Решение задач по химии на расчет концентрации ионов металла в ненасыщенном растворе соли

 

 

Задача 574. 
В каком из указанных случаев раствор электролита МХ не насыщен: а) [Mz+] . [Xz-] < ПР(MX); 6)  [Mz+] . [Xz-] = ПР(MX); в)  [Mz+] . [Xz-] > ПР(MX)?
Решение:
Уравнение диссоциации электролита имеет вид:

 MX(к) ⇔ Mz+ + Xz-.                 

Выражение произведения растворимости электролита будет иметь вид:

[Mz+] . [Xz-] = ПР(MX).

В этом случае раствор электролита будет насыщенным.

В случае, когда выражение произведения растворимости электролита имеет вид:

[Mz+] . [Xz-] > ПР(MX), то раствор электролита становится пересыщенным и выпадает осадок.

В случае, когда выражение произведения растворимости электролита имеет вид:

[Mz+] . [Xz-] < ПР(MX), то раствор электролита становится ненасыщенным и осадок растворяется.

Таким образом, раствор электролита МХ не насыщен когда произведение концентраций ионов имеет меньшее численное значение, чем произведение растворимости электролита, т.е.  [Mz+] . [Xz-] < ПР(MX).

Ответ: а).


Задача 575.
Обозначим растворимость AgCl  в воде, в 0,01 М CaCl2, в 0,01 М NaCl и в 0,05 М AgNO3 соответственно через  S0,  S1, S2 и  S3. Какое соотношение между этими величинами правильно:
а)  S0 > S1 > S2 > S3;
б)  S0 > S2 > S1 > S3;
в)  S0 > S1 = S2 > S3;
г)  S0 > S2 > S3 > S1?
Решение:
а)  Вычисление растворимости соли AgCl в воде

Для этого, обозначив концентрацию соли через  S0, получаем:

ПР(AgCl) = [Ag+] . [Cl-] = S0 . S0 = S02.

Отсюда

произведение растворимости

б)  Вычисление растворимости соли AgCl в 0,01 М CaCl2

Для этого, обозначив концентрацию соли через  S1. Концентрация ионов Ca2+  будет рана  S1, а концентрация ионов Cl- будет равна (2S1 + 0,01). Поскольку S1 << 0,01, то величиной S1 можно пренебречь и считать, что  [Cl-] = 0,01 моль/л, получаем:

ПР(AgCl) = [Ag+] . [Cl-] = S1 . (2 + 0,01) = S1 . 2,01.                        

Отсюда

произведение растворимости

в) Вычисление растворимости соли AgCl в 0,01 М NaCl

Для этого, обозначив концентрацию соли через  S2. Концентрация ионов Ag+ будет рана  S2, а концентрация ионов Cl-  будет равна (S2+ 0,01). Поскольку  S2 << 0,01, то величиной S2 можно пренебречь и считать, что  [Cl-] = 0,01 моль/л, получаем:

ПР(AgCl) = [Ag+] . [Cl-] = S2 . 0,01.                         

Отсюда    

произведение растворимости

г) Вычисление растворимости соли AgCl в 0,05 М   AgNO3

Для этого , обозначив концентрацию соли через  S3. Концентрация ионов Ag+  будет рана  S3, а концентрация ионов Cl- тоже будет равна  S3, а концентрация ионов Ag+ (из раствора HNO3)  составит  (S3 + 0,05). Поскольку  S3 << 0,05, то величиной S3 можно пренебречь и считать, что  [Ag+] = 0,05 моль/л, получаем:

ПР(AgCl) = [Ag+] [Cl-] = S3 . 0,05.                        

Отсюда      

произведение растворимости

Таким образом, S0 = 1,34 . 10-5 моль/л; S1 = 8,9 . 10-9 моль/л; S2 = 1,8 . 10-8 моль/л; S3 = 3,6 . 10-9 моль/л.   Таким образом, получим: S0 > S2 > S1 > S3.

Ответ: б).


Задача 576.
К 0,01 н. раствору H2SO4  медленно добавляют раствор, содержащий 0,01 моль/л CaCl2 и 0,01 моль/л  SrCl2. Какой осадок начнет выпадать раньше: а)  SrSO4; б)  CaSO4?
Решение:
MЭ(H2SO4) = 1/2M(H2SO4). Тогда получаем:

СМ(H2SO4) = 1/2СН(H2SO4) = 0,01/2 = 0,005 моль/л.

Найдём произведение концентраций ионов Сa2+ и  SO42-, а также Sr2+ и   SO42-, и, сравним их с произведением растворимости соответственно CaSO4 и  SrSO4. Исходные молярные концентрации растворов CaCl2 и SrCl2 одинаковы и равны 0,01 моль/л, а молярная концентрация H2SO4 составляет 0,005 моль/л. Тогда получаем:

[H2SO4] = [SO42-] = 0,005 моль/л;
[CaCl2] = [Ca2+] = 0,01 моль/л;
[SrCl2] = [Sr2+] = 0,01 моль/л.

Находим произведение концентраций ионов:

[Ca2+] . [SO42-] = 0,01 . 0,005 = 5 . 10-5;
[Sr2+] . [SO42-] = 0,01 . 0,005 = 5 . 10-5.

По табличным данным получим:

ПР(CaSO4) = 1,34 . 10-4; ПР(SrSO4) = 3,2 . 10-7.

Теперь сравним найденные значения произведений концентраций ионов с произведениями растворимости солей, получим:

а) (5 . 10-5) < (1,34 . 10-4); [Ca2+] . [SO42-] < ПР(CaSO4);
б) (5 . 10-5) > (3,2 . 10-7); [Sr2+] . [SO42-] > ПР(SrSO4).

Следовательно, раствор сульфата кальция будет ненасыщенным, а раствор сульфата стронция – пересыщенным и, при этом образуется осадок. 

Таким образом, первым в осадок выпадет SrSO4 и только затем после него выпадет в осадок  .

Ответ: а).