные растворы сильных элек- тролитов. Отсюда следует, что молярная электрическая проводимость раствора (l ) практически не будет отличаться от значений молярной электрической проводимости при бесконечном разбавлении (l¥ ). Вы- числение концентрации раствора (растворимости) малорастворимого соединения рассчитывают по уравнению:

1000(k  р   -  р а   - k   )

C =                     H 2 O      ,                             (15.1)

l¥  + l¥

+      -

¥        ¥

где l+

и l-

– подвижности ионов малорастворимого соединения;

k  р   -  р а  

 

– удельная электрическая проводимость раствора малораствори-

 

2

мого соединения;

k  Н О

 

– удельная электрическая проводимость воды.

В растворе малорастворимого соединения наблюдается равновесие

A B   =  n A +  +  mB -

n  m                               ,

которое  характеризуется  константой  равновесия  (произведением  рас- творимости).

Произведение растворимости малорастворимой соли (L р) без учета электростатического взаимодействия ионов рассчитывается по уравне- нию:

n       m

A      B

L p   =  C +  ×  C -  .

 

где

 

C A +   и C B -

 

– равновесные концентрации ионов в растворе;

n и m – стехиометрические коэффициенты в уравнении химической ре- акции.

 

Пример выполнения задания

П р имер.

Удельное сопротивление насыщенного раствора малорастворимой соли Ba S O 4 при 290 К равно 0,142·106  Ом·см. Удельное сопротивление воды при той же температуре составляет 0,67·106  Ом·см.

Вычислите при указанной температуре:

1) растворимость соли в чистой воде;

2) произведение растворимости BaSO 4.

 

l

Подвижности ионов:

¥

B a   2+

 

= 55

C м ×  с м   2       ¥

l

;

 

2-  = 88,6

C м ×  с м   2

.

 

 

Р ешение:

м о л ь

S O 4

м о л ь

1. Рассчитаем удельную электрическую проводимость малораство-

римого соединения и воды:

 

 

k  B aS O 4

 

 

k

=  1

r

=  1

=   1    = 7,04 ×10-6

0,142 ×106

=   1    = 1,5 ×10-6

 

См/см;

H 2 O

r  0,67 ×106

См/см.

2. Рассчитаем  растворимость малорастворимого  соединения  по уравнению (15.1):

100 0 (k р - ра  - k)

1000 × (7,04 -  1, 5) × 10   -6

5

2                                                                                                                                                 -

C =                     H  O    =

l¥  + l¥

 

4

55 + 88,6

= 3,86 ×10

м о л ь / л

+      -

3.  Рассчитаем произведение растворимости малорастворимого со- единения.

В растворе сульфата бария наблюдается равновесие:

B aS O 4

= Ba

2+  +

S O   2-

Произведение растворимости BaSO4 запишется в виде:

4

L p   = C B a   2+

× C S O 2-

= C 2

= (3,86 ×10-5)2

= 1,48 ×10-9.

Табличное  значение  произведения  растворимости  составляет

1,5 ×10-9, следовательно, расчет верен.

 

Задачи для самостоятельного решения

 

Удельное сопротивление насыщенного раствора малорастворимого соединения А при температуре t ºC равно ρ A. Удельное сопротивление

2

воды при той же температуре равно температуре:

r  H  O. Вычислите при указанной

1) растворимость соли в чистой воде;

2) произведение растворимости вещества А.

Рассчитанные значения произведения растворимости сравните со справочными данными (Приложение 3).

 

 

Вари- ант   Вещество А     r  A, Ом∙cм   r  H  O, Ом∙cм ¥ l+ , Cм × см 2 м о л ь l¥ , - Cм × см 2 м о л ь     t ºC 1 BaCr2O4 1,47∙106 0,83∙106 50,6 74 25 2 ВаСО3 0,039∙106 2,2∙106 50,6 66 25 3 SrC2O4 0,0141∙106 0,45∙106 199,6 74 25 4 AgCl 0,333∙106 1,0∙106 83,7 95,2 25 5 AgJO3 0,055∙106 1,0∙106 83,7 41 25 6 BaSO4 0,330∙106 1,5∙106 50,6 88,6 25 7 PbSO4 0,025∙106 1,5∙106 70 80,6 25 8 BaC2O4 0,014∙106 0,40∙106 50,6 74 18 9 TlBr 0,0038∙106 1,0∙106 41 96,8 25 10 TlCl 0,0661∙108 0,86∙106 40 95,2 18 11 BaSO4 0,417∙106 0,8∙106 50,6 88,6 18 12 TlBr 0,0045∙106 1,33∙106 41 96,6 20 13 TlBr 0,0033∙106 0,57∙106 42 97,6 26 14 TlJ 0,0035∙106 0,81∙106 40 76,8 18 15 TlСNS 0,0007∙106 1,00∙106 41 66,5 20 16 PbSO4 0,031∙106 0,42∙106 70 88,6 18 17 Pb(JO3)2 0,168∙106 0,8∙106 70 41 25 18 MgC2O4 0,005∙106 0,54∙106 53 74 18 19 CaC2O4 0,104∙106 0,54∙106 59,5 74 18 20 CaF2 0,027∙106 0,47∙106 59,5 55,4 18 21 SrC2O4 0,019∙106 0,45∙106 199,6 74 25 22 AgCl 0,79∙106 1,79∙106 83,7 95,2 18 23 AgCl 0,526∙106 0,83∙106 83,7 95,2 26 24 AgBr 0,135∙106 0,49∙106 83,7 98,6 100 25 AgBrO3 0,002∙106 1,08∙106 83,7 55,8 20 26 AgJO3 0,089∙106 0,86∙106 83,7 41 18 27 AgJO3 0,05∙106 0,62∙106 83,7 41 26

2

Электролиз

 

Электролиз – процесс, в котором химические реакции идут под действием электрического тока от внешнего источника, при этом элек- трическая энергия превращается в химическую.

Электролиз проводят в электролизерах, состоящих из двух элек-

тродов, погруженных в раствор электролита.

Отрицательно заряженный электрод, на котором происходит про- цесс восстановления (присоединения электронов), называется катодом:

 

на катоде (-):

M e z +

+ z e ® M e 0.

Положительно  заряженный  электрод,  на  котором  происходит процесс окисления (отдача электронов), называется анодом:

на аноде (+):

M e 0

- z e ® M e z   + .