Дано:
1. Раствор а) нитрат свинца (Pb(NO3)2) с концентрацией 0.004 моль/л и осадок сульфата свинца (PbSO4) массой 0.766 г.
2. Раствор б) нитрат стронция (Sr(NO3)2) с концентрацией 0.08 моль/л и осадок сульфата стронция (SrSO4) массой 0.339 г.
Найти:
1. Какой осадок будет уменьшаться?
2. Массы веществ в осадке в состоянии равновесия.
Решение:
1. Найдем начальные количества ионов, которые будут участвовать в реакциях.
Для раствора а):
- Концентрация Pb(NO3)2 = 0.004 моль/л
- Объем раствора = 1 л
- Количество молей Pb(NO3)2 = 0.004 моль/л × 1 л = 0.004 моль
- Количество Pb2+ = 0.004 моль
- Концентрация осадка PbSO4 до добавления второго раствора = 0.766 г
- Молекулярная масса PbSO4 = 207 + 32 + 4 × 16 = 303 г/моль
- Количество молей PbSO4 = 0.766 г / 303 г/моль = 0.00253 моль
- Количество молей SO4^2- = 0.00253 моль
Для раствора б):
- Концентрация Sr(NO3)2 = 0.08 моль/л
- Объем раствора = 1 л
- Количество молей Sr(NO3)2 = 0.08 моль/л × 1 л = 0.08 моль
- Количество Sr2+ = 0.08 моль
- Концентрация осадка SrSO4 до добавления первого раствора = 0.339 г
- Молекулярная масса SrSO4 = 87.6 + 32 + 4 × 16 = 183.6 г/моль
- Количество молей SrSO4 = 0.339 г / 183.6 г/моль = 0.00185 моль
- Количество молей SO4^2- = 0.00185 моль
2. Определим, какой осадок будет уменьшаться. Это зависит от концентраций ионов SO4^2- в смеси.
Суммарное количество ионов SO4^2- из обоих растворов:
- SO4^2- из PbSO4: 0.00253 моль
- SO4^2- из SrSO4: 0.00185 моль
- Итого = 0.00253 моль + 0.00185 моль = 0.00438 моль
Ионы Pb2+ и Sr2+ будут участвовать в реакциях:
Pb2+ + SO4^2- → PbSO4
Sr2+ + SO4^2- → SrSO4
В итоге, ионы SO4^2- будут в избытке, так как их концентрация выше, чем концентрации ионов Pb2+ и Sr2+.
Итак, осадок SrSO4 будет уменьшаться, потому что SrSO4 образуется в результате реакции между Sr2+ и SO4^2- и его начальная масса меньше, чем у PbSO4.
Массы веществ в осадке в состоянии равновесия:
- Масса осадка PbSO4 = 0.766 г (поскольку PbSO4 будет оставаться в осадке)
- Масса осадка SrSO4 уменьшается до тех пор, пока концентрации ионов в растворе не станут равными.
Сначала определим количество SrSO4, которое останется:
- SO4^2- в растворе: 0.00438 моль
- Реакция между Sr2+ и SO4^2-:
Количество молей SrSO4, которое может образоваться = 0.00185 моль (начальное количество SrSO4)
Так как SrSO4 будет осаждаться, но его начальное количество меньше, чем SO4^2-, все 0.00185 моль SrSO4 осадится.
Масса SrSO4 в осадке:
- Молекулярная масса SrSO4 = 183.6 г/моль
- Масса SrSO4 = 0.00185 моль × 183.6 г/моль = 0.339 г (поскольку оно полностью осаждается)
Ответ: в равновесии масса осадка PbSO4 останется 0.766 г, а масса осадка SrSO4 будет 0.339 г.