МЕРОПРИЯТИЯ БЕЗ РЕГИСТРАЦИИ
НОВЫЕ СТАТЬИ
22.10.2014
Студентов взяли в сеть
На сегодняшний день в рамках сетевого сотрудничества разработано 12 бакалаврских и 15 магистерских программ.
11.09.2014
Учителя предлагают изменить систему оценок
На сегодняшний день в российских школах поменялось практически все – от учебных предметов до вида проверочных работ. Осталась неизменной лишь пятибалльная система оценок.
28.08.2014
Не становитесь какими-то мерзкими
Концепция новой реформы математического образования предлагает вместо решения психологических и мотивационных проблем изучения математики разделить детей на умных и не очень.
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ


Фамилия:*
Имя:*
Е-mail:*

Произведение растворимости

Определение

Поместим в химический стакан какую-либо труднорастворимую соль, например, AgCl и добавим к осадку дистиллированной воды. При этом ионы Ag+ и Cl-, испытывая притяжение со стороны окружающих диполей воды, постепенно отрываются от кристаллов и переходят в раствор. Сталкиваясь в растворе, ионы Ag+ и Cl- образуют молекулы AgCl и осаждаются на поверхности кристаллов. Таким образом, в системе происходят два взаимно противоположных процесса, что приводит к динамическому равновесию, когда в единицу времени в раствор переходит столько же ионов Ag+ и Cl-, сколько их осаждается. Накопление ионов Ag+ и Cl- в растворе прекращается, получается насыщенный раствор. Следовательно, мы будем рассматривать систему, в которой имеется осадок труднорастворимой соли в соприкосновении с насыщенным раствором этой соли. При этом происходят два взаимно противоположных процесса:

1) Переход ионов из осадка в раствор. Скорость этого процесса можно считать постоянной при неизменной температуре: V1 = K1;
2) Осаждение ионов из раствора. Скорость этого процесса V2 зависит от концентрации ионов Ag+ и Cl-. По закону действия масс:

V2 = k2

  • [Ag+] [Cl-]


Так как данная система находится в состоянии равновесия, то

V1 = V2
k2 = k1

  • [Ag+] [Cl-]

[Ag+]

  • [Cl-] = k2 / k1 = const (при T = const)


Таким образом, произведение концентраций ионов в насыщенном растворе труднорастворимого электролита при постоянной температуре является постоянной величиной. Эта величина называется произведением растворимости (ПР).

В приведенном примере ПРAgCl = [Ag+] • [Cl-]. В тех случаях, когда электролит содержит два или несколько одинаковых ионов, концентрация этих ионов, при вычислении произведения растворимости должна быть возведена в соответствующую степень.
Например, ПРAg2S = [Ag+]2

  • [S2-]; ПРPbI2 = [Pb2+] [I-]2

В общем случае выражение произведения растворимости для электролита AmBn
ПРAmBn = [A]m [B]n.
Значения произведения растворимости для разных веществ различны.
Например, ПРCaCO3 = 4,8

  • 10-9; ПРAgCl = 1,56 10-10.

ПР легко вычислить, зная раcтворимость соединения при данной t°.

Пример 1
Растворимость CaCO3 равна 0,0069 или 6,9

  • 10-3 г/л. Найти ПРCaCO3.


Решение
Выразим растворимость в молях:
SCaCO3 = (6,9

· 10-3) / 100,09 = 6,9 • 10-5 моль/л

MCaCO3
Так как каждая молекула CaCO3 дает при растворении по одному иону Ca2+ и CO32-, то
[Ca2+] = [ CO32-] = 6,9

  • 10-5 моль/л,

следовательно, ПРCaCO3 = [Ca2+

]

  • [CO32-] = 6,9 10-5 6,9 10-5 = 4,8 10-9

Зная величину ПР, можно в свою очередь вычислить растворимость вещества в моль/л или г/л.

Пример 2
Произведение растворимости ПРPbSO4 = 2,2

  • 10 -8 г/л.

Чему равна растворимость PbSO4?

Решение
Обозначим растворимость PbSO4 через X моль/л. Перейдя в раствор, X молей PbSO4 дадут X ионов Pb2+ и X ионов SO42-, т.е.:

[Pb2+] = [SO42-] = X
ПРPbSO4 = [Pb2+] = [SO42-

] = X

  • X = X2

X = \e(ПРPbSO4) = \e(2,2

  • 10-8) = 1,5 10-4 моль/л.


Чтобы перейти к растворимости, выраженной в г/л, найденную величину умножим на молекулярную массу, после чего получим:
1,5

  • 10-4 303,2 = 4,5 10-2 г/л.


Образование осадков
Если
[Ag+]

  • [Cl-] < ПРAgCl - ненасыщенный раствор

[Ag+

]

  • [Cl-] = ПРAgCl - насыщенный раствор

[Ag+]

  • [Cl-] > ПРAgCl - перенасыщенный раствор


Осадок образуется в том случае, когда произведение концентраций ионов малорастворимого электролита превысит величину его произведения растворимости при данной температуре. Когда ионное произведение станет равным величине ПР, выпадение осадка прекращается. Зная объем и концентрацию смешиваемых растворов, можно рассчитать, будет ли выпадать осадок образующейся соли.

