Ионные равновесия при растворении. Произведение растворимости.

Ниже на основе теории электролитической диссоциации будет осуществлена количественная трактовка процессов растворения различных соединений. Запишем уравнение электролитичекой диссоциации малорастворимого соединения, например сульфата бария:

BaSO_4(тв.) + (5.k)

Тогда . Учитывая, что величина [BaSO₄] практически постоянна, можно записать [BaSO₄]×K_d = = ПР, т.е. произведение постоянно. Чем оно меньше, тем меньше растворимость соответствующего соединения.

Эта константа носит название произведения растворимости (ПР)

ПР = (5.18)

В общем случае можно записать, что для реакции:

(5.л)

величина произведения растворимости может быть выражена соотношением:

(5.19)

Если произведение , то вещество будет находиться в растворе. Если же , то вещество будет выпадать в осадок до тех пор, пока не будет установлено равновесие (достигнуто произведение растворимости). Чем ниже произведение растворимости, тем труднее растворимо вещество.

Значения произведения растворимости находятся в справочных таблицах.

Таблица. 5.2

Значения произведения растворимости для некоторых труднорастворимых соединений

Уравнение диссоциации	ПР
BaSO4 Ba2+ +	1×10-10
Ag2CrO4 2Ag+ +	2×10-12
Ag2CO3 2Ag+ +	8×10-12
Al(OH)3 Al+3 +3OH-	1×10-34
Cd(OH)2 Cd2+ + 2OH-	3×10-14

Из значения произведения растворимости легко вычислить растворимость (S) соответствующего соединения .

(5.20)

Запишем дляAg₂CrO₄ произведение растворимости , тогда . Откуда получаем уравнение для растворимости Ag₂CrO₄:

(5.21)

Аналогичным образом можно рассчитать произведение растворимости для Al(OH)₃

ПР = S(3S)³ = 27S⁴

(5.22)

Таким образом можно из значения произведения растворимости рассчитать растворимость любого соединения.

Вопросы и задачи

1. pH раствора сильной кислоты равно 4,4. Определить концентрацию ионов водорода.
2. Вычислить pH 0,01М раствора гидроксида серебра.
3. Вычислить pH 0,01М раствора азотной кислоты.
4. Определить pH 0,1М раствора натриевой соли синильной кислоты.
5. Вычислить pH 0,1М раствора метаборнокислого натрия (формула метаборной кислоты HBO₂).
6. Вычислить pH 0,1М раствора синильной кислоты.
7. Вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксила раствора сильной кислоты, если его pH равно 0,3.
8. Вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксила в 1×10^-3М растворе KOH.
9. Электроосаждение цинка проходит из водного раствора сульфата цинка при pH = 10. Что необходимо добавлять в раствор этой соли, чтобы достичь требуемого значения pH?
10. При электрохимической обработке меди скорость обработки ограничивается растворимостью образующейся при этом соли. Раствор какой соли целесообразно использовать, чтобы достичь максимальной скорости обработки?
11. Пользуясь табличными данными определить, какая соль в большей степени растворима в воде: AgCl или Ag₂CrO₄?
12. Растворимость гидроксида цинка составляет 2,2×10^{-5 г в 100 г воды. Вычислить .}
13. Произведение растворимости гидроксида кальция = 5,5×10^-6. Вычислить pH раствора, содержащего 0,01 моль/л Ca(OH)₂.
14. Рассчитать растворимость карбоната серебра ( = 8,2×10^-12).