Расчет условий растворения и осаждения осадков

Из постоянства произведения концентраций ионов в насыщенном растворе в заданных условиях вытекают два следствия, позволяющие рассчитать условия осаждения (растворения) осадка.

Увеличение в растворе концентрации одного из ионов осадка, приводит к уменьшению концентрации в растворе других ионов, поэтому растворимость соединения A_mB_n в присутствии одноименного иона (например, В) равна

Если произведение концентраций ионов в растворе меньше произведения растворимости, осадок растворяется, и, наоборот, осадок выпадает, если произведение концентраций ионов превышает произведение растворимости.

Это позволяет решать практически важные задачи: находить условия количественного осаждения малорастворимого соединения, условия начала образования осадка или условия, при которых осадок не выпадает.

ПРИМЕР 9. Рассчитайте рН начала осаждения гидроксида магния из 0.010 М раствора хлорида магния.

Решение. Осадок начнет осаждаться, когда величина [Mg²⁺][OH^-]² превысит значение К_s(Mg(OH)₂).

Для упрощения расчетов примем γ(Mg²⁺) и γ(ОН^-) равными единице. Тогда

ПРИМЕР 10. Рассчитайте рН количественного осаждения карбоната бария 0.5 М раствором карбоната аммония.

Решение. Условие количественного осаждения – снижение концентрации осаждаемого иона в растворе до 1·10^{-6 М. Таким образом, задача сводится к отысканию условий, при которых равновесная концентрация карбонат-иона в растворе удовлетворяет величине произведения растворимости.}

Принимая коэффициенты активности равными единице, рассчитаем равновесную концентрацию карбонат-иона, необходимую для полного осаждения:

Равновесная концентрация карбонат-иона связана с общей концентрацией карбоната аммония соотношением:

где а (СО₃^2-) – коэффициент зависящий от рН

По условиям задачи

Таким образом,

ПРИМЕР 11. Выпадет ли осадок сульфида кадмия, если через раствор, содержащий 1·10^{-3 М кадмия и 1 М соляной кислоты, пропустить до насыщения сероводород (С(H}₂S) = 0.1 М)?

Решение. Запишем условие образования осадка сульфида кадмия

Поскольку в вышеуказанных условиях осаждения протекают конкурирующие реакции и с участием иона кадмия

и с участием сульфид-иона

то при I ≈ 0 условие образования осадка надо записать так:

Запишем уравнение материального баланса

По таблицам находим β₁ = 1.12·10², β₂ = 3.98·10², β₃ = 2.51·10², β₄ = 7.94·10². Находим a(Cd²⁺) и a(S^2-) в 1 М НС1:

Следовательно,

Поскольку найденная величина меньше, чем 7.94·10^-27, осадок не выпадает.

Дата добавления: 2015-01-03