Question

Please help..
Sulfatul de calciu este o sare putin solubila in apa si este caracterizata prin Ks= 4.5•10^-5mol^2/l^2.
Considerand ca se amesteca 20 ML de solutie de CaCl2 de concentratie 5•10^-4M cu 20 ml de solutie de Na2SO4, calculati ce concentratie trebuie sa aiba solutia de Na2SO4 ca sa se produca precipitarea sulfatului de calciu. R: 36•10^-2

Answer 1

Răspuns: Varianta propusă!

Avem:

1)20 mL......soluție CaCl₂5.10⁻⁵M.....în care sunt.....20.5.10⁻⁵ moli de Ca²⁺.10⁻³

2) 20 mL soluție Na₂SO₄ CM=X......în care sunt ...20.X moli de SO₄⁻².10⁻³

_______________________________________________________

3) Rezultă:

40 mL soluție finală.....cu o altă CM de ioni de Ca²⁺  și ioni SO₄⁻²

Numărul de moli al ionilor de Ca(II) și SO₄(II) se calculează dinconcentrația molară a soluției care-i aduce și volumul soluției.

Exemplu:

număr moli de CaCl₂din 20 mL soluție 5.10⁻⁴M = CM.Vs(L)

=5.10⁻⁴ mol/L .20.10⁻³L

1mol de CaCl₂....este format din 1 mol de ioni Ca⁺².......și 2 moli ioni Cl⁻

atunci:

 5.10⁻⁴.20.10⁻³moli CaCl₂.....conțin 5.10⁻⁴.20.10⁻³ moli Ca⁺²

La fel se calculează și pentru numărul de moli de Na₂SO₄ din 20 mL soluție de concentrație molară X.

Calcule

a) Calculăm CM a ionilor de Ca⁺² și SO₄⁻² din 40 mL soluție, cu expresia matematică a CM:

CM = n moli(ν) /Vs (L)

CM Ca⁺² = 20.5.10⁻⁴. 10⁻³moli/40.10⁻³L= 2,5.10⁻⁴(mol/L, sau M)

CM SO₄⁻² = 20.X.10⁻³moli/40.10⁻³L=0,5.X ( mol/L, sau M)

b) Introducem aceste valori numerice în expresia matematică pentru K și calculăm X:

K=CM Ca⁺².CM SO₄⁻²

4,5.10⁻⁵ M² = 2,5.10⁻⁴M.0,5.X

X=4,5.10⁻⁵M/2,5.0,5.10⁻⁴=3,6.10⁻¹=36.10⁻²M

Concentrația molară minimă de ion SO₄⁻², adus de 20 mL soluție de Na₂SO₄de la care începe precipitarea ionilor de Ca⁺² din 20 mL soluție CaCl₂ 5.10⁻⁴M este 36.10⁻²M.

R: este cel dat în enunț.

Explicație:

Am învățat la cursul despre Echilibre de precipitare (de la Chimie, Chimie analitică):

-produsul de solubilitate al unui precipitat, K, dizolvat în apă distilată. Putem afirma, că el reprezintă o măsură de disociere (ionizare) a precipitatului, o apreciere despre solubilitatea lui. În cazul de față, avem pentru reacția de disociere a CaSO₄, dizolvat în apă, produsul de solubilitate:

CaSO₄ pp alb în apă distilată= Ca²⁺aq + SO₄²⁻

1mol                                             1mol         1mol

K=CM Ca²⁺. CM SO₄²⁻ (M², sau mol²/L²)= 4,5.10⁻⁵ M²

-solubilitatea molară S (mol/L) a precipitatului. Pentru CaSO₄, solubilitatea se află prin introducerea lui S în relația lui Ks:

Ks=S Ca²⁺.S SO₄²⁻ =  S²

S=radical din Ks

-Regula precipitării.

Un compus precipită când produsul concentrațiilor ionilor săi este mai mare decât produsul de solubilitate Ks. Dacă este egal cu Ks, soluția este saturată și nu are loc precipitarea.

Pentru problema dată, pentru a ajunge la concentrația ionului de SO₄²⁻ necesară pentru a precipita ionul de Ca²⁺ (la care știm CM), trebuie să calculăm prima dată, concentrațiile molare ale ionilor din volumul total, în urma amestecării soluțiilor lor și apoi din Ks, aflăm concentrația cerută.

Nu se calculează concentrația molară a ionului sulfat, cu metoda de calcul stoechiometric, adică de pe reacția dintre clorura de calciu și sulfat de sodiu, fiindcă reacțiile de precipitare au loc până la un moment dat, când se stabilește un echilibru chimic. Precipitatul format nu este practic insolubil, fiindcă într-o anumită măsură el disociază (ionizează) în soluția apoasă.