ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
171
гими словами, концентрация гидроксид-ионов определя-
ется исключительно реакцией аниона с водой, и вкладом
гидроксид-ионов за счет диссоциации воды можно пренеб-
речь.
Допущения второго типа относятся к осадкам с
очень низкой растворимостью, особенно к осадкам, со-
держащим анион, который слабо реагирует с водой. В та-
ких случаях часто можно допустить, что растворение осад-
ка меняет концентрацию ионов водорода или гидроксида в
растворе на незначительную величину и она остается прак-
тически равной 10
-7
М. Расчет растворимости тогда прово-
дится аналогично тому, как это сделано в предыдущем при-
мере.
Ниже приведены примеры расчетов по каждому из
указанных типов.
Пример. Рассчитайте растворимость PbCO
3
в воде.
Для решения задачи составим уравнения, описыва-
ющие систему:
PbCO
3
(тв.) ↔ Pb
2+
+ CO
3
2-
,
CO
3
2-
+ H
2
O ↔ HCO
3
-
+ OH
-
, (5.7)
HCO
3
-
+ H
2
O ↔ H
2
CO
3
+ OH
-
, (5.8)
2 H
2
O ↔ H
3
O
+
+ OH
-
.
Растворимость (Р) PbCO
3
можно выразить следующим
образом:
Р = [Pb
2+
] = [CO
3
2-
] + [HCO
3
-
] + [H
2
CO
3
].
Константы равновесия выражаются так:
[Pb
2+
] [CO
3
2-
] = ПР = 3.3⋅10
-14
, (5.9)
[H
2
CO
3
][OH
-
]/[CO
3
2-
] = K
w
/K
2
=1.00⋅10
-14
/4.7⋅10
-11
=
= 2.13⋅10
-4
(5.10)
[H
2
CO
3
][OH
-
]/[CO
3
2-
] = K
w
/K
1
= 1.00⋅10
-14
/4.45⋅10
-7
=
= 2.25⋅10
-8
(5.11)
Кроме того,
[H
3
O
+
][OH
-
] = 1.00⋅10
-14
(5.12)
Запишем уравнение материального баланса:
172
[Pb
2+
] = [CO
3
2-
] + [HCO
3
-
] + [H
2
CO
3
]. (5.13)
Для этой системы можно также составить уравнение
электронейтральности:
2[Pb
2+
] + [H
3
O
+
] = 2[CO
3
2-
] + [HCO
3
-
] + [OH
-
] (5.14)
Итак, имеем шесть уравнений с шестью неизвестны-
ми, а именно [Pb
2+
], [CO
3
2-
], [HCO
3
-
], [H
2
CO
3
], [OH
-
] и
[H
3
O
+
]. Для того, чтобы решить такую систему уравнений,
нужны очень сложные алгебраические выкладки. Это вы-
нуждает нас искать более легкое решение путем некоторых
приближений. В данном примере, судя по величинам кон-
стант равновесия реакций (5.9), (5.10) и (5.11), мы имеем
дело с довольно растворимым осадком, содержащим анион,
который легко реагирует с водой. Следовательно, мы мо-
жем ожидать, что при растворении осадка концентрация
[OH
-
] значительно повысится, а концентрация [H
3
O
+
] соот-
ветственно понизится. Далее очевидно, что в уравнении
(26) [H
3
O
+
] << 2[Pb
2+
], и концентрацией ионов водорода
можно пренебречь. Второе допущение основано на том, что
равновесие образования H
2
CO
3
[уравнение (5.8)] несуще-
ственно по сравнению с равновесием образования HCO
3
-
[уравнение (5.7)]. Следовательно, концентрация H
2
CO
3
зна-
чительно меньше концентрации HCO
3
-
. Это допущение
вполне обосновано, так как величина K
w
/K
1
составляет все-
го 1/10000 величины K
w
/K
2
[см. уравнения (5.10) и (5.11)].
Если [H
3
O
+
] действительно меньше любого члена в
уравнении (5.14), а [HCO
3
-
] >> [H
2
CO
3
], то уравнение (5.13)
упростится:
[Pb
2+
] = [CO
3
2-
] + [HCO
3
-
]. (5.15)
Уравнение (5.14) принимает следующий вид:
2 [Pb
2+
] = 2[CO
3
2-
] + [HCO
3
-
] + [OH
-
] (5.16)
Необходимость в уравнениях (5.11) и (5.12) теперь от-
падает. Таким образом, число уравнений и неизвестных со-
кращено до четырех.
