skanuj0098

192 5. Równowagi Jonowe w roickfeoaytfa roztworach wodnych

Przykład 14

Ile moli HNÓj należy wprowadzić do I dm* zawiesiny zawierającej 0,01 mola SrC^Oł, aby sól uległa całkowitemu rozpuszczeniu?

Iloczyn rozpuszczalności SrC^O* K, ■ 5,6* 10'⁸,

Stałe protolizy kwasu H2C2O4    K.i - 5,62-10"², K_n2 - 5,37-10⁵.

Iloczyn jonowy wody    Kw ■ 1,0-10" .

MODEL STECI-HOMETRYCZNY

W zawiesinie trudno rozpuszczalnej soli S1C2O4 ustala się równowaga:

SrCĄ ^ Sr²⁺ + C2O4*"    (14.1)

Szczawian (słaba zasada BrOnsteda) ulega protolizie zasadowej:

c₂o*~+h₂o HC2O4"+otr    (14.2)

HC2O4' + H₂0 - H2C2O4 + OH"    (14.3)

Wprowadzony do roztworu kwas azotowy ulega protolizie kwasowej:

HNO3 + H2O -♦ NOf + HjO*    (14.4)

Jest to kwas mocny i można przyjąć, że stopień protolizy a wynosi 100%. Zachodzi również autoprotołiza wody:

2H₂0»H₃0⁺ + 0H"    (14.5)

Składniki roztworu: jony Sr²*, H3O*, NO3", CiO*²', HC2O4", OH" oraz cząsteczki niezdysocjowanego kwasu^CłO* i H₂0.

Faza stała: osad soli S1C2O4 (po dod&piu HNO; ulega rozpuszczeniu).

MODEL MATEMATYCZNY Opis równowagi

(14.6)

(14.7)

(14.8)

‘ ^K* ^=CSr^{łł C}C,Oi-K_w ^/Ghc,o; '^coh'

tS. i,i — — ^H

gg

», K_w ^cHjC,04 ‘^cqh

^M K~~ c.

^cnc/>;

(14.9)

^KW ^=C||,o« *^coh-

Bilans materiałowy

Stężenie jonów strontu Sr²* jest równe stężeniu formalnemu soli w roztworze. Ponieważ roztwór jest nasycony, stężenie jonów Sr²* jest równe rozpuszczalności SrC₂0,i c_s:

(14.10)

Szczawian ulega protolizie i w roztworze występuje w postaci jonów CjQ|*\ HCjOr i H2C2O4 Ponieważ źródłem szczawianu jest tylko sól S1C2O4, spełniona jest zależność :

^C‘"^CC^- ^+CHCW ^+CH|Cj04	(14.11)
Bilans materiałowy mocnego kwasu azotowego jest następujący:
^c."^choj	04.12)
Bilans ładunków
^sr^2* ^+cii/>* “^coł- ^+®HCjO; ^+cnoj ^+coh-	(14.13)

Ocena kompletności modelu matematycznego

Model składa się z ośmiu równań (14.6) - (14.13). Niewiadomymi są stężenia poszczególnych składników roztworu (c^,., c_Hj0,,    , c^ ,

^cnoj » °oir ’ ^cH*c/>«) ^oraz szukane stężenie formalne kwasu azotowego c,. Stężenie wody c_H20 ■ 55,34 mol/dm³. Wartości stałych równowagi K,, K_ni, K_>2, Kw podano w treści zadania7Dana jest również ilość moli - n - soli S1C2O4 w 1 dm³ zawiesiny. Z chwilą całkowitego rozpuszczenia osadu S^Od stężenie formalne soli c, będzie równe ilości moli n odniesionej do objętości 1 dm³. Liczba równań jest równa liczbie niewiadomych w modelu. Model jest kompletny.

RozwTązanie '    •'—    .

Wprowadzenie kwasu azotowego będzie powodować wiązanie jonów OH" w wodę i przesunie równowagę reakcji (14.2) i (14.3) w prawo, tj w kierunku tworzenia niezdysocjowanego kwasu szczawiowego i zmniejszenia stężenia szczawianu. Rozpuszczenie soli S1C2O4 nastąpi, kiedy stężenie C3O4" osiągnie wartość równą lub mniejszą niż wymagane do przekroczenia wartości iloczynu rozpuszczalności SrCjOj: