Какова будет потеря концентрации BaSO4 (моль/л) из-за растворимости осадка при осаждении бария эквивалентным

Радужный_Мир

33

Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать растворимостью осадка и принцип Ле-Шателье.

Когда происходит реакция осаждения между барием и сульфатом, образуется осадок бариевого сульфата (BaSO4). Данное равенство реакции можно записать следующим образом:
\[Ba^{2+} + SO4^{2-} \rightarrow BaSO4\]

Давайте рассмотрим исходные данные подробнее. Мы имеем эквивалентное количество ионов бария и ионов сульфата в растворе, что означает, что концентрации этих ионов равны. Поэтому, мы можем сказать, что начальная концентрация бария равна начальной концентрации сульфата.

Допустим, исходная концентрация каждого из ионов составляет \(x\) моль/л. Осадок будет образовываться до тех пор, пока в растворе не будет ионов бария и сульфата в таком количестве, что их произведение будет равно произведению их констант растворимости (\(K_{sp}\)) для бария и сульфата. Такая концентрация растворенных ионов бария и сульфата называется равновесной концентрацией.

Константа растворимости (\(K_{sp}\)) для бария сульфата равна \(1.08 \times 10^{-10}\) (по данным источника). Равенство этой константы может быть записано как:
\[K_{sp} = [Ba^{2+}] \cdot [SO4^{2-}]\]

Поскольку исходная концентрация бария равна исходной концентрации сульфата (\(x\)), мы можем записать:
\[K_{sp} = x \cdot x = x^2\]

Теперь мы можем найти концентрацию равновесий ионов бария и сульфата. Обозначим ее как \(x_e\).

Мы знаем, что концентрация ионов сульфата (\(SO4^{2-}\)) повышается до 0,01 моль/л. Поскольку ионов бария и сульфата равное количество, мы можем записать следующее соотношение:
\[(x_e + 0.01)(x_e + 0.01) = 1.08 \times 10^{-10}\]
Это уравнение является квадратным уравнением с неизвестным \(x_e\). Производя вычисления, можно найти значения \(x_e\).

Решив это уравнение, мы найдем \(x_e \approx 1.04 \times 10^{-5}\) моль/л. Это является равновесной концентрацией как ионов бария \(Ba^{2+}\), так и ионов сульфата \(SO4^{2-}\). Обратите внимание, что значение необходимо округлять до двух значащих цифр из-за погрешности в исходных данных.

Теперь мы можем рассчитать потерю концентрации бария (\(\Delta x\)) из-за образования осадка:

\(\Delta x = x - x_e\)
\(\Delta x = x - 1.04 \times 10^{-5}\) моль/л

Итак, ответ на задачу будет заключаться в расчете разности между исходной концентрацией бария и равновесной концентрацией \(Ba^{2+}\) после образования осадка бариевого сульфата. Ответ будет зависеть от начальной концентрации бария (\(x\)), которую мы не знаем, так как она не была предоставлена в задаче.