Равновесия в насыщенных растворах малорастворимых электролитов

В насыщенном растворе малорастворимого электролита состава МА равновесное состояние можно схематически представить следующим образом:

МА М⁺ + А^-. (2.1)

тв. фаза раствор

 

Константа такого равновесия, равная произведению активностей ионов, называется термодинамической константой растворимости

(2.2)

Поскольку в рассматриваемых системах концентрации ионов очень малы, то в первом приближении значения активностей могут быть заменены на молярные концентрации этих ионов; тогда константа растворимости будет концентрационной

_МА = [М⁺][А^-]. (2.3)

Например, для сульфата бария константа растворимости записывается

_BaS04 = [B ][S .

Если состав осадка выражается формулой М_mА_n, то равновесие в насыщенном растворе его запишется схемой

М_mА_n = mМⁿ⁺ + nA^m-. (2.4)

Концентрационная константа растворимости будет равна

л = [Мⁿ⁺]^m *[А^m-]ⁿ. (2.5)

Например,

„=[РЬ²⁺][Сl^-]²,

= [Са²⁺]³[ ]²

Пользуясь константой растворимости, можно вычислять концентрации ионов малорастворимых солей в насыщенных растворах, концентрации реагентов-осадителей, необходимые для практически полного осаждения; оценить возможности образования осадка в заданных условиях. Приведем примеры вычислений.

Пример 1. Сколько г сульфата кальция растворяется в 1 л воды, если _CaSO4 = 2,5*10^-5?

Решение. Запишем схему равновесия в рассматриваемой системе

CaS0₄ C + S

тв. фаза раствор

 

Обозначим молярную концентрацию соли в насыщенном растворе через х. Равновесные концентрации ионов Са²⁺ и S будут также равны хM. Считая в первом приближении, что термодинамическая и концентрационная константы растворимости практически равны, запишем

_CaSO4 = [C ][S ] = х² = 2,5 * 10^-5.

х = = 5,0 * 10^-3 М.

Молярная масса CaS0₄ = 136 г/моль. Содержание CaS0₄ в граммах на литр раствора (Ь) будет равно

b=136 * 5 * 10^-3 = 0,68 г/л.

Пример 2. В 1 л воды растворяется 0,000002149 г иодида серебра. Вычислить .

Решение. Найдем молярную концентрацию иодида серебра в насыщенном растворе (х), молярная масса Agl 234,8 г/моль.

M,

Поскольку

AgI Ag⁺ + I^-,

равновесные концентрации ионов в растворе будут также равны

[Ag⁺] = [I^-] = х= 9,109 * 10^-9 М.

= [А⁺][I^-] = (9,109 *10^-9)² = 8,3 * 10^-17.

Пример 3. В 1 л воды растворяется 0,0002212 г фосфата кальция. Вычислить .

Решение. В данном случае равновесие описывается схемой

Са₃ (Р0₄)₂ = 3 С + 2 Р .

Найдем молярную концентрацию соли (х):

М(Са₃(РО₄)₂) = 310 г/моль,

= 7,14 * 10^-7 г/моль,

Молярная концентрация ионов Са²⁺ в насыщенном растворе в соответствии со схемой будет равна Зx, и Р 2х. Тогда

= [ ]³ [Р ]² = (3x)³ (2x)² = 108 x⁵ = 108 * (7,14 * 10^-7)⁵ =2,0 * 10^-29.

Задачи*

Вычислить содержание вещества в г в насыщенных растворах солей

173. Сульфата кальция в 1 л.

174. Иодата лантана в 60 л.

175. PbCIF в 1 л.

176. Хлорида свинца в 175 мл.

177. Бромида таллия в 1500 мл.

178. Иодида таллия в 1500 мл.

179. Магния в 1 л магний-аммоний-фосфата.

180. Сколько молей кальция находится в 1 л насыщенного раствора карбоната кальция?

181. Сколько молей кальция находится в 1 л насыщенного раствора фторида кальция?

182. Сколько молей серебра находится в 500 мл насыщенного раствора хромата серебра?

183. Сколько молей фосфат-иона находится в 200 мл насыщенного раствора магний-аммоний-фосфата?

184. Сколько молей серебра находится в 0,5 л насыщенного раствора арсената серебра?

Вычислить по данным растворимости осадков

185. В 1л воды растворяется 0,000174 г роданида серебра.

186. В 1 л воды растворяется 0,04892 г иодата серебра.

187. Растворимость бромата серебра в воде равна 1:571.

188. В 1 л воды растворяется 2,11*10^-3 г сульфата радия.

189. В 100 мл воды растворяется 0,3412 г роданида таллия.

190. Растворимость иодата таллия в воде равна 1:1498.

101. В 1 л воды растворяется 1,140 г фторида бария.

192. В насыщенном растворе фторида свинца содержится 0,07182 г фторид-иона.

193. Растворимость хлорида свинца в воде равна 1:226.

194. В 1 л насыщенного раствора хлорплатината цезия содержится 0,7993 г иона [PtCl₆]^2-

196. Растворимость K₂SiF₆ в воде равна 1:755.

196. Растворимость гексациано-(ll) феррата серебра и воде равна 1:3,07 * 10⁹.

197. В 500 мл воды растворяется 3,72 *10^-4 г гексациано -(III) феррата серебра.