4.4 Syntyykö liuokseen saostuma
Transcription
4.4 Syntyykö liuokseen saostuma
4.4 Syntyykö liuokseen saostuma 179. Kirjoita tasapainotettu nettoreaktioyhtälö olomuotomerkintöineen, kun a) fosforihappoliuokseen lisätään kaliumhydroksidiliuosta b) natriumvetysulfaattiliuokseen lisätään natriumhydroksidiliuosta c) rauta(III)kloridiliuokseen lisätään ammoniakkiliuosta d) natriumhydroksidiliuokseen puhalletaan pillillä uloshengitysilmaa e) kylläiseen kalsiumhydroksidiliuokseen puhalletaan pillillä uloshengitysilmaa. Ratkaisut a) Tasapainotettu nettoreaktioyhtälö: H3PO4(aq) + 3 KOH(aq) 3 K+(aq) + PO43-(aq) + 3 H2O(l) a) Pohdintaa, mitä tapahtuu fosforihappo H3PO4(aq) 3 H3O+(aq) + PO42–(aq) kaliumhydroksidi KOH(aq) K+(aq) + OH–(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot: 3 H3O+(aq) PO42–(aq) K+(aq) molemmat kationeja, l eivät reagoi keskenään + OH–(aq) neutraloituminen molemmat anioneja, eivät reagoi keskenään Yksi fosforihappomolekyyli tuottaa kolme oksoniumionia. 3 H3O+(aq) + 3 OH–(aq) 6 H2O(l) eli lyhemmin: H3O+(aq) + OH–(aq) 2 H2O(l) b) Tasapainotettu nettoreaktioyhtälö: NaHSO4(aq) + NaOH(aq) 2 Na+(aq) + SO42-(aq) + H2O(l) b) Pohdintaa, mitä tapahtuu natriumvetysulfaatti NaHSO4(aq) Na+(aq) + HSO4–(aq) Na+(aq) + H3O+(aq) +SO42–(aq) natriumhydroksidi NaOH(aq) Na+(aq) + OH–(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot: Na+(aq) H3O+(aq) SO42–(aq) + Na (aq) molemmat kationeja, molemmat l eivät reagoi kationeja, eivät keskenään reagoi keskenään + OH–(aq) l neutraloituminen molemmat anioneja, eivät reagoi keskenään H3O+(aq) + OH–(aq) 2 H2O(l) c) Tasapainotettu nettoreaktioyhtälö: FeCl3(aq) + 3 NH4+(aq) + 3 OH–(aq) Fe(OH)3(s) + 3 Cl–(aq) + 3 NH4+(aq) tai FeCl3(aq) + 3 NH3(aq) + 3 H2O(l) Fe(OH)3(s) + 3 Cl–(aq) + 3 NH4+(aq) c) Pohdintaa, mitä tapahtuu rauta(III)kloridi FeCl3(aq) Fe3+(aq) + 3 Cl–(aq) ammoniakki NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH–(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot: Fe3+(aq) 3 Cl–(aq) + NH4 (aq) eivät reagoi keskenään l – + OH (aq) Fe(OH)3 eivät reagoi keskenään Taulukkokirjasta Ks = 2,8 10–39 yksikkö (mol/dm3)4 Fe3+(aq) + 3 OH–(aq) Fe(OH)3(s) tai FeCl3(aq) + 3 NH3(aq) + 3 H2O(l) Fe(OH)3(s) + 3 Cl–(aq) + 3 NH4+(aq) d) Tasapainotettu nettoreaktioyhtälö: 2 NaOH(aq) + CO2(g) 2 Na+(aq) + CO32–(aq) + H2O(l) d) Pohdintaa, mitä tapahtuu natriumhydroksidi NaOH(aq) Na+(aq) + OH–(aq) uloshengitysilman hiilidioksidi CO2(g) CO2(aq) H2CO3(aq) 2 H3O+(aq) + CO32–(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot: Na+(aq) OH–(aq) 2 H3O+(aq) eivät reagoi keskenään neutraloituminen CO32–(aq) l H3O+(aq) + OH–(aq) 2 H2O(l) eivät reagoi keskenään e) Tasapainotettu nettoreaktioyhtälö: Ca(OH)2(aq) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(l) e) Pohdintaa, mitä tapahtuu kylläiseen