- •1. Требования к оформлению контрольных работ
- •2. Список рекомендуемой литературы
- •1. Список основной литературы.
- •2. Список дополнительной литературы.
- •3. Варианты заданий к контрольной работе по дисциплине химия-II
- •4. Введение.
- •5. Определение чувствительности реакций на примере качественного анализа.
- •5. Классификация катионов и анионов в качественном анализе.
- •6. Расчет концентраций растворов
- •3.20. Сколько мл 8н. Раствора h2so4 надо добавить к 250мл воды, чтобы получить 2н. Раствор? Чему равен объем и титр полученного раствора.
- •7. Титры и их взаимосвязь с другими концентрациями
- •8. Расчеты в прямом титровании (протолитометрия)
- •9. Расчет рН и состава буфера.
- •10. Окислительно-восстановительное титрование.
- •11. Расчеты в гравиметрии на основе факторного множителя.
- •В) Расчет массы навески по результатам гравиметрического анализа.
- •12. Расчеты, связанные с растворимостью веществ
- •13. Обще теоретические понятия аналитики.
- •14. Список основных формул по аналитике
- •Произведения растворимости (пр) важнейших малорастворимых веществ
12. Расчеты, связанные с растворимостью веществ
Расчетам растворимости уделяется важное место как при выполнении гравиметрического анализа, так и в методах очистки веществ (методы рекристаллизации и осаждение с коллектором). Эти вычисления позволяют подбирать необходимые пары: определяемое вещество – осадителm; рассчитать предполагаемые потери вещества в ходе осаждения.
а). Понятие произведения растворимости.
В системе раствор – осадок при постоянной температуре между осадком и его насыщенным раствором устанавливается динамическое равновесие, характеризуемое некоторой константой. Пусть малорастворимое соединение (осадок) в растворе полностью диссоциирует по уравнению:
, (12.1)
тогда , (12.2)
где константа ПР– активностное, или термодинамическое произведение растворимости;и– активности ионов в насыщенном равновесном растворе. Для разбавленных растворов формула (9.2) примет вид:
, (12.3)
где и– молярные равновесные концентрации ионов осадка в растворе;и– стехиометрические коэффициенты, определяемые по уравнению (12.1). Константа, рассчитанная по формуле (12.3), называетсяконцентрационным произведением растворимости.
б). Растворимость и ее виды; расчет растворимости.
Для практических расчетов при оценке полноты осаждения пользоваться табличным произведением растворимости не всегда удобно, так как при одних и тех же значениях концентрации в растворах различных веществ могут существенно варьировать. Гораздо проще сопоставлять содержание веществ в насыщенных растворах по их предельной концентрации (растворимости), так как в ней не содержится стехиометрических множителей.Растворимость характеризует предельно возможную при данной температуре концентрацию вещества в растворе до начала образования осадка.Такие растворы называют насыщенными, и они также образуют с осадком равновесную систему. В зависимости от способа выражения предельной концентрации различают несколько видов растворимости.
1. Молярная растворимость показывает количество моль вещества осадка находящегося в 1 л его насыщенного раствора при данной температуре. Ее рассчитывают по формуле:
, (12.4)
где – объем насыщенного раствора в мл, а– масса неосажденного вследствие растворимости вещества осадка.
2. Растворимость по массе характеризует, сколько граммов данного вещества содержится в 1 л его насыщенного раствора. Растворимость по массе () и молярная растворимость () связаны между собой простым соотношением:
(г/л). (12.5)
Произведение растворимости малорастворимого соединения связано с его молярной растворимостью, так как они характеризуют одну и ту же систему раствор-осадок. Причем растворимость – со стороны осадка, а– характеризует концентрацию ионов осадка в насыщенном растворе. Выведем эту взаимосвязь.
Пусть растворимость осадка в насыщенном растворе составляет. Запишем уравнение диссоциации молекул осадка и выразим концентрации ионов в насыщенном растворе, обозначив растворимостьчерез:
(12.6)
(12.7)
. (12.8)
Составим формулу и подставим в нее значения концентраций ионов из (12.7) и (12.8):
. (12.9)
Из (12.9) следует, что: (12.10)
Откуда: (12.11)
Соотношения (12.6) и (12.10) позволяют рассчитать значение произведения растворимости по величине растворимости и, наоборот. Зная молярную растворимость легко вычислить по формулам (12.7) и (12.9) остаточную концентрацию ионов в растворе вследствие растворимости осадка и оценить полноту осаждения. Зная молярную растворимость, легко рассчитать и растворимость по массеР.
Пример
Вычислить растворимость (г/л) осадка и массу ионовв 100 мл насыщенного водного раствора, если.
Решение.
1. Обозначим молярную растворимость через.
2. Запишем уравнение диссоциации фосфата свинца и определим стехиометрические коэффициенты и:
;;.
3. Выразим концентрацию ионов осадка через растворимость :
;
.
4. По уравнению диссоциации составим формулу ПР: .
5. Подставим в формулу концентрации ионов, выраженные через растворимость осадка:
.
6. Выразим молярную растворимость Sчерез ПР и найдем ее значение:
;.
7. Рассчитаем растворимость (г/л) дляиз соотношения:
;
где – молярная масса соли;
.
8. Найдем массу неосажденных ионов , учитывая, чтопо формуле:
;
Задание 9. Вычислите растворимость (г/л) и массу неосажденного вещества.
(значение ПР приведенных веществ взять из приложения 2)
9.1. Определите растворимость Hg2SO4в водном растворе. Вычислите массу ионов ртути в 250 мл такого раствора.
9.2. Чему равна растворимость Ag2SO4(г/л) в водном растворе. Вычислите массу ионов серебра в 420 мл такого раствора.
9.3. Рассчитайте растворимость BaCrO4(г/л) в водном растворе и массу ионов бария в 350 мл такого раствора.
9.4. Вычислите растворимость PbMoO4(г/л) в водном растворе и массу неосажденного молибдата свинца в 100мл этого раствора.
9.5. Вычислите растворимость Ag2S(г/л) и массу не осажденного серебра в 400мл его водного раствора.
9.6. Рассчитайте растворимость (г/л) Ag2СO3в водном растворе. Вычислите массу ионов серебра в 250мл такого раствора.
9.7. Рассчитайте растворимость (г/л) AgBrO3в водном растворе. Вычислите массу серебра в 250мл такого раствора.
9.8. Рассчитайте растворимость MgF2(г/л) в водном растворе. Вычислите сколько грамм фтора содержит 400мл такого раствора.
9.9. Определите растворимость AgIO3(г/л) в водном растворе и вычислите массу неосажденных ионов серебра в 220мл такого раствора.
9.10. Определите растворимость (г/л) SrSO4в водном растворе. Вычислите массу сульфата стронция, оставшуюся не осажденной, в 300мл такого раствора.
9.11. Определите растворимость (г/л) Ag2CrO4в водном растворе. Вычислите массу ионов серебра в 125 мл такого раствора.
9.12. Рассчитайте растворимость Pb(JO3)2(г/л) в водном растворе. Вычислите массу ионов свинца в 240мл такого раствора.
9.13. Чему равна растворимость (г/л) соли BaS2O3в водном растворе. Вычислите массу ионов бария в 200мл такого раствора.
9.14. Рассчитайте растворимость Cu2P2O7(г/л) в водном растворе. Сколько грамм ионов меди содержит 800мл такого раствора?