СМЕСЬ СИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ И СИЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ

В рассматриваемом случае сильная кислота создает высокую концентрацию частиц НэО+, а сильное основание создает повышенную концентрацию частиц ОН-. Это означает что равновесие диссоциации воды нарушено и, как следствие, произойдет реакция нейтрализации ее ионов. В равновесной ситуации среда будет или кислой, или щелочной в зависимости от соотношения между концентрациями сильного основания и сильной кислоты в конечном растворе. Например, если мы смешаем 0,1 л раствора NaOH с концентрацией 0,01 моль/л с 0,2 л раствора НС1 с концентрацией 0,003 моль/л, то в конечном растворе с объемом 0,3 л будут находиться в основном Na+, ОН- и С1-. Концентрация Na+ будет равна 0,00333 моль/л, концентрация ОН- — 0,00133 моль/л и концентрация С1- — 0,002 моль/л.

РАСТВОРЫ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Растворимость солей, которые хорошо растворяются в воде, обычно выражают в массовой доле соли в растворе в массе раствора. Например, если растворимость соли составляет 30%, то это означает, что в 100 г раствора содержится 30 г соли и 70 г воды.

Многие соли и гидроксиды плохо растворимы в воде. Для характеристики их растворимости используют понятие произведения растворимости. Если раствор соли КтАл находится над твердым осадком и равновесие достигнуто, то с учетом диссоциации соли в растворе можно написать химическое уравнение, определяющее равновесие

где К — катион, несущий заряд +q, А — анион с зарядом —г. Например, диссоциация соли Fe2(S04)3 происходит в соответствии с уравнением

Так как раствор в целом электронейтрален, то должно выполняться равенство

Отсюда следует, что

Константу равновесия ^реакции (15.32) запишем в виде

Активность оставшегося в осадке твердого тела обычно полагают равной единице. Поэтому в результате получают константу KL, которая носит название произведение растворимости:

Очевидно, что в любом равновесном растворе в присутствии осадка рассматриваемой соли концентрации находящихся в растворе катионов и анионов должны обеспечивать сохранение произведения растворимости. Характерные значения произведений растворимости для некоторых твердых веществ приведены в табл. 15.3.

Теперь рассмотрим вопрос о растворимости исходной соли. Так как при растворении одной молекулы соли образуется т катионов или п анионов, то под растворимостью (L) обсуждаемого вещества следует понимать концентрацию соли в растворе, которая возникла бы в отсутствие ее диссоциации. Следовательно,

Таблица 15.3

Произведение растворимости некоторых твердых веществ при 25°С [4]

Вещество

Произведение растворимости

1

AgCl

<1

"•4

О

I

о

2

AgBr

5,35 • 10-13

3

Agl

8,52 • IO"17

4

BaSOd

1,08- IO"10

5

CaCO,

3,36- io-9

6

Ca(OH),

5,02 • IO"6

7

CaSOd

4,93 • IO"5

8

CuCl

Г**

1

О

tv

9

Mg(OH),

y

ON

О

1

10

Pbl,

NO

00

О

О

4

11

PbS

6,2 ? 10-28

12

ZnS

1,9- 10-22

Выразим из последнего равенства концентрации катионов и анионов:

Подставив эти выражения в формулу для произведения растворимости, получим

Выражая из последнего равенства величину L, находим

Растворимость солей, в которых катион и анион обладают одинаковыми зарядами, рассчитывается очень просто, так как т = п= 1:

Например, растворимость хлорида серебра равна

Рассчитаем теперь растворимость Са(ОН)2. В соответствии с формулой (15.37) находим

Если в водном растворе уже присутствуют некоторые из входящих в состав ионы из входящих в состав растворяемой соли, то расчет нужно проводить по иной схеме.

Например, пусть имеется раствор K2S04 с концентрацией 0,01 моль/л. Какова будет растворимость сернокислого бария в этом растворе?

Произведение растворимости, как и всякая константа равновесия, не зависит от условий, в которых находится система. Поэтому при равновесии в присутствии твердого осадка сернокислого бария произведение концентраций находящихся в растворе ионов бария и сульфат-ионов должно быть равным KL:

Отсюда находим концентрацию ионов бария, используя для концентрации сульфат-ионов значение концентрации сернокислого калия

Из рассмотренного примера видно, что увеличивая концентрацию сульфат-ионов с помощью хорошо растворимых соединений, можно увеличить полноту осаждения бария из раствора. Осаждение будет происходить всегда, когда произведение реакции (т.е. будет произведение исходных концентраций катионов и анионов в соответствующих степенях) превышает KL. Например, сульфид цинка будет выпадать из раствора, если произведение реакции превышает произведение растворимости

Например, если через раствор хлорида цинка с концентрацией 10-2 моль/л пропускать сероводород, то осаждение сульфида цинка начнется при превышении концентрацией сульфид-ионов значения 1,9 • Ю“20 моль/л. Так как H2S является слабой кислотой, то концентрация свободных анионов S2_h, как следствие, осаждение сульфидов зависят от pH среды.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >