2. Равновесие осадок раствор

Пример 1. Произведения растворимости AgCl и Ag₂CrO₄ соответственно равны 10^-10 и 10^-12. Рассчитать растворимости данных осадков.

Решение. Растворимость AgCl,

.

Растворимость Ag₂CrO₄,

.

Пример 2. Рассчитать растворимость CaC₂O₄ при pH=5, если ПР=2,610^9 и для щавелевой кислоты: K_a1 = 5,610^-2, K_a2=5,910^-5.

Решение. Для pH=5 доля оксалат-иона будет равна

₂=0,855

Отсюда растворимость оксалата кальция,

.

Без учета кислотно-основных свойств оксалата .

Пример 3. Рассчитать растворимость Hg₂Cl₂ при pH=6, если ПР=1,3210^18 и для кислотной диссоциации Hg₂²⁺, K_a=10^-5.

Решение. Доля гидратированных ионов Hg₂²⁺ при pH=6 будет равна, ₀=0,091. Растворимость Hg₂Cl₂,

.

Без учета кислотных свойств Hg₂²⁺,

.

Пример 4. Рассчитать растворимость CuS с учетом гидролиза аниона, если ПР=6,3110^36 и для сероводородной кислоты: K_a1=10^-7, K_a2=1,310^-13.

Решение. Произведение растворимости сульфида меди очень мало, поэтому принимаем pH=7. Отсюда ₂=5,810^-9. Растворимость,

.

Пример 5. Рассчитать растворимость Ag₃PO₄ с учетом гидролиза аниона, если ПР=1,2910^-20 и для фосфорной кислоты K_a1=7,0810^-3, K_a2=6,1710^-8, K_a3=4,6810^-13.

Решение. Из значения ПР и состава осадка можно сделать вывод об относительно хорошей его растворимости. Константа ионизации K_a3 мала, поэтому можно предположить, что растворение протекает по следующей схеме

Ag₃PO₄+H₂O3Ag⁺+HPO₄^2-+OH^-

Растворимость

.

Уточняем значение растворимости:

[H⁺]=3,9610^–10, ₃=1,1710^-3,

.

Без учета гидролиза аниона

Пример 6. Определить условие равновесия между осадками AgCl, Ag₂CrO₄ и раствором, если ПР(AgCl)=1,7810^-10, ПР(Ag₂CrO₄)=1,4410^-12.

Решение. В состоянии равновесия должно выполняться условие

.

При

хромат серебра превращается в хлорид серебра. При

процесс протекает в обратном направлении.

Пример 7. Определить степень превращения BaSO₄ в BaCO₃ при обработке 0,01 г сульфата бария 1 мл 2 М раствора Na₂CO₃.

Решение. При обработке BaSO₄ карбонатом натрия протекает реакция

BaSO₄+CO₃^2-BaCO₃+SO₄^2-

В состоянии равновесия должно выполняться условие

Обозначим через x число молей BaCO₃, полученных в результате превращения. Отсюда

, .

Подставим значения концентраций ионов в условия равновесия,

, .

Степень превращения

.

Пример 8. Определить последовательность образования осадков BaCO₃ и CaCO₃, если концентрации ионов Ba²⁺ и Ca²⁺ равны 0,0001 М и 0.01 М соответственно.

Решение. Для образования карбоната бария необходимо, чтобы

M.

Образование карбоната кальция будет происходить при

M.

Отсюда можно сделать вывод, что первым из раствора при действии карбоната натрия будет выделяться карбонат кальция. После достижения концентрации карбонат-иона 410^-6 М оба осадка будут выделяться одновременно.

Пример 9. Определите pH раствора, при котором возможно разделение бария и стронция в виде хроматов, если концентрации ионов бария и стронция равны 0.01 М. Осадителем является бихромат калия с концентрацией 0.05 М.

Решение. При осаждения бария и стронция бихроматом устанавливаются следующие равновесия:

Cr₂O₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+H⁺, K=138,

CrO₄^2-+H⁺HCrO₄^-, K_a2=310^-7,

HCrO₄^-+H⁺H₂CrO₄, K_a1=310^-1,

Ba²⁺+CrO₄^2-BaCrO₄, ПР₁=210^-10,

Sr²⁺+CrO₄^2-SrCrO₄, ПР₂=410^-5.

Из произведений растворимости хроматов следует, что заданных концентрациях ионов первым из раствора будет выделяться бихромат бария. Концентрация CrO₄^2-, необходимая для его полного выделения из раствора

.

Хромат стронция начнет осаждаться при концентрации

.

Таким образом, существует интервал концентраций хромат-иона, внутри которого наблюдается полное выделение хромата бария, а хромат стронция полностью остается в растворе. Общая концентрация хромат-иона в растворе будет равна 0,1 М. Концентрацию ионов водорода, необходимую для полного выделения хромата бария, находим решением квадратного уравнения

.

Это значение равно [H⁺]=310^-5 (pH=4,5).

Пример 10. Для насыщенного при 20 °С раствора Ag₂CO₃ найдено, что концентрация соли составляет 2,710^2 г/л. Вычислить приближенное значение константы растворимости Аg₂СО₃.

Решение. Выражения констант равновесий справедливы для молярных концентраций. Рассчитаем молярную растворимость соли в воде:

S(Ag₂CO₃)=2,710^2/М(Ag₂CO₃)=1,010^4 M.

Напишем равновесие растворимости, указав под каждым компонентом значение его молярной концентрации с учетом стехиометрических коэффициентов:

Ag₂CO₃ 2Ag⁺ + CO₃^2

1,010^4 21,010^4 1,010^4

В выражение константы равновесия подставим численные значения соответствующих величин:

K°_S(Ag₂CO₃)=[Ag⁺]²[СО₃^2]=(21,010^4)²1,010^4=410^12

Пример 11. Константа растворимости Ва₃(РО₄)₂ составляет 6,010^39. Вычислить массовую концентрацию соли и каждого из ионов в насыщенном растворе.

Решение. Исходя из равновесия растворимости и его стехиометрии, выразим равновесные концентрации ионов через молярную растворимость S соли

Ва₃(РО₄)₂3Ba²⁺+2PO₄^3