Для характеристики кислотности (щелочности) среды введен специальный параметр водородный показатель или рН

Ответ: С_μ(Са²⁺⁾ = 1,18·10^-5 моль/л; С_μ(РО₄^3–) = 0,78·10^-5 моль/л.
7. Насыщенный раствор серебра иодата AgIO₃ объемом 3 л содержит в виде ионов 0,176 г серебра. Вычислите произведение растворимости серебра иодата в этом растворе.
Решение. Эта задача является обратной по отношению к предыдущей.
Между осадком и насыщенным раствором иодата серебра при постоянной температуре сохраняется равновесие, подчиняющееся правилу произведения растворимости:
AgIO₃ <=> Ag⁺ + IO₃^–; ∏Р_AgIO3 = C_μ(Ag⁺)·C_μ(IO₃^–).
Если в 3 л насыщенного раствора содержится 0,176 г ионов серебра, тогда молярная концентрация этих ионов
С_μ(Ag⁺) = m(Ag⁺)/[M(Ag⁺)·V(р-ра)]; и С_μ(Ag⁺) = 0,176/(108·3) = 5,43·10^-4 (моль/л).
Из уравнения диссоциации видно, что число катионов и анионов, на которые распадается одна молекула серебра иодата, равны, значит,
C_μ(IO₃^–) = С_μ(Ag⁺) = 5,43·10^-4 моль/л.
Теперь рассчитаем произведение растворимости ограниченно растворимого соединения:
∏Р_AgIO3 = (5,43·10^-4)·(5,43·10^-4) = 1,09·10^-7.
Ответ: ∏Р_AgIO3 = 1,09·10^-7.
8. Расположите в ряд сульфиды металлов в порядке увеличения их растворимости в воде (моль/л) при 298 К, используя справочные данные.
Решение. Выпишем из Приложения значения произведений растворимости всех содержащихся в ней сульфидов металлов:
∏Р_Ag2S = 1,60·10^-49; ∏P_CdS = 1,20·10^-28; ∏P_CuS = 4,00·10^-38; ∏Р_Cu2S = 2,60·10^-49; ∏P_CoS = 3,10·10^-23; ∏P_FeS = 3,70·10^-19; ∏P_Fe2S3 = 1,00·10^-88; ∏P_MgS = 2,00·10^-15; ∏P_MnS = 1,40·10^-15;
∏P_Sb2S3 = 3,00·10^-27; ∏P_SnS = 1,00·10^-28; ∏P_NiS = 1,10·10^-27; ∏P_PbS = 6,80·10^-29; ∏P_ZnS = 7,40·10^-27; ∏P_Hg2S = 1,00·10^-45; ∏P_HgS = 4,00·10^-53.
Зависимость растворимости малорастворимого бинарного соединения от произведения растворимости его ионов выражается уравнением:
s = ^n+m√∏Р_AnBm/(n^m·mⁿ).
Применим его к нашим соединениям и произведем соответствующие расчеты растворимости солей в воде (моль/л):
1) s(Ag₂S) = ³√∏Р_Ag2S/2¹·1² = ³√(1,60·10^-49)/2 = 0,43·10^-16; аналогично и для других подобных сульфидов: s(Cu₂S) = ³√(2,60·10^-49)/2 = 0,51·10^-16; s(Hg₂S) = ³√(1,00·10^-45)/2 = 0,79·10^-15;
2) s(CdS) = √∏P_CdS = √1,20·10^-28 = 1,10·10^-14; аналогично и для других подобных сульфидов: s(CuS) = √4,00·10^-38 = 2,00·10^-14; s(CoS) = √3,10·10^-23 = 0,56·10^-11; s(FeS) = √3,70·10^-19 = 0,61·10^-9; s(MgS) = √2,00·10^-15 = 0,45·10^-7; s(MnS) = √1,40·10^-15 = 0,37·10^-7; s(SnS) = √1,00·10^-28 = 1,00·10^-14; s(NiS) = √1,10·10^-27 = 0,33·10^-13; s(PbS) = √6,80·10^-29 = 0,82·10^-14; s(ZnS) = √7,40·10^-27 = 0,86·10^-13; s(HgS) = √4,00·10^-53 = 2,00·10^-26;
3) s(Fe₂S₃) = ⁵√∏P_Fe2S3 /(2³·3²) = ⁵√(1,00·10^-88)/72 = 1,07·10^-18. Для Sb₂S₃ расчет аналогичен: s(Sb₂S₃) = 5√(3,00·10^-27)/72 = 2,11·10^-6.
Ответ. Согласно расчетам, ряд растворимости сульфидов металлов в воде выглядит следующим образом: HgS < Fe₂S₃ < Ag₂S < Cu₂S < Hg₂S < SnS < CdS < CuS < NiS < PbS < ZnS < CoS < FeS < MnS < MgS < Sb₂S₃.
9. Определите, выпадет ли осадок при сливании 300 мл 0,001 М раствора стронция нитрата Sr(NO₃)₂ и 600 мл 0,0001 М раствора натрия сульфата Na₂SO₄.
Решение. При смешивании растворов стронция нитрата и натрия сульфата возможно выпадение осадка стронция сульфата, но при условии, что произведение молярных концентраций ионов Sr²⁺ и SO₄^2- превысит произведение растворимости ∏Р труднорастворимого соединения SrSO₄: ∏Р_SrSO4 =3,20·10^-7 (см. Приложение). Проверим это предположение соответствующими расчетами.
С небольшой долей погрешности можно предположить, что при смешивании названных растворов общий объем станет равным 900 мл. Тогда изменятся молярные концентрации солей, а, следовательно, и их ионов в растворе. Рассчитаем концентрации после смешения:
С_μ(Sr²⁺) = С_μ2[Sr(NO₃)₂] = С_μ1(Sr(NO₃)₂·(V₁/V₂) = (0,001·0,3)/0,9 = 3,33·10^-4 (моль/л);
С_μ(SO₄^2–) = C_μ2(Na₂SO₄) = С_μ1(Na₂SO₄)·(V₁/V₂) = (0,0001·0,6)/0,9 = 0,67·10^-4 (моль/л).
Произведение концентраций ионов в растворе стало равным:
С_μ(Sr²⁺)·С_μ(SO₄^2–) = (3,33·10^-4)·(0,67·10^-4) = 2,23·10^-8, и оно меньше произведения растворимости SrSO₄. А это означает, что осадок из такого раствора выпадать не будет.