kalsiumhydroksidiliuokseen Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2 OH–(aq) uloshengitysilman hiilidioksidi CO2(g) CO2(aq) H2CO3(aq) 2 H3O+(aq) + CO32–(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot: Ca2+(aq) 2 OH–(aq) + 2 H3O (aq) eivät reagoi keskenään neutraloituminen CO32–(aq) v eivät reagoi keskenään Ca2+(aq) + 2 OH–(aq) + CO2(aq) CaCO3(s) + H2O(l) 180. Syntyykö saostuma, jos 75,0 ml 0,020 M BaCl2-liuosta ja 125,0 ml 0,040 M Na2SO4-liuosta yhdistetään? Sulfaatti-ionin protonoitumista ei tarvitse huomioida. Ratkaisu 75,0 ml 0,020 M BaCl2-liuosta + 125,0 ml 0,040 M Na2SO4-liuosta Suolat liukenevat BaCl2(s) Ba2+(aq) + 2 Cl–(aq) Na2SO4(s) 2 Na+(aq) + SO42–(aq). Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Ba2+ Cl– Na+ l SO42– h, Ks = 1,1 10–10 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat 75,0 ml 0,020 M Ba2 0,0075M 75,0+125,0 ml 125,0 ml 0,040 M 0,025M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot SO24 Q Ba2 SO24 0,0075 M 0,025 M 1,875 10 4 M 2 1,9 10 4 M 2 Q > Ks, joten bariumsulfaattia saostuu, kunnes Q = Ks. Vastaus Bariumsulfaattia saostuu. 181. Syntyykö bariumfluoridisaostuma, kun 100,0 ml 0,0010 M Ba(NO 3)2-liuosta ja 200,0 ml 0,0010 M KF-liuosta yhdistetään? Fluoridi-ionin protonoitumista ei huomioida. Ks(BaF2) = 1,7 10–6 (mol/dm3)3 Ratkaisu 100,0 ml 0,0010 M Ba(NO3)2-liuosta + 200,0 ml 0,0010 M KF-liuosta Ks(BaF2) = 1,7 10–6 (mol/dm3)3 Suolat liukenevat Ba(NO3)2 (s) Ba2+(aq) + 2 NO3–(aq) KF(s) K+(aq) + F–(aq). Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Ba2+ NO3– K+ l F– h, Ks = 1,7 10–6 (mol/dm3)3 BaF2(s) Ba2+(aq) + 2 F–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat 100,0ml 0,0010M Ba2 3,3333... 10 4 M 100,0+200,0 ml 200,0ml 0,0010M F 6,6666.... 10 4 M 100,0+200,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot Q Ba2+ F 2 3,3333... 10 4 M 6,6666... 10 4 M 1,4814... 10 10 M 3 1,5 10 10 M 3 Q < Ks, joten bariumfluoridia ei saostu. Vastaus Bariumfluoridia ei saostu. 2 182. 20 pisaraa vesiliuosta on likimain 1 ml. Muodostuuko saostuma, kun yksi pisara 0,010 M NaCl(aq) lisätään 10,0 ml:aan a) 0,0040 M AgNO3(aq) b) 0,0040 M Pb(NO3)2(aq)? Ratkaisut 20 pisaraa = 1 ml 1 pisara = 0,05 ml lisätään 1 pisara = 0,05 ml 0,010 M NaCl(aq) a) 10,0 ml 0,0040 M AgNO3(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Na+ l Ag+ NO3– Cl– h, Ks = 1,8 10–10 M2 - AgCl(s) Ag+(aq) + Cl–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat Ag 10,0ml 0,0040M 3,9800... 10 3 M 10,0 0,05 ml 0,05ml 0,010M Cl 4,9751.... 10 5 M 10,0 0,05 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot Q Ag + Cl- 3,9800... 10 3 M 4,9751... 10 5 M 1,9801... 10 7 M 2 2,0 10 7 M 2 Q > Ks, joten hopeakloridia saostuu kunnes Q = Ks. b) 10,0 ml 0,0040 M Pb(NO3)2(aq) Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Pb2+ NO3– Cl– h, Ks = 1,7 10–5 M3 - Na+ l PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2 Cl–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat Pb 2+ 10,0 ml 0,0040 M 3,9800... 