Порядок выполнения работы.

5.1. Осаждение.

Условие образования осадка: произведение концентраций ионов в растворе, обра- зующих малорастворимое соединение должно превышать произведение растворимости.

 

5.1.1. Имеем растворы BaCl₂ и Na₂C₂O₄ равной концентрации (С=5×10^-4моль/л). В пробирку наливаем 5 капель раствора BaCl_2, затем добавляем 5 капель Na₂C₂O_4. Будет ли образовываться осадок? Почему? Ответ пояснить расчетами ПР.

табл              2                       4

Наблюдаем:

Расчеты: ПР (BaC O ) = 1.7 ×10-7

O

2

4

С учетом разбавления концентрации ионов Ba²⁺ и С 2- равны:

C( C(Ba 2+ ) × C(С O2- ) =

4

2

Сравниваем табличную величину ПР с произведение концентраций ионов и делаем вывод почему наблюдаем выпадение или невыпадение осадка.

Вывод:

5.1.2. Берем 5 капель раствора BaCl₂ другой концентрации (С=0.05 моль/л), помеща- ем в пробирку, затем 5 капель раствора Na₂C₂O₄ (С=0.05 моль/л). _.Будет ли образовываться осадок? Почему? Ответ пояснить расчетами ПР.

табл              2                       4

Наблюдаем:

Расчеты: ПР (BaC O ) = 1.7 ×10-7

O

2

4

С учетом разбавления концентрации ионов Ba²⁺ и С 2- равны:

C( C(Ba 2+ ) × C(С O2- ) =

4

2

Сравниваем табличную величину ПР с произведение концентраций ионов и делаем вывод почему наблюдаем выпадение или невыпадение осадка. Осадок оставляем для опыта 5.4.

Вывод:

5.2. Влияние рН на осаждение гидроксидов.

Рассчитываем рН начала осаждения Fe(OH)₃ из раствора FeCl₃, концентрация которо- го 0.1 моль/л.

3

Fe(OH) Û Fe3+ + 3OH- ,

ПР Fe(OH)3

ПР Fe(OH )3

-

= 10-38 ,

= [Fe3+ ]× [OH - ]3  = 10-38 ,

[OH ]=           =

pH = 14 - pOH , pOH = -lg[OH- ]= pH =

Подтвердим расчеты экспериментально.

В пробирку наливаем 5 капель раствора FeCl₃ (С=0.1 моль/л), измеряем рН (рН<<1,

т.к. раствор подкислен для подавления гидролиза) и добавляем по каплям NH₄ОН (конц.).

 

После того, как появляется осадок, не исчезающий при перемешивании, проверяем рН рас- твора: pH =

Рассчитываем рН конца осаждения, при этом концентрация ионов

Fe3+ = 10-6 моль/л,

так как осаждение считается полным, если концентрация ионов в растворе не превышает

10^-6 моль/л.

-

[OH ]=           =

pH = 14 - pOH , pOH = -lg[OH- ]= pH =

Вывод:

Таким образом, экспериментально установлено рН начала осаждения Fe (ОН)₃, кото-

рое составляет

 

5.3. Дробное осаждение.

В растворе находится смесь солей K₂SO₄ и K₂СrО₄.

C 2- = C 2 - = 0.1 моль/л. К смеси добавляют раствор ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂

SO4             CrO4

с концентрацией 0.1 моль/л.

Какой осадок выпадет в первую очередь? Какова полнота осаждения одного иона к моменту осаждения другого?

4

ПРPbSO

ПРPbCrO

= 1.6 ×10-8 ,

4

= 1.8 ×10-14 .

Наблюдаем:

В первую очередь должен выпасть осадок РbСrО₄, так как

 

 

ПРPbCrO

 

4

p ПРPbSO4 .  Под-

твердим расчетами. Найдем наименьшие концентрации ионов Pb²⁺,необходимые для обра- зования осадков РbSO₄ и РbСrО₄.

Расчеты: PbSO 4 Û

=

ПРPbSO =

[Pb

2+ ] 4

PbCrO 4 Û

]

ПРPbCrO =

[Pb

4

2+ =

Сопоставляем концентрации Pb²⁺ необходимые для выпадения осадка РbSO₄ и РbCrO₄ и делаем вывод                                                                                                                               

 

Выясним, насколько полно будет осаждаться РbСrО₄ к моменту начала осаждения

осадка РbSO₄.

Расчеты:

В процессе осаждения РbCrO₄ концентрация Рb²⁺ будет определяться соотношением

[ 2- ]CrO

[Pb2+ ]= ПР PbCrO4  .

