3.Произведение растворимости

Среди сильных электролитов, диссоциирующих в водном растворе практически полностью, есть как хорошо растворимые, так и мало растворимые в воде вещества.

Растворимость веществ отвечает концентрации их насыщенных растворов. Если сильный электролит малорастворим в воде, то его насыщенный раствор будет весьма разбавленным. В насыщенном растворе соли всегда присутствует некоторое количество твердого вещества в виде осадка. Между ионами А⁺ и В^- малорастворимого сильного электролита АВ и его осадком при постоянной температуре устанавливается состояние гетерогенного ионного равновесия:

А⁺ + В^-  АВ (3)

насыщенный раствор осадок

Равновесие в системе осадок - насыщенный раствор можно охарактеризовать константой равновесия, называемой в данном случае произведением растворимости ПР.

ПР =[А⁺][В^- ]=const=f (T) (4)

Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита есть произведение равновесных молярных концентраций катионов и анионов этого электролита в насыщенном водном растворе.

Для электролита более сложного состава A_aB_b произведение растворимости выражается следующим образом:

aА^b+ + bВ^a-  A_aB_b (5)

ПР=[А^b+]^a [В^a-]^b. (6)

Пример. Для ортофосфата кальция:

3Ca²⁺ +2PO₄^3-  Ca₃(PO₄)_{2 (т)} ; ПР= [Ca²⁺ ]³[PO₄^3- ]² (25⁰C)

Если в растворе концентрация электролита выше значения ПР, то избыточное количество вещества выпадает в осадок. Поэтому условием выпадения осадка для электролита АВ будет соотношение:

С_А+С_В- ПР (осадок выпадает), (7)

где - С_А+ и С_В- - концентрации ионов А⁺ и В^- в растворе электролита.

Если условие выпадения осадка не выполняется, т.е.

С_А+С_В- ПР, (8)

то осадок малорастворимого вещества не образуется.

Между произведением растворимости и растворимостью L (моль/л) малорастворимого электролита существует взаимосвязь. Для электролита АВ она имеет следующее математическое выражение:

А⁺ + В^-  АВ_(т); ПР =[А⁺][В^-]

[А⁺]=[В^-]=L

ПР =[А⁺][В^-]=L² или

L=ПР (9)

Пример. Растворимость хлорида серебра (I) при 25⁰C составляет:

Аg⁺ + Cl  АgCl_(т); ПР =1,8*10^-10,

L=ПР=1,8*10^-10=1,3*10^-5 моль/л.

Очевидно, что концентрация обоих ионов также равна 1,3*10^-5 моль/л.

Аналогично, для электролитов типа A₂B или AB₂ взаимосвязь между ПР и L следующая:

₃

L=ПР/4. (10)

В общем виде выражение растворимости для малорастворимого сильного электролита A_aB_b имеет вид:

_a+b

L=ПР/a^bb^a. (11)

Поскольку из одной формульной единицы электролита образуется несколько ионов А^b+ и В^a- ( a и b соответственно), то

[А^b+]=aL и [В^a-]=bL.

Как и всякая константа равновесия величина ПР зависит от температуры, т.к. растворимость вещества (концентрация насыщенного раствора) изменяется при повышении или понижении температуры.

Для малорастворимых сильных электролитов, растворимость которых с ростом температуры увеличивается,

произведение растворимости при повышении температуры увеличивается.

4.Экспериментальная часть

4.1. Реакции, протекающие с образованием осадка

Опыт 1.

1. Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NaCl,

^цвет

SO₄^2- +Ba²⁺ = BaSO₄; ПР_BaSO4=1,08*10^-10

2. Al₂(SO₄)₃ + 3BaCl₂ = BaSO₄ + 2AlCl₃

SO₄^2- +Ba²⁺ = BaSO₄ _.

Опыт 2.

1. Na₂SO₄ + Pb(NO₃)₂= PbSO₄ + 2NaNO₃.

^цвет

SO₄^2- +Pb²⁺ = PbSO₄ ; ПР_PbSO4=2,2*10^-8.

2. Закончить реакцию и записать уравнение реакции в молекулярной и сокращенной ионной форме:

Al₂(SO₄)₃ + Pb(NO₃)₂

SO₄^2- +Pb²⁺ 

Опыт 3.

1. CuSO₄ + 2NaOH= Cu(OH)₂ + Na₂(SO)₄,

^цвет

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂; ПР_Cu(OH)2=5,6*10^-20.

2. Закончить реакцию и записать уравнение реакции в молекулярной и сокращенной ионной форме:

FeCl₃ + NaOH

Fe³⁺ + OH^- 

Опыт 4.

К 1 мл раствора сульфата натрия прилить 1 мл воды и 5 капель нитрата свинца (II):

Na₂SO₄ + Pb(NO₃)₂= PbSO₄ + 2NaNO₃.

^цвет

К образовавшемуся осадку PbSO₄ добавить 5 капель дихромата калия:

2PbSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂O = 2PbCrO₄ + K₂SO₄ + H₂SO₄ .

^цвет

Раствор взболтать. К образовавшемуся осадку добавить 5 капель раствора сульфида натрия:

2PbCrO₄ + Na₂S=PbS + Na₂CrO₄.

^цвет

Объяснить происходящие изменения, используя значения ПР соединений.

Опыт 5.

NaNO₃ + Pb(NO₃)₂

NaNO₃ + BaCl₂

Объяснить, почему нет осадка.