10 3 M 10,0 0,05 ml 0,05ml 0,010M Cl 4,9751.... 10 5 M 10,0 0,05 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot Q Pb 2+ Cl 2 3,9800... 10 3 M 4,9751... 10 5 M 2 9,8514... 10 12 M 3 9,9 10 12 M 3 Q < Ks, joten lyijykloridia ei saostu. 183. Vesiliuos sisältää 0,010 M Ag+-ioneja ja 0,020 M Pb2+-ioneja. Kun tähän liuokseen lisätään Cl–-ioneja, sekä AgCl:a että PbCl2:a saostuu. a) Mikä pitää Cl–-ionien konsentraation olla, että 1) AgCl 2) PbCl2 alkaa juuri ja juuri saostua? b) Kumpi, AgCl vai PbCl2, saostuu ensin? Ratkaisut 0,010 M Ag+-ioneja + 0,020 M Pb2+-ioneja + Cl–-ioneja AgCl Ks = 1,8 10–10 M2 PbCl2 Ks = 1,7 10–5 M3 1) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl–(aq) Saostuu juuri ja juuri, kun Q = Ks. Huom! Muista ionitulossa hetkelliset konsentraatiot. Q Ks Ag Cl Ks 0,010M Cl 1,8 10 10 M 2 1,8 10 10 M 2 Cl 0,010M 1,8 10 8 M 2) PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2 Cl–(aq) Saostuu juuri ja juuri, kun Q = Ks. Huom! Muista ionitulossa hetkelliset konsentraatiot. Q Ks 2 Pb 2+ Cl Ks 2 0,020M Cl 1,7 10 5 M 3 Cl 1,7 10 5 M 3 0,020M 2,9154... 10 2 M (liuokoisuus ei voi olla negatiivinen) 0,029M b) AgCl saostuu ensin, koska silloin [Cl–] on pienempi. Vastaukset a) Cl– -ionikonsentraation on oltava 1,8 10–8 M, jotta AgCl juuri ja juuri saostuu ja 0,029 M, jotta PbCl2 juuri ja juuri saostuu. b) AgCl saostuu ensin, koska silloin [Cl–] on pienempi. 184. Yhtä suuret tilavuudet 1,0 10–3 M kalsiumkloridin ja 2,0 10–4 M hopeafluoridin vesiliuoksia yhdistetään. Muodostuuko saostumaa? Jos muodostuu, mitä se on? Fluoridi-ionin protonoitumista ei huomioida. Liukoisuustuloja: Ks(CaF2) = 3,5 10–11 (mol/dm3)3 ja Ks(AgCl) = 1,8 10–10 (mol/dm3)2. Ratkaisu Sama tilavuus V molempia liuoksia. V dm3 1,0 10–3 M kalsiumkloridin + V dm3 2,0 10–4 M hopeafluoridin vesiliuosta CaCl2(s) Ca2+(aq) + 2 Cl–(aq) AgF(s) Ag+(aq) + F–(aq). Mahdolliset saostumat Ks(CaF2) = 3,5 10–11 (mol/dm3)3 Ks(AgCl) = 1,8 10–10 (mol/dm3)2. Koska liukoisuustulojen lauseilla on eri muoto, saostumista ei voi päätellä pelkkien lukuarvojen perusteella. Tutkitaan ensin kalsiumfluoridin saostuminen. CaF2(s) Ca2+(aq) + 2 F–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat Ca2 Vdm3 1,0 10 3 M 0,00050M V V dm3 Vdm3 2,0 10 4 M 1,0 10 4 M 3 V V dm Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot F Q Ca2 F 2 0,00050M 1,0 10 4 M 2 5,0 10 12 M 3 Q < Ks, joten kalsiumfluoridia ei saostu. Tutkitaan sitten hopeakloridin saostuminen. AgCl(s) Ag+(aq) + Cl–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat Ag Vdm3 2,0 10 4 M 1,0 10 4 M V V dm3 Vdm3 1,0 10 3 M 1,0 10 3 M 3 V V dm Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot Cl 2 CaCl2 2 Q Ag + Cl 1,0 10 4 M 1,0 10 3 M 1,0 10 7 M 2 Q > Ks, joten hopeakloridia saostuu, kunnes Q = Ks. Vastaus Seoksesta saostuu hopeakloridia. 