4

По мере осаждения СrО₄^2- это отношение возрастает. Соответственно этому будет возрастать и концентрация Рb²⁺ в растворе. Когда она достигнет величины, необходимой

для образования осадка РbSO₄, будут одновременно осаждаться РbСrО₄ и РbSO₄. Это про- изойдет тогда, когда будет выполняться равенство:

[Pb 2+ ]= ПРPbCrO4  = ПРPbSO4  .

[CrO2- ] [SO2- ]

4                           4

4

Отсюда концентрация иона [CrO2- ] оставшегося в растворе равна

[CrO2- ]=

ПРPbCrO4

× [SO2- ]

4

=

4                       ПР

 

PbSO4

Выво д: Следовательно, к началу осаждения ионов  [SO2- ] ионы  [CrO2- ] будут осаж-

4                                           4

дены (полностью/не полностью)                                                                                              

 

5.4. Растворение.

Для того, чтобы оценить растворение осадка с количественной стороны, т.е. ответить на вопросы: сколько вещества растворится, какой концентрации растворитель и какой объ- ем его необходимо взять, чтобы полностью растворить осадок и т. д., необходимо предста- вить процесс растворения в виде соответствующих реакций и провести расчет равновесия.

Оценим растворимость малорастворимого электролита ВаС₂О₄ в сильной и слабой кислотах.

Раствор с осадком BaC₂O₄, полученным в опыте 5.1.2, тщательно перемешиваем и разливаем поровну 5 капель в 1 и 2 пробирки.

1 пробирка: добавляем 10 капель раствора НСl концентрации 1 моль/л;

Наблюдения: осадок (растворяется/нерастворяется)                                                      .

2 пробирка: добавляем 10 капель раствора СН₃СООН концентрации 1 моль/л. Наблюдения: осадок (растворяется/нерастворяется)                                                                             . Чем объяснить различие в растворимости?

1) Вычислим растворимость ВаС₂О₄ в HCl (1 моль/л).

 

BaC O

Û Ba2+ + C O2-

K1 = ПРBaC O

2  4                                       2  4                                                                                          _{2 4}

C O2- + H+ Û HC O- 1

2  4                                         2  4

K 2 = K

 

4

HC2O^-

 

BaC O + H+ Û Ba 2+ + HC O-

K = K1 × K 2

2  4                                                              2  4

С       1

1-x x       x

2 4

K = ПРBaC O =

K  -

HC2O4

1.7 ×10-7 =

5.1×10-6

x 2

 

1 - x

= K =

Находим x, решая квадратное уравнение.

 

 

x =               моль/л.

Растворимость = x.

Выражаем растворимость ВаС₂О₄ в г/л. М(ВаС₂О₄) =

s = x × M(BaC2O 4 ) =

г/л.

 

Растворимость  ВаС₂О₄  в  НСl  концентрации 1  моль/л  составля- ет                                                                               

 

2) Рассчитаем растворимость ВаС₂О₄ в уксусной кислоте СН₃СООН (1моль/л).

BaC O

Û Ba2+ + C O2-

K1 = ПРBaC O

2  4                                       2  4                                                                                                                                         _{2 4}

3                                                             3

CH COOH Û H+ + CH COO-

C O2- + H+ Û HC O-

K 2 = KCH COOH

3

1

2  4                                         2  4

K 3 = K

 

4

HC2O^-

 

BaC O + CH COOH Û Ba 2+ + HC O- + CH COO-

K = K1 × K 2 × K3

2  4               3                                                                   2  4                3

С       1

1-x                x       x       x

ПРBaC O × KCH COOH

1.7 ×10-7 ×1.8 ×10-5

K =  2  4  3                    =

K  -

HC2O4

5.1×10-6                =

x 3 1 - x x =

= K =

=

x =               моль/л.

Растворимость = x.

Выражаем растворимость ВаС₂О₄ в г/л. М(ВаС₂О₄) =

s = x × M(BaC2O 4 ) =

г/л.

Т.о. растворимость ВаС₂О₄ в уксусной кислоте концентрации 1 моль/л составляет

                                                     , что значительно (меньше/больше)                           

растворимости этого соединения в хлороводородной кислоте.

 

6. Контрольные вопросы.

6.1. Что называется растворимостью и в чем ее выражают?

6.2. Произведение растворимостей и правило произведения растворимостей?

6.3. Какие факторы влияют на образование осадка?

6.4. Какие факторы влияют на растворение малорастворимых соединений?

6.5. Применение ПР в аналитической практике.

 

Общий вывод:

Дополнения и исправления

Зачтено                     

Дата