Условия растворения и осаждения осадков

Пользуясь правилом произведения растворимости, можно по концентрациям реагирующих веществ рассчитать возможность образования и растворения осадков, количество осадителя, необходимое для выделения осадка, значение рН начала и конца осаждения малорастворимых гидроксидов и др. В ненасыщенном растворе:

< ПР.

В контакте с таким раствором твердая фаза будет растворяться, пока не установится равновесие:

= ПР.

В пересыщенном растворе:

> ПР.

Если такой раствор привести в контакт с кристаллами вещества, то начнется немедленное выпадение осадка до тех пор, пока также не установится равновесие:

= ПР.

Пример 3. Выпадет ли осадок при смешивании равных объемов 0,001 М растворов CaCl₂ и Na₂SO₄?

Решение: При смешивании растворов общий объем увеличивается вдвое и концентрация каждого из веществ уменьшится вдвое. Концентрации ионов Ca²⁺ и SO₄^2- соответственно в первый момент после смешивания растворов равны 5∙10^-4моль/л.

Для того, чтобы определить выпадет ли осадок CaSO₄ необходимо найти произведение концентраций ионов и сравнить его с величиной произведения растворимости =2,5∙10^-5,

[Ca²⁺]∙[ SO₄^2-]=(5∙10^-4)²=2,5∙10^-9<2,5∙10^-5,

следовательно, осадок CaSO₄ не образуется.

При использовании в анализе амфотерности гидроксидов необходимо знать интервал рН, в котором происходит образование и полное осаждение их. При выделении в осадок гидроксидов металлов осадителем является гидроксид-ион, поэтому для любого малорастворимого гидроксида будет справедливо равновесие:

Mе^m+ + mOH^- D Mе(OH)_m

ПР=

Концентрация иона ОН^- должна удовлетворять достижению произведения растворимости гидроксида металла при заданной концентрации иона Mе^m+:

.

Следовательно, водородный показатель в момент начала осаждения гидроксида должен удовлетворять условию:

.

При расчете рН начала осаждения гидроксида величину [Me ^{m +}] приравнивают к концентрации иона металла в растворе. В качественном и количественном химическом анализе осаждение считается полным, если остаточное содержание ионов металла в растворе не превышает 10^-6 М. Поэтому при расчете рН полного осаждения гидроксида принимают [Me ^{m +}] = 1×10^-6 М, т.е.

Пример4. При какой величине pH начинается осаждение гидроксида цинка из 0,1 Мраствора его соли, если ПР _{Zn (OH) 2} =7,1∙10^-18.

Решение: Из уравнения Zn(OH)₂ D Zn²⁺ + 2ОН^- можно вычислить

[ОН^-], рОН и рН, при котором достигается произведение растворимости и начинается осаждение гидроксида цинка Zn (ОН)₂:

ПР _{Zn (OH) 2} = [Zn²⁺] ∙ [ОН^-]² = 7,1∙10^-18

Найдем концентрацию гидроксид-ионов:

[ОН^-] = (моль/л)

По концентрации [ОН^-] находим величину pOH:

pOH= - lg [ОН^-]= - lg 8,42 ∙ 10^-9 =8,08

Зная величину pOH, находим pH:

pH_Н.О.= 14 – pOH = 14 – 8,08 = 5,92≈ 5,9

Итак, осаждение гидроксида цинка Zn(OH)₂ из 0,1 М раствора соли цинка начинается при pH 5,9.

Пример 5. При какой величине pH осаждение гидроксида цинка будет практически полным?

Решение: Из уравнения произведения растворимости гидроксида цинка Zn(OH)₂ находим концентрацию [ОН^-]:

[ОН^-] = (моль/л)

По концентрации [ОН^-] находим величину pOH:

pOH= - lg [ОН^-]= - lg =5,57

Зная величину pOH, находим pH конца осаждения:

pH_К.О. = 14 – pOH = 14 – 5,57 = 8,43

Итак, осаждение гидроксида цинка будет практически полным при

рН 8,43.

Вопросы для самоконтроля:

1. Для каких систем применимо правило произведения растворимости?

2. Что такое растворимость малорастворимого соединения и в чем она выражается?

3. Что называется термодинамическим и концентрационным произведением растворимости?

4. Какие факторы влияют на растворимость осадков?

5. Сформулируйте условия образования и растворения осадков.

6. Сформулируйте правило произведения растворимости.

7. Как связаны растворимость и произведение растворимости?

8. Как влияет присутствие одноименного иона на растворимость?

9. Как влияет на растворимость малорастворимых электролитов введение в их раствор, не содержащих одноименный ион сильных электролитов?

10. Как вычислить рН начала и конца осаждения гидроксидов?

11. Выведите формулу для расчета растворимости соединения А _т В _п.

Дата добавления: 2014-11-16