185. 15 millilitraan 0,0010 M hopeanitraattiliuosta lisättiin 15 ml 0,0010 M natriumkloridiliuosta. a) Osoita, että astiaan saostuu hopeakloridia. (2 p.) b) Laske hopeaionin konsentraatio liuoksessa, kun tasapaino on asettunut. (4 p.) Hopeakloridin liukoisuustulo on Ks(AgCl) = 1,8 · 10–10 (mol/l)2. (Yo k2006) Ratkaisut 15 ml 0,0010 M AgNO3-liuos + 15 ml 0,0010 M NaCl-liuos Suolat liukenevat AgNO3(s) Ag+(aq) + NO3–(aq) NaCl(s) Na+(aq) + Cl–(aq). Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Na+ l Ag+ NO3– Cl– h, Ks = 1,8 10–10 M2 - AgCl(s) Ag+(aq) + Cl–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat Ag + Cl 15ml 0,0010M 0,00050 M 15 15 ml 15ml 0,0010M 0,00050 M 15 15 ml a) Saostuminen tutkitaan muodostamalla ionitulon lauseke ja sijoittamalla siihen hetkelliset konsentraatiot Q Ag Cl 0,00050M 0,00050M 2,5 10 7 M 2 Q > Ks, joten hopeakloridia saostuu kunnes Q = Ks. b) Tasapainossa [Ag+] = ? Tapa 1: Koska Ks tunnetaan AgCl(s) kiinteää Konsentraatio alussa, mol/dm3 Konsentraation liukenee x muutos, mol/dm3 Konsentraatio kiinteää tasapainossa, mol/dm3 Ag+(aq) 0 + Cl–(aq) 0 +x +x x x Ks = [Ag+] [Cl–] 1,8 10 10 x x x 1,8 10 10 1,3416... 10 5 mol dm3 mol dm3 Tasapainossa [Ag+] = x = 1,3 10–5 mol/dm3. 1,3 10 5 Tapa 2: AgCl(s) kiinteää Konsentraatio alussa, mol/dm3 Konsentraation saostuu x muutos, mol/dm3 Konsentraatio kiinteää tasapainossa, mol/dm3 Ks = [Ag+] [Cl–] Ag+(aq) 0,00050 -x 0,00050 - x + Cl–(aq) 0,00050 -x 0,00050 - x 1,8 10 10 0,00050 x 0,00050 x 2,5 10 7 1,0 10 3 x x 2 x 2 1,0 10 3 x 2,4982 10 7 0 x 1,0 10 3 1,0 10 3 2 4 1 2,4982 10 7 2 1 mol dm3 mol ( x 5,13416 10 4 ) dm3 Jälkimmäinen x johtaa negatiiviseen tasapainokonsentraatioon (0,0005-x), joten juuri ei ole kemiallisesti mahdollinen. x 4,865835 10 4 Tasapainossa [Ag+] = 0,00050 – x = (0,00050 – 4,865835 10–4) mol/dm3 = 1,3416… 10–5 mol/dm3 ~1,3 10–5 mol/dm3 Tasapainossa [Ag+] = 1,3 10–5 mol/dm3. Vastaukset a) Q > Ks, joten hopeakloridia saostuu kunnes Q = Ks. b) Tasapainossa [Ag+] = 1,3 10–5 mol/dm3. 186. Vesilaitos tuottaa kovaa vettä, jonka Ca2+-pitoisuus on 2,0 10–3 mol/l. Vesi fluorataan lisäämällä siihen 2,2 g natriumfluoridia, NaF, tuhatta vesilitraa kohti. Saostuuko putkistossa kalsiumfluoridia, CaF2? Ks(CaF2) = 3,5 10–11 (mol/l)3. Ratkaisu [Ca2+] = 2,0 10–3 mol/l + 2,2 g NaF/1000 l vettä saostuuko CaF2? Ks = 3,5 10–3 (mol/l)3 2,2g n m mol c NaF 5,2393... 10 5 g V M V l 1000l 22,99 19,00 mol Taulukkokirja: NaF on veteen helposti liukeneva (l). NaF(s) + F–(aq) Na+(aq) Konsentraatio 0 0 5,2393… 10–5 3 alussa, mol/dm Konsentraatio,kun 0 5,2393… 10–5 5,2393… 10–5 3 liuennut, mol/dm CaF2:n saostuminen tutkitaan muodostamalla ionitulo CaF2(s) Ca2+(aq) + 2 F–(aq) –3 Konsentraatio kiinteää 2,0 10 5,2393… 10–5 alussa, mol/dm3 Q = [Ca2+] [F–]2 2,0 10 3 5,2393... 