Влияние одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита

Из выражения для расчета

=

Следует, что повышение концентрации ионов А^у+ или В^х- сверх равновесной должно вызывать осаждение новых порций А_х или В_у. Это означает, что при внесении в насыщенный раствор малорастворимого электролита другого соединения, молекулы которого содержат одноименный ион (А^у+ или В^х-), растворимость малорастворимого электролита уменьшается.

В данном случае растворимость малорастворимого электролита определяется концентрацией другого иона малорастворимого соединения в растворе, который одноименным не является.

Контрольные вопросы.

1. Напишите выражения для ПР следующих соединений: AgJ, CaCr₂O₄, Ag ₂CrO₄, Cr(OH)₃, (Ba₃PO₄)₂

2. Как классифицируются растворы, в которых произведение растворимости электролита

а) не достигнуто; б) достигнуто; в) превышено?

3. Произведение растворимости NiCO₃ и Cu(JO₃)₂ одинаковы и равны 1,4∙10^-7. Какова соль более растворима?

Обучающие задачи.

1. Выпадает ли осадок при смешении равных объемов 10^-4 М растворов Pb(NO)₂ и Na₂SO₄? ПР_PbSO4= 1,6∙10^-8.

Решение. В насыщенном растворе сульфата свинца устанавливается равновесие:

PbSO₄↔ Pb²⁺ + SO₄^2-

При смешении равных объемов указанных растворов солей концентрация каждого из них уменьшается вдвое и становится равной 5∙10^-5 моль/л.

В растворе концентрация ионов свинца равна концентрации сульфат-ионов:

[Pb²⁺]=[SO₄^2-] = 5∙10^-5 моль/л.

Ионное произведение ПИ: ПИ=[Pb²⁺]∙[SO₄^2-] = 2,5∙10^-9.

Из расчета следует, что ПИ<ПР, т.е., раствор ненасыщенный, осадок не выпадает.

2. Растворимость AgSCN в воде составляет 1,035∙10^-6 моль/л при 25⁰С. Вычислить ПР_AgSCN при данных условиях.

Решение. В насыщенном растворе устанавливается следующее равновесие:

AgSCN↔ Ag⁺ + SCN^-,

которое показывает: сколько молекул растворилось, перешло из осадка в раствор, сколько ионов каждого сорта образовалось. Если S (моль/л) – растворимость осадка, то концентрация молекул, перешедших в раствор, равна концентрации каждого из ионов:

AgSCN↔ [AgSCN]_p → Ag⁺ + SCN^-

Осадок S S S

ПР _AgSCN = [Ag⁺]∙[ SCN^-] = S² = (1,035∙10^-6) = 1,07∙10^-12.

3. Вычислить растворимость в (г/л) соли Ca₅(PO₄)₃OH (М=502 г/моль), если известно, что = 1,6∙10^-58.

Решение. В насыщенном водном растворе малорастворимый гидроксиапатит диссоциирует следующим образом:

Ca₅ (PO₄)₃OH ↔ 5Са²⁺ + 3РО₄^3- + ОН^-

Рассуждая аналогичным образом:

Ca₅ (PO₄)₃OH ↔ [Ca₅ (PO₄)₃OH]_p→ 5Ca²⁺ + 3PO₄^3- + OH^-

Осадок S 5S 3S S

ПР = (5S)⁵ · (3S)³ · S = 84375 S⁹

S = ==1,074∙10^-7∙502=5,39∙10^-5 [г/л]

4. Вычислить, как изменится растворимость ВаСrО₄ в 2,0·10^-3 М растворе Na₂CrO₄ по сравнению с растворимостью в чистой воде, если ПР _ВаСrО4= 1,2·10^-10.

Решение. Растворимость ВаСrО₄ в воде (S₁) равна, согласно равновесию в насыщенном растворе: ВаСrО₄ ↔ Ва²⁺ + СrО₄^2-

S₁= [Ba²⁺]=[CrO₄^2-]= = 1,1 ·10^-5 моль/л

В растворе Na₂CrO₄ (S₂):

S₂ = [Ba²⁺] = = = 6·10^-8 моль/л

= = 183 – растворимость уменьшится в 183 раза.

Лабораторная работа №7

Гетерогенное равновесие в растворах электролитов. Произведение растворимости

Опыт 1. Изучение условий образования осадков малорастворимых соединений

а) В три конические пробирки поместить соответственно по 1 мл растворов сульфата натрия, карбоната натрия, хромата калия и добавить в каждую из них по 1 мл раствора хлорида бария. Наблюдаемые явления подтвердите уравнениями реакций в ионном и молекулярном виде. Пользуясь правилом произведения растворимости, объясните причину образования осадков. Используйте при этом указанные концентрации реагирующих веществ для проверки условия образования осадков.

б) В две конические пробирки налить по 1 мл раствора нитрата свинца с молярной концентрацией эквивалента 0,002 моль/л. Затем в первую прибавить 1 мл раствора хлорида калия, а во вторую – 1 мл раствора иодида калия с молярной концентрацией каждого раствора 0,05 моль/л. Что наблюдается? Объясните полученный результат, сопоставляя величины ИП и ПР для малорастворимых солей свинца.

в) В первые две пробирки налить по 1мл раствора хлорида алюминия, а во вторые две пробирки – по 1 мл раствора сульфата меди. Затем в каждую из пробирок добавить по каплям раствор гидроксида натрия вплоть до образования осадка. Написать уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Объяснить причину образования осадков с позиций условия образования осадка (осадки сохранить для опыта 2б).

Опыт 2. Изучение условий растворения осадков

а) В двух пробирках получите осадок хромата бария (см. опыт 1а), с помощью пипетки отделить раствор от осадка. К осадку в первой пробирке добавить 2 мл соляной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/л, к осадку во второй пробирке добавить 2 мл уксусной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/л. Объяснить, чем различаются действия каждой из кислот на осадок?

б) К осадкам гидроксида алюминия (из опыта 1в) добавить в первую пробирку – 10 капель раствора гидроксида натрия, а во вторую - 5-10 капель раствора соляной кислоты.

К осадкам гидроксида меди (из опыта 1в) добавить в первую пробирку – 10 капель раствора гидроксида натрия, а во вторую - 5-10 капель раствора аммиака.

Отметьте наблюдаемые явления, дайте им обоснование и опишите уравнениями реакций.

Гидролиз солей

Опыт 1. Определение кислотности среды в растворах различных солей

В четыре пробирки налейте растворы: в одну - Na₂CO₃, в другую - Al₂(SO₄)₃, в третью – Na₂SO₄, в четвертую – дистиллированную воду. С помощью индикаторной полоски определить значение рН в каждой из пробирок. Какие из солей подвергаются гидролизу? Запишите ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций гидролиза.

Опыт 2. Необратимый гидролиз

К 2 мл раствора Al₂(SO₄)₃ добавить такой же объем раствора Na₂CO₃. Наблюдайте образование белого осадка Al(OH)₃. Приведите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения совместного (необратимого) гидролиза солей.

Опыт 3. Влияние температуры на гидролиз

К 3 мл раствора CH₃COONa прилейте 2 капли фенолфталеина и по окраске индикатора определите примерное значение pH раствора соли.

Запишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции гидролиза.

Нагрейте раствор до кипения. Следите за интенсивностью окраски индикатора. Объясните происходящее явление.

Что происходит при охлаждении раствора (пробирку с раствором поместить под холодную воду)? Каков знак теплового эффекта процесса гидролиза?