Czy osad się wytrąci? Iloczyn rozpuszczalności: zadania z rozwiązaniami

Iloczyn rozpuszczalności brzmi jak coś, przez co można oblać maturę, a sprowadza się do jednego porównania: liczysz iloczyn stężeń jonów i sprawdzasz, czy przebił wartość Kso. Przebił, to osad leci na dno. Otóż na tym stoi cała ta partia zadań. Wziąłem cztery prawdziwe przykłady, policzymy je krok po kroku, część masz też rozłożoną na filmie. Lecimy.

Jedna reguła, na której to wszystko stoi

Schemat jest zawsze ten sam. Liczysz iloczyn stężeń jonów (dokładnie w takiej postaci, w jakiej zapisałbyś wyrażenie na Kso danego osadu) i porównujesz go z wartością stałej rozpuszczalności. Jeśli ten iloczyn jest większy niż Kso, to osad się strąci. Dwie rzeczy, na których wszyscy się wykładają: pamiętaj, że po zmieszaniu roztworów stężenia się zmieniają (rozcieńczenie!), a jeśli w zadaniu masz pKso, to Kso = 10−pKso. To co, lecimy na zadaniach?

Zadanie 1mieszanie roztworów

Czy strąci się osad szczawianu ceru(III), jeśli zmieszano 20 cm3 azotanu(V) ceru(III) o stężeniu 0,004 mol/dm3 z 10 cm3 roztworu K2C2O4 o stężeniu 0,009 mol/dm3? Przyjmij pKso = 25,4.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Najpierw liczba moli każdego jonu z osobna:

n(Ce3+) = 0,020 · 0,004 = 8·10−5 mol
n(C2O42−) = 0,010 · 0,009 = 9·10−5 mol

Po zmieszaniu objętość to 30 cm3 = 0,030 dm3, więc stężenia po rozcieńczeniu:

[Ce3+] = 8·10−5 / 0,030 = 2,67·10−3 mol/dm3
[C2O42−] = 9·10−5 / 0,030 = 3·10−3 mol/dm3

Szczawian ceru(III) ma wzór Ce2(C2O4)3, więc wyrażenie na iloczyn to [Ce3+]2[C2O42−]3. Z pKso = 25,4 mamy Kso = 10−25,4 ≈ 4·10−26.

Q = (2,67·10−3)2 · (3·10−3)3 = 1,9·10−13
Q = 1,9·10−13 ≫ 4·10−26 = Kso, więc osad się strąci
Zadanie 2próg strącania

Ile gramów stałego NaBr należy dodać do 200 cm3 roztworu azotanu(V) srebra o stężeniu 0,0004 mol/dm3, aby zapoczątkować strącanie osadu bromku srebra? Przyjmij pKso = 12,4.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Osad zaczyna się tworzyć dokładnie w momencie, gdy iloczyn stężeń zrówna się z Kso. Z pKso = 12,4 mamy Kso = 10−12,4 ≈ 3,98·10−13.

Stężenie srebra jest ustalone przez AgNO3: [Ag+] = 0,0004 mol/dm3. Szukamy progowego stężenia bromków:

[Ag+][Br−] = Kso
[Br−] = 3,98·10−13 / 0,0004 = 10−9 mol/dm3

W 200 cm3 to n(Br−) = 10−9 · 0,200 = 2·10−10 mol. Masa molowa NaBr = 23 + 80 = 103 g/mol, więc:

m(NaBr) = 2·10−10 · 103 ≈ 2·10−8 g
Wystarczy około 2·10−8 g NaBr, żeby ruszyło strącanie
Zadanie 3przy jakim pH

W jakim pH zacznie się strącać osad wodorotlenku magnezu z roztworu azotanu(V) magnezu o stężeniu 0,004 mol/dm3? Stała rozpuszczalności Kso = 3,4·10−11.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Azotan magnezu to dobrze rozpuszczalna sól, dysocjuje całkowicie, więc [Mg2+] = 0,004 mol/dm3. Osad Mg(OH)2 zacznie się wytrącać, gdy iloczyn [Mg2+][OH−]2 osiągnie Kso:

0,004 · [OH−]2 = 3,4·10−11
[OH−]2 = 8,5·10−9 ⟹ [OH−] = 9,22·10−5 mol/dm3

Stąd pOH, a potem pH:

pOH = −log(9,22·10−5) = 4,04 ⟹ pH = 14 − 4,04 = 9,96
Osad ruszy przy pH ≈ 9,96
Zadanie 4całkowite wytrącenie

Przyjmij, że za całkowite wytrącenie uznajemy zmniejszenie stężenia jonu 1000-krotnie względem wartości wyjściowej. Przy jakim pH nastąpi całkowite wytrącenie jonów glinu z roztworu, w którym stężenie glinu wynosi 27 mg na 100 cm3? Stała rozpuszczalności wodorotlenku glinu Kso = 10−32.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Zaczynamy od stężenia początkowego. 27 mg = 0,027 g glinu, a M(Al) = 27 g/mol, więc n = 0,027/27 = 0,001 mol. To siedzi w 0,1 dm3, czyli [Al3+] = 0,01 mol/dm3.

Całkowite wytrącenie to stężenie 1000 razy mniejsze, więc końcowe [Al3+] = 10−5 mol/dm3. Wstawiamy do wyrażenia na iloczyn:

Kso = [Al3+][OH−]3
10−32 = 10−5 · [OH−]3 ⟹ [OH−]3 = 10−27 ⟹ [OH−] = 10−9 mol/dm3
pOH = 9 ⟹ pH = 5
Glin zejdzie z roztworu praktycznie do zera już przy pH = 5

To dopiero jeden typ osadowych zadań

Osad na dnie, punkty w kieszeni. A takich obliczeń na maturze wcale nie jest mało.

Iloczyn rozpuszczalności to tylko kawałek działu o osadach. W kursie masz go rozłożonego na czynniki pierwsze: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o iloczynie rozpuszczalności. W kursie jest tego znacznie więcej: rozpuszczalność z Kso, kolejność strącania osadów, wpływ pH na rozpuszczalność i pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.