Смешаны равные объемы 0,001 М BaCl2 и 1,5•10–3 М Na2SO4. Вычислить [Ba2+] в растворе, если ПР (Ba SO4 )= 1,1 • 10 –10. Как изменится растворимость BaSO4 в этой смеси по сравнению с растворимостью в воде
Добрый день!
Чтобы рассчитать концентрацию ионов Ba2+ в растворе, сначала посчитаем количество вещества образовавшегося осадка, а затем разделим его на объем раствора.
1. Рассчитаем количество вещества образовавшегося осадка:
а) Рассчитаем количество вещества бария (Ba2+) в исходных растворах:
Молярная масса BaCl2 = масса бария (Ba) + 2 * масса хлора (Cl) = 137 + 2 * 35,5 = 208 г/моль
Количество вещества BaCl2 = объем раствора * концентрация = 0,001 * 208 = 0,208 ммоль
Молярная масса Na2SO4 = 2 * масса натрия (Na) + масса серы (S) + 4 * масса кислорода (O) = 2 * 23 + 32 + 4 * 16 = 142 г/моль
Количество вещества Na2SO4 = объем раствора * концентрация = 1,5 * 10^-3 * 142 = 0,213 ммоль
б) Так как соединение BaSO4 образуется из реагирующих ионов Ba2+ и SO42-, используя схему реакции BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl, избавимся от соединений, в которых содержится Ba2+:
Количество вещества бария в единственном образовавшемся осадке BaSO4 будет равно количеству вещества бария в изначальных растворах:
Количество вещества Ba2+ в BaSO4 = мин(количество вещества BaCl2, количество вещества Na2SO4) = 0,208 ммоль
2. Теперь рассчитаем концентрацию Ba2+ в растворе:
a) Общий объем раствора. Смесь содержит равные объемы растворов BaCl2 и Na2SO4, поэтому объем раствора составит сумму объемов исходных растворов:
Объем раствора = объем BaCl2 + объем Na2SO4 = 0,001 л + 0,001 л = 0,002 л
б) Концентрация Ba2+ в растворе можно рассчитать, разделив количество вещества бария (найденное на первом шаге) на объем раствора:
Концентрация Ba2+ = количество вещества Ba2+ / объем раствора = 0,208 ммоль / 0,002 л = 104 ммоль/л
3. Теперь перейдем к второй части вопроса о растворимости BaSO4.
Растворимость BaSO4 в воде можно определить с использованием постоянства растворимости, обозначаемого как ПР (BaSO4) = [Ba2+][SO42-]. Мы уже знаем значение ПР (BaSO4), которое равно 1,1 * 10^-10.
б) Сравнение с растворимостью BaSO4 в воде:
В случае воды, где нет присутствующих ионов оснований (Cl-), концентрация иона SO42- будет равна концентрации иона Ba2+:
Концентрация Ba2+ = концентрация SO42- в воде = 1,06 * 10^-12 моль/л
Таким образом, в смеси объемом 0,002 л с концентрациями 0,001 М BaCl2 и 1,5 * 10^-3 М Na2SO4 концентрация иона Ba2+ будет составлять 104 ммоль/л. Когда растворимость BaSO4 в этой смеси сравнивается с растворимостью в воде, концентрация иона Ba2+ остается практически неизменной.
Чтобы рассчитать концентрацию ионов Ba2+ в растворе, сначала посчитаем количество вещества образовавшегося осадка, а затем разделим его на объем раствора.
1. Рассчитаем количество вещества образовавшегося осадка:
а) Рассчитаем количество вещества бария (Ba2+) в исходных растворах:
Молярная масса BaCl2 = масса бария (Ba) + 2 * масса хлора (Cl) = 137 + 2 * 35,5 = 208 г/моль
Количество вещества BaCl2 = объем раствора * концентрация = 0,001 * 208 = 0,208 ммоль
Молярная масса Na2SO4 = 2 * масса натрия (Na) + масса серы (S) + 4 * масса кислорода (O) = 2 * 23 + 32 + 4 * 16 = 142 г/моль
Количество вещества Na2SO4 = объем раствора * концентрация = 1,5 * 10^-3 * 142 = 0,213 ммоль
б) Так как соединение BaSO4 образуется из реагирующих ионов Ba2+ и SO42-, используя схему реакции BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl, избавимся от соединений, в которых содержится Ba2+:
Количество вещества бария в единственном образовавшемся осадке BaSO4 будет равно количеству вещества бария в изначальных растворах:
Количество вещества Ba2+ в BaSO4 = мин(количество вещества BaCl2, количество вещества Na2SO4) = 0,208 ммоль
2. Теперь рассчитаем концентрацию Ba2+ в растворе:
a) Общий объем раствора. Смесь содержит равные объемы растворов BaCl2 и Na2SO4, поэтому объем раствора составит сумму объемов исходных растворов:
Объем раствора = объем BaCl2 + объем Na2SO4 = 0,001 л + 0,001 л = 0,002 л
б) Концентрация Ba2+ в растворе можно рассчитать, разделив количество вещества бария (найденное на первом шаге) на объем раствора:
Концентрация Ba2+ = количество вещества Ba2+ / объем раствора = 0,208 ммоль / 0,002 л = 104 ммоль/л
3. Теперь перейдем к второй части вопроса о растворимости BaSO4.
Растворимость BaSO4 в воде можно определить с использованием постоянства растворимости, обозначаемого как ПР (BaSO4) = [Ba2+][SO42-]. Мы уже знаем значение ПР (BaSO4), которое равно 1,1 * 10^-10.
a) Выразим концентрацию иона SO42- через концентрацию иона Ba2+:
[SO42-] = ПР (BaSO4) / [Ba2+] = (1,1 * 10^-10) / (104 ммоль/л) = 1,06 * 10^-12 моль/л
б) Сравнение с растворимостью BaSO4 в воде:
В случае воды, где нет присутствующих ионов оснований (Cl-), концентрация иона SO42- будет равна концентрации иона Ba2+:
Концентрация Ba2+ = концентрация SO42- в воде = 1,06 * 10^-12 моль/л
Таким образом, в смеси объемом 0,002 л с концентрациями 0,001 М BaCl2 и 1,5 * 10^-3 М Na2SO4 концентрация иона Ba2+ будет составлять 104 ммоль/л. Когда растворимость BaSO4 в этой смеси сравнивается с растворимостью в воде, концентрация иона Ba2+ остается практически неизменной.