Пример 12.
Определение условий выпадения осадка.
Произведение растворимости MgS (KS)при 25 °С равно 2,0• 10 -15 . Образуется ли oсадок MgS при смешении равных объемов 0,002моль/л Mg(NO3)2 и 0,0003 моль/л Na2S?
Решение.
При смешении равных объемов растворов объем смеси стал в 2 раза больше каждого из взятых растворов, а концентрация каждого из растворенных веществ уменьшилась вдвое,
т. е. C(Mg(NO3)2) = 0,001моль/л.; C(Na2S) =0,00015моль/л.
Концентрации ионов Mg2+ и S2- после смешения соответственно равны:
С(Mg2+) = 1• 10 -3 моль/л; C(S2-)= 1,5• 10-4 моль/л.
Произведение концентраций ионов Mg2+ и S2-:
Пс = С(Mg2+) C(S2-)= 10-з •1,5•10-4= 1,5•10-7
Пс = 1,5•10-7 >больше KS . Следовательно, осадок MgS образуется.
Пример 13.
Определение условий одновременного выпадения осадков солей из раствора.
При
каком соотношении концентраций ионов
Ва2+
и РЬ2+
их карбонаты при введении ионов
будут
выпадать одновременно?
По таблицам значения
констант ПР ВаСО3=
,
Решение.
Концентрацию вводимых карбонат-ионов обозначим через C тогда
;
;
Итак, карбонаты бария и свинца будут выпадать одновременно из раствора, если сВа2+>срb2+ в
46700 раз. Если отношение CBa 2+/C Pb 2+>46700, то первым из раствора будет выпадать ВаСО3 до
тех пор, пока отношение сВа2+ /сPb2+ не будет равным 46 700. И только после этого начнется одновременное выпадение осадков. Если же отношение концентрации ионов бария и свинца меньше 46 700, то первым начнет осаждаться карбонат свинца. Осаждение карбоната свинца будет протекать до тех пор, пока отношение CBa 2+/C Pb 2+не достигнет значения, при котором ВаСО3 и РЬСО3 будут осаждаться одновременно.
Пример 14.
Раствор содержит нитраты кадмия и железа(П) в равных концентрациях. Гидроксид какого элемента будет первым выпадать в осадок при добавлении щелочи? Каким должно быть соотношение концентраций нитратов, чтобы при добавлении щелочи оба гидроксида начали выпадать в осадок одновременно?
Решение.
На первый вопрос ответить легко. Вы уже поняли, что чем меньше ПР, тем меньше концентрация электролита (не забудьте, что можно сравнивать только однотипные электролиты: двухионные с двухионными, трехионные с трехионными и т.д.).В данном случае оба гидроксида являются трехионными , значит, первым будет выпадать осадок того гидроксида, ПР которого меньше.
Смотрим в таблице: ПР(сd(он)2) = 2 • 10 -14, ПP(Fe(OH)2)= 1 • 10-15. ПР гидроксида железа на порядок меньше, чем гидроксида кадмия, следовательно, при равных концентрациях нитратов, т. е. при равных концентрациях ионов металлов, Fe(OH)2 будет выпадать первым.
Чтобы оба гидроксида начали выпадать в осадок одновременно, надо, чтобы концентрация вводимой щелочи удовлетворяла бы одновременно обоим значениям ПР. Равновесная концентрация ионов ОН -
н
ад
осадком Cd(OH)2:
[OН-]=
√ПP(Cd(OH)2)/[Cd2+]
Н
ад
осадком Fe(OH)2:
[ОН-]
= √ПP(Fe(OH)2)/[Fe2+]
Эти концентрации равны, если
ПP(Сd(OH)2)/[Cd2+] == ПP(Fe(OH)2)/[Fe2+] .
или [Fe2+]/[Cd2+] = ПР(Fе(ОН)2)/ПР(Сd(ОН)2).
Осадки гидроксидов будут выпадать одновременно, если отношение концентраций ионов металлов равно отношению их ПР: [Fe2+]/[Cd2+] = 1• 10-15/2 • 10-14 = 0,05. Осадки гидроксидов будут выпадать одновременно, если концентрация ионов железа в 20 раз меньше, чем ионов кадмия.
Ответ. Fe(OH)2; cоотношение концентраций нитратов железа к кадмию должно быть равным 0,05.
РЕЗЮМЕ
Произведение растворимости - весьма информативная величина, очень удобная при обсуждении свойств растворов сильных электролитов исходя из произведения растворимости можно определить:
концентрации ионов, образующих сильный электролит;
концентрацию его насыщенного раствора;
изменения этих величин при изменении состава раствора;
возможность выпадения или растворения осадка.
Однако, для активного использования ее необходимо:
уверенно пользоваться всеми способами выражения концентраций;
хорошо понимать, как соотносится аналитическая концентрация соли с концентрациями ее ионов;
легко ориентироваться в направлениях смещения равновесий;
помнить и понимать свойства константы равновесия.
Если у Вас нет полной уверенности в понимании этих проблем, вернитесь еще раз, внимательно посмотрите примеры решений задач и решите одну-две задачи.
Учтите, что без ясного понимания проблем химического равновесия Вам очень трудно разбираться в свойствах растворов электролитов, поскольку все растворы представляют собой сложные равновесные системы.