10 5 2 5,490... 10 12 3 mol 5,5 10 l Q = 5,5 10–12 (mol/l)3 < Ks = 3,5 10–11 (mol/l)3, joten CaF2 ei saostu. 12 Vastaus Q < Ks , joten CaF2 ei saostu. 187. Magnesiumin valmistuksessa tarvittavaa lähtöainetta, magnesiumhydroksidia, saadaan merivedestä saostamalla se hydroksidina. Oletetaan, että saostus tehdään lisäämällä meriveteen kiinteää natriumhydroksidia. Merivesi sisältää kuitenkin kalsium-ioneja, jotka saattavat myös saostua natriumhydroksidia lisättäessä. Meriveden Mg2+-ionikonsentraatio on 0,050 mol/l ja Ca2+-ionikonsentraatio 0,010 mol/l. a) Mikä pitää meriveden OH –-ionikonsentraation olla, että 1) kalsiumhydroksidi 2) magnesiumhydroksidi alkaa juuri ja juuri saostua? b) Mikä pitää meriveden pH:n olla, että 1) kalsiumhydroksidi 2) magnesiumhydroksidi alkaa juuri ja juuri saostua? c) Kummat, Ca2+- vai Mg2+-ionit, alkavat saostua ensin? Ks(Mg(OH)2) = 5,6 10–12 (mol/l)3 ja Ks(Ca(OH)2) = 5,0 10–6 (mol/l)3. Oletetaan, että kiinteän NaOH:n lisääminen ei muuta liuoksen tilavuutta ja että saostukset tehdään olosuhteissa, joissa ilman hiilidioksidia ei ole läsnä. Ratkaisut NaOH(s):n lisääminen ei muuta tilavuutta. Meriveden Mg2+-ionikonsentraatio on 0,050 mol/l ja Ca2+-ionikonsentraatio 0,010 mol/l. a) [OH–] = ?, jotta saostuvat juuri ja juuri 1) Ks(Ca(OH)2) = 5,0 10–6 (mol/l)3 Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2 OH–(aq) Saostuu juuri ja juuri, kun Q = Ks. Huom! Muista ionitulossa hetkelliset konsentraatiot. Q Ks 2 Ca2 OH Ks 2 0,010M OH 5,0 10 6 M 3 OH 5,0 10 6 M 3 0,010M 2,2360... 10 2 M 0,022M 2) Ks(Mg(OH)2) = 5,6 10–12 (mol/l)3 Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2 OH–(aq) Saostuu juuri ja juuri, kun Q = Ks. Huom! Muista ionitulossa hetkelliset konsentraatiot. Q Ks 2 Mg2 OH Ks 2 0,050M OH 5,6 10 12 M 3 OH 5,6 10 12 M 3 0,050M 1,0583... 10 5 M 1,1 10 5 M b) pH = ? , jotta juuri ja juuri saostuu 1) Kalsiumhydroksidi: a-kohdasta [OH–] = 2,2360… 10–2 M, joten pOH = 1,6505… ja pH = pKw – pOH = 14,00 – 1,6505… = 12,35 2) Magnesiumhydroksidi: a-kohdasta [OH–] = 1,0583… 10–5 M, joten pOH = 4,9753… ja pH = pKw – pOH = 14,00 – 4,9753… = 9,02 c) Mg(OH)2 saostuu ensin, koska a-kohdan perusteella siihen tarvitaan pienempi OH—konsentraatio ja siten pienempi NaOH lisäys. Suora päättely liukoisuustulon lukuarvosta ei toimi, koska vapaita metalli-ioneja on jo liuoksissa ja niitä on eri määrä. 