Пример 3
Выпадает ли осадок при смешении равных объемов 0,2 M растворов Pb(NO3)2 и NaCl.
ПРPbCl2

= 2,4

  • 10-4.


Решение
При смешении объем раствора возрастает вдвое и концетрация каждого из веществ уменьшится вдвое, т.е. станет 0,1 M или 1,0

  • 10-1 моль/л. Таковы же будут концентрации Pb2+ и Cl-. Следовательно, [Pb2+] [Cl-]2 = 1 10-1 (1 10-1)2 = 1 10-3. Полученная величина превышает ПРPbCl2 (2,4 10-4). Поэтому часть соли PbCl2 выпадает в осадок. Из всего сказанного выше можно сделать вывод о влиянии различных факторов на образование осадков.


Влияние концентрации растворов
Труднорастворимый электролит с достаточно большой величиной ПР нельзя осадить из разбавленных растворов. Например, осадок PbCl2 не будет выпадать при смешении равных объемов 0,1 M растворов Pb(NO3)2 и NaCl. При смешивании равных объемов концентрации каждого из веществ станут 0,1 / 2 = 0,05 M или 5

  • 10-2 моль/л. Ионное произведение [Pb2+] [Cl1-]2 = 5 10-2 (5 10-2)2 = 12,5 10-5. Полученная величина меньше ПРPbCl2, следовательно выпадения осадка не произойдет.


Влияние количества осадителя
Для возможно более полного осаждения употребляют избыток осадителя.
Например, осаждаем соль BaCO3: BaCl2 + Na2CO3 ® BaCO3¯ + 2NaCl. После прибавления эквивалентного количества Na2CO3 в растворе остаются ионы Ba2+, концентрация которых обусловлена величиной ПР.
Повышение концентрации ионов CO32-, вызванное прибавлением избытка осадителя (Na2CO3), повлечет за собой соответственное уменьшение концентрации ионов Ba2+ в растворе, т.е. увеличит полноту осаждения этого иона.

Влияние одноименного иона
Растворимость труднорастворимых электролитов понижается в присутствии других сильных электролитов, имеющих одноименные ионы. Если к ненасыщенному раствору BaSO4 понемногу прибавлять раствор Na2SO4, то ионное произведение, которое было сначала меньше ПРBaSO4 (1,1

  • 10-10), постепенно достигнет ПР и превысит его. Начнется выпадение осадка.


Влияние температуры
ПР является постоянной величиной при постоянной температуре. С увеличением температуры ПР возрастает, поэтому осаждение лучше проводить из охлажденных растворов.

Растворение осадков

Правило произведения растворимости важно для переведения труднорастворимых осадков в раствор. Предположим, что надо растворить осадок BaСO3. Раствор, соприкасающийся с этим осадком, насыщен относительно BaСO3.
Это означает, что [Ba2+

]

  • [CO32-] = ПРBaCO3.

Если добавить в раствор кислоту, то ионы H+ свяжут имеющиеся в растворе ионы CO32- в молекулы непрочной угольной кислоты:
2H+ + CO32- ® H2CO3 ® H2O + CO2­
Вследствие этого резко снизится концентрация иона CO32- , ионное произведение станет меньше величины ПРBaCO3. Раствор окажется ненасыщенным относительно BaСO3 и часть осадка BaСO3 перейдет в раствор. При добавлении достаточного количества кислоты можно весь осадок перевести в раствор. Следовательно, растворение осадка начинается тогда, когда по какой-либо причине ионное произведение малорастворимого электролита становится меньше величины ПР. Для того, чтобы растворить осадок, в раствор вводят такой электролит, ионы которого могут образовывать малодиссоциированное соединение с одним из ионов труднорастворимого электролита. Этим объясняется растворение труднорастворимых гидроксидов в кислотах

Fe(OH)3 + 3HCl ® FeCl3 + 3H2O
Ионы OH- связываются в малодиссоциированные молекулы H2O.

Таблица. Произведение растворимости (ПР) и растворимость при 25°С некоторых малорастворимых веществ

Формула Растворимость ПР моль / л
AgBr 7,94 • 10-7 6,3 • 10-13
AgCl 1,25 • 10-5 1,56 • 10-10
AgI 1,23 • 10-8 1,5 • 10-16
Ag2CrO4 1,0 • 10-4 4,05 • 10-12
BaSO4 7,94 • 10-7 6,3 • 10-13
CaCO3 6,9 • 10-5 4,8 • 10-9
PbCl2 1,02 • 10-2 1,7 • 10-5
PbSO4 1,5 • 10-4 2,2 • 10-8

 

НА ЗАМЕТКУ
ОПРОС

Какой предмет вас устроил бы в качестве третьего обязательного ЕГЭ (ГИА)?

Английский язык

Литература

Физика

Обществознание

Все вышеперечисленные

Хватит и уже имеющихся

СЛАЙДЫ

Как выглядят факультеты СПбГУ