Задачи для самостоятельного решения
1. В одном литре воды поглощено 5,6 дм3 NH3 (н.у.), после чего через раствор пропустили 2,24 дм3 (н.у.) хлороводорода, который полностью поглотился. Затем к полученному раствору добавили 50,0 см3 0,5 М раствора соляной кислоты. На каком этапе образовался буферный раствор? Вычислите его рН. Как изменится рН при добавлении соляной кислоты? Вычислите буферную емкость по кислоте. Объясните, образовавшийся буферный раствор более устойчив к добавлению Н+ или ОН-?
2. Рассчитайте, какую массу NаОН надо прибавить к 100 см3 0,1 М раствора уксусной кислоты, чтобы образовался буферный раствор, рН которого а) 4,5; б) 5,0? Рассчитайте теоретическую буферную емкость каждого из полученных таким образом растворов по кислоте, по щелочи.
Решение задач приложить к отчету.
7. Тема 5. Гетерогенные равновесия и процессы
Теоретические аспекты:
К малорастворимым электролитам относят соли и основания, для которых в таблице растворимости стоят символы «м» и «н». Под растворимостью малорастворимого электролита АnBm при данной температуре понимают молярную концентрацию S, моль/дм3 его насыщенного водного раствора, находящегося в равновесии с осадком данного вещества. Это равновесие описывают с помощью константы равновесия, которую называют произведением растворимости и обозначают ПР (АnBm). Величина ПР зависит от природы электролита и температуры, но не зависит от химического состава раствора над осадком, ее значение приводится в справочниках для температуры 25 0С. Произведение растворимости – одно из важнейших понятий, которые количественно характеризуют состояние равновесия в гетерогенных системах, характеризуют процессы, протекающие с образованием труднорастворимых соединений (осадков). Подобные равновесия имеют место в процессах жизнедеятельности, например, образование нерастворимых соединений (камней) приводит к возникновению желчекаменной или почечнокаменной болезни, при решении экологических задач. Решение их может быть эффективным с привлечением теории гетерогенных равновесий.
7.1. Равновесие осадок малорастворимого электролита – его насыщенный раствор Произведение растворимости и растворимость. Условия образования осадка при смешивании растворов электролитов и его растворения. Расчет растворимости малорастворимых электролитов в воде и растворах, содержащих другие электролиты.
Растворимость малорастворимых соединений определяется молярной концентрацией его насыщенного при данной температуре раствора, находящегося в равновесии с осадком. Насыщенный раствор содержит максимально возможное при данных условиях количество растворенного вещества.
Количественно растворимость веществ выражается молярной концентрацией малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе – S [моль/дм3] и называется молярной растворимостью.
В насыщенных водных растворах сильного электролита устанавливается динамическое равновесие между осадком и его ионами в насыщенном над осадком растворе, причем равновесная концентрация каждого из этих ионов остается постоянной вплоть до вмешательства извне.
Ненасыщенный раствор – устойчивая неравновесная система, в которой концентрация вещества меньше, чем в насыщенном растворе; если создать условия, при которых раствор над осадком становится ненасыщенным, то равновесие в системе будет нарушено и смещено в направлении растворения осадка вплоть до образования насыщенного раствора.
Пересыщенный раствор – неустойчивая псевдоравновесная система, в которой концентрация вещества больше, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы являются гомогенными системами, но при определенных условиях самопроизвольно выделяют растворенное вещество, превращаясь в гетерогенные системы (насыщенный раствор в равновесии с осадком).
Количественно равновесие в насыщенных растворах малорастворимых соединений характеризуется величиной произведения растворимости ПР. Величина ПР зависит от природы электролита и температуры, но не зависит от химического состава раствора над осадком, ее значение приводится в справочниках для температуры 25 0С.
Для равновесия
ВaSO4 (тв) ВaSO4(p) Ba(p)2+ + SO4(p)2-
произведение растворимости (ПР) малорастворимого соединения есть произведение равновесных молярных концентраций его ионов в насыщенном над осадком растворе, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в равновесном процессе:
(7.1)
при постоянной температуре произведение растворимости является величиной постоянной.
В более строгих расчетах заменяется произведением активности ионов малорастворимого соединения.
Для большинства малорастворимых соединений значение ПР приведены в справочниках.