Разбор типовых задач

1. Вычислите массу карбоната кальция, находящегося в его насыщенном растворе объемом 3 л.

Решение: Растворение СаСО₃ происходит вследствие процесса:

СаСО_{3 (тв)}  Са +СО

Обозначим концентрацию ионов Са²⁺ через х. Тогда

[Ca²⁺] = [CO ] = [CaCO₃] = х.

Для простоты примем коэффициент активности равный 1, тогда согласно правилу произведения растворимости:

ПР = [Ca²⁺][CO ] = х²

Отсюда:

Масса СаСО₃ будет равна (М =100 г/моль):

M = C  V  M = 6,2  10^-5  3  100 = 1,86  10^-2 г.

2. В насыщенный раствор хлорида свинца ввели хлорид калия с концентрацией 0,1 моль/л. Вычислите растворимость PbCl₂ в моль/л и массу ионов Pb²⁺ в 1 л этого раствора.

Решение: Растворение PbCl₂ можно представить:

PbСl_{2 (тв)}  Pb + 2Сl

В присутствии одноименных ионов Cl^- (после введения КС1) растворимость уменьшается, т.к. равновесие смещается влево. Обозначим концентрацию ионов Pb²⁺ через S, тогда [C1^-] = 2S + 0,1.

Согласно правилу произведения растворимости ПР = [Pb²⁺][Cl^-]² (при условии принятия коэффициентов активностей равными 1).

Подставляя концентрации ионов Pb²⁺ и С1^-, имеем:

ПР = S(2S+0,1).

Для упрощения учтем, что S0,1, тогда:

ПР = 0,1  S.

Откуда:

S =

Величину ПР берем из справочника.

Так как [PbС1₂] = [Pb²⁺], то это и будет растворимость PbCl₂ в присутствии 0,1 М КCl. Допущение, что S0,1, оправдалось, т.к. 1,610^-60,1.

Массу ионов Pb²⁺ найдем по формуле:

3. Смешали равные объемы двух растворов: ацетата свинца с концентрацией 0,001 моль/л и 1%-ный раствор оксалата натрия с плотностью 1,01 г/мл. Образуется ли при этом осадок?

Решение: При смешении растворов ацетата свинца и оксалата натрия протекает реакция:

Pb(CH₃COO)₂ + Na₂C₂O₄ = PbC₂O₄ + 2CH₃COONa

В ионном виде:

Pb²⁺ + C₂O = PbC₂O₄

Осадок оксалата свинца может выпасть, если выполняется условие:

[Pb²⁺][C₂O ]  ПР

Из таблицы возьмем: ПР =4,810^-10.

Найдем концентрации [Pb²⁺] и [C₂O ] с учетом разбавления:

[Pb²⁺] =

Молярная концентрация Na₂C₂O₄ равна:

[C₂O ]=

ИП = [Pb²⁺][C₂O ] = 510^-4  3,7510^-2 = 1,910^-5

Как видно 1,910^-5  4,810^-10, следовательно, осадок выпадет.

4. Какой концентрации йодид-ионов следует достичь, чтобы из насыщенного водного раствора хлорида серебра выпал осадок йодида серебра?

Решение: Из таблицы найдем значения произведения растворимости для AgC1 и AgJ: ПР_AgCl = 1,810^-10; ПР_AgJ = 8,310^-17.

Как видно, AgJ является менее растворимой солью, чем AgCl. При определенных концентрациях йодид-ионов хлорид серебра может перейти в йодид серебра.

Для AgCl: AgCl_тв  Ag + Cl

ПР_AgCl = [Ag⁺][Cl^-] = S²,

где S – молярная растворимость AgCl.

[Ag⁺] = [AgCl] = S =

Ag + J  AgJ_тв

ПР_AgJ = [Ag⁺][J^-],

Отсюда:

[J^-] =

Таким образом, уже при концентрациях выше 6,410^-12 моль/л йодид-ионов осадок AgCl (белого цвета) превращается в осадок AgJ (желтого цвета).

Лабораторная работа

Задание 1. Изучение условий образования осадков.

В две пробирки внесите по 3 мл 0,01 М раствора хлорида кальция. В одну из них добавьте 3 мл 0,01 М раствора оксалата натрия, а в другую 3 мл 0,01 М раствора сульфата натрия.

Наблюдения внесите в таблицу:

Катион с моль/л	Анион с моль/л	Концентрация после смешения	Ионное произведение (ИП)	ПР	Наблюдения
Са2+ 0,01	С2О 0,01
Са2+ 0,01	SO 0,01

Задание 2. Влияние одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита.

В пробирку налейте 5 капель 0,2 моль/л раствора нитрата свинца. Добавьте несколько капель 0,2 моль/л раствора хлорида натрия до образования осадка. К содержимому пробирки прилейте 3 мл дистиллированной воды и тщательно перемешайте раствор до полного растворения осадка. Прозрачный раствор разделите пополам и в одну из них добавьте 0,5 мл насыщенного раствора NaCl. Наблюдайте повторное выпадение осадка. Объясните процессы растворения и повторного выпадения осадков исходя из правила произведения растворимости.

Задание 3. Изучение влияния температуры и природы растворителя на растворимость осадка.

К 2 мл 0,2 М раствора нитрата свинца добавьте несколько капель 0,2 М раствора хлорида натрия. Наблюдайте образование осадка. Содержимое пробирки нагрейте на пламени спиртовки, взяв пробирку держалкой. Наблюдайте растворение осадка. Затем пробирку внесите под струю холодной воды и наблюдайте повторное выпадение осадка. Объясните наблюдаемые явления.

В другую пробирку налейте 2 мл 1 М раствора хлорида кальция, затем добавьте 1 мл 1 М раствора сульфата натрия. Почему не выпадает осадок? Затем к полученному раствору добавьте 1-2 мл этанола до выпадения осадка. Почему в этом случае выпал осадок? Объясните эти явления.

Задание 4. Изучение конкурирующих гетерогенных процессов.

В 2 пробирки внесите по 2 мл 0,02 М раствора нитрата свинца и добавьте в каждую из них по 2 мл 0,2 М раствора NаCl до выпадения осадка. Затем в одну из пробирок добавьте 1 мл 0,2 М раствора KJ. Встряхните пробирку и наблюдайте, как меняется цвет осадка. Чем это объясняется?

Во всех опытах напишите молекулярные и ионные уравнения протекающих реакций.