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
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
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
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
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).