171 172
гими словами, концентрация гидроксид-ионов определя- [Pb2+] = [CO32-] + [HCO3-] + [H2CO3]. (5.13)
ется исключительно реакцией аниона с водой, и вкладом Для этой системы можно также составить уравнение
гидроксид-ионов за счет диссоциации воды можно пренеб- электронейтральности:
речь. 2[Pb2+] + [H3O+] = 2[CO32-] + [HCO3-] + [OH-] (5.14)
Допущения второго типа относятся к осадкам с Итак, имеем шесть уравнений с шестью неизвестны-
очень низкой растворимостью, особенно к осадкам, со- ми, а именно [Pb2+], [CO32-], [HCO3-], [H2CO3], [OH-] и
держащим анион, который слабо реагирует с водой. В та- [H3O+]. Для того, чтобы решить такую систему уравнений,
ких случаях часто можно допустить, что растворение осад- нужны очень сложные алгебраические выкладки. Это вы-
ка меняет концентрацию ионов водорода или гидроксида в нуждает нас искать более легкое решение путем некоторых
растворе на незначительную величину и она остается прак- приближений. В данном примере, судя по величинам кон-
тически равной 10-7 М. Расчет растворимости тогда прово- стант равновесия реакций (5.9), (5.10) и (5.11), мы имеем
дится аналогично тому, как это сделано в предыдущем при- дело с довольно растворимым осадком, содержащим анион,
мере. который легко реагирует с водой. Следовательно, мы мо-
Ниже приведены примеры расчетов по каждому из жем ожидать, что при растворении осадка концентрация
указанных типов. [OH-] значительно повысится, а концентрация [H3O+] соот-
Пример. Рассчитайте растворимость PbCO3 в воде. ветственно понизится. Далее очевидно, что в уравнении
Для решения задачи составим уравнения, описыва- (26) [H3O+] << 2[Pb2+], и концентрацией ионов водорода
ющие систему: можно пренебречь. Второе допущение основано на том, что
PbCO3(тв.) ↔ Pb2+ + CO32- , равновесие образования H2CO3 [уравнение (5.8)] несуще-
CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH- , (5.7) ственно по сравнению с равновесием образования HCO3-
-
HCO3 + H2O ↔ H2CO3 + OH , -
(5.8) [уравнение (5.7)]. Следовательно, концентрация H2CO3 зна-
2 H2O ↔ H3O+ + OH-. чительно меньше концентрации HCO3-. Это допущение
Растворимость (Р) PbCO3 можно выразить следующим вполне обосновано, так как величина Kw/K1 составляет все-
образом: го 1/10000 величины Kw/K2 [см. уравнения (5.10) и (5.11)].
Р = [Pb2+ ] = [CO32-] + [HCO3-] + [H2CO3]. Если [H3O+] действительно меньше любого члена в
Константы равновесия выражаются так: уравнении (5.14), а [HCO3-] >> [H2CO3], то уравнение (5.13)
[Pb2+ ] [CO32-] = ПР = 3.3⋅10-14 , (5.9) упростится:
[H2CO3][OH-]/[CO32-] = Kw/K2 =1.00⋅10-14/4.7⋅10-11 = [Pb2+ ] = [CO32-] + [HCO3-]. (5.15)
Уравнение (5.14) принимает следующий вид:
= 2.13⋅10-4 (5.10)
2 [Pb2+ ] = 2[CO32-] + [HCO3-] + [OH-] (5.16)
2-
[H2CO3][OH ]/[CO3 ] = Kw/K1 = 1.00⋅10 /4.45⋅10-7 =
- -14
Необходимость в уравнениях (5.11) и (5.12) теперь от-
= 2.25⋅10-8 (5.11) падает. Таким образом, число уравнений и неизвестных со-
Кроме того, кращено до четырех.
[H3O+][OH-] = 1.00⋅10-14 (5.12)
Запишем уравнение материального баланса:
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- …
- следующая ›
- последняя »