188. Sekoitetaan 25,0 ml 0,030 M natriumsulfaattiliuosta ja 25,0 ml 0,025 M lyijy(II)nitraattiliuosta. Kuinka monta prosenttia saostumatta? Pb2+-ioneista Ratkaisu 25,0 ml 0,030 M natriumsulfaattiliuosta + 25,0 ml 0,025 M lyijy(II)nitraattiliuosta Suolat liukenevat Na2(SO4) (s) 2 Na+(aq) + SO42–(aq) Pb(NO3)2(s) Pb2+(aq) + 2 NO3–(aq). Tutkitaan taulukkokirjasta ionien mahdolliset reaktiot Pb2+ NO3– Na+ l SO42– h, Ks = 2,5 10–8 (mol/dm3)2 - PbSO4(s) Pb2+(aq) + SO42–(aq) Liuosten yhdistämisen jälkeen hetkelliset konsentraatiot ovat 25,0ml 0,025M Pb 2 0,0125M 25,0 25,0 ml 25,0ml 0,030M SO24 0,015M 25,0 25,0 ml Ionitulo Q on 4 2 Q Pb 2 SO24 0,0125M 0,015M 1,875 10 M Q > Ks , joten PbSO4 saostuu kunnes Q = Ks. PbSO4(s) kiinteää Konsentraatio alussa, mol/dm3 Konsentraation saostuu x muutos, mol/dm3 Konsentraatio kiinteää tasapainossa, mol/dm3 Pb2+(aq) 0,0125 -x 0,0125 - x + SO–2–(aq) 0,015 -x 0,015 - x jää Tasapainossa: Ks = [Pb2+] [SO42–] 2,5 10 8 0,0125 x 0,015 x x 2 0,0275x 1,875 10 4 2,5 10 8 0 x 2 0,0275x 1,87475 10 4 0 x 0,0275 0,0275 2 4 1 1,87475 10 4 2 1 mol dm3 mol ( x 0,015009... ) dm3 Jälkimmäinen ratkaisu johtaa negatiiviseen tasapainokonsentraatioon (0,015 – 0,015009…)M, joten ratkaisu ei ole kemiallisesti mahdollinen. x 0,012490... Lyijyioneja jää saostumatta Pb 2+ saostumatta 0,0125 0,012490... M 100% 100% 0,0125M Pb 2+ hetkellinen 0,07968...% 0,080% Vastaus Lyijyioneja jää saostumatta 0,080 %. 189. Koulun kemian laboratoriossa tutkittiin pohjaveden kloridi-ionipitoisuutta. Tätä varten pohjavedestä otettu 5,0 litran näyte haihdutettiin noin 50 ml:n tilavuuteen. Väkevöityyn liuokseen lisättiin hopeanitraattia, jolloin kloridi-ionit saostuivat niukkaliukoisena hopeakloridina. Saostuma suodatettiin nesteestä, kuivattiin ja punnittiin. Hopeakloridin massaksi saatiin 243 mg. a) Laske pohjaveden kloridi-ionipitoisuus (mg/l). b) Mitkä virhelähteet saattoivat vaikuttaa tuloksen luotettavuuteen? c) Miksi jouduttiin ottamaan verrattain paljon näytettä ja haihduttamaan se pieneen tilavuuteen? d) Miksi väkevöidyn liuoksen tilavuutta ei tarvitse tuntea tarkasti? (Yo k1999) Ratkaisut haihdutus 5,0 l näyte m(AgCl) = 243 mg 50 ml a) [Cl–] = ? n(Cl–) = n(AgCl) m(Cl–) = n(Cl–) M(Cl–) = n(AgCl) M(Cl–) m AgCl M AgCl m Cl mg m Cl c Cl , l V 243 10 3 g 107,87 35,45 6,010... 10 5,0l 2 g g mol 35,45 g 6,010... 10 2 g mol 1,2021... 10 2 g mg 12 l l b) Virhelähteet esim. * edustaako näyte tutkittavaa vettä kokonaisuutena * miten tarkasti näytteen tilavuus 5,0 l on mitattu? * haihdutuksen on oltava niin hidasta, että roiskeita ei synny * onko tarkistettu saostuiko kaikki kloridi ja saostuuko muita ioneja? * jäikö kaikki AgCl suodattimeen vai menikö osa siitä läpi * oliko kuivaus riittävän hidas, ettei roiskunut * oliko kuivauslämpötila sopiva, liian kuumassa AgCl hajoaa. * oliko tyhjä suodatin kuumennettu ja punnittu samoin kuin suodatin + AgCl? c) 5,0 l vesinäytteestä hopeakloridia saostui 243 mg. Tarkkaa määritystä varten punnittavan massan tulisi olla 100–200 mg eli 5,0 litran näytemäärä pienempi näyte ei riitä suureen tarkkuuteen kloridimäärityksessä. d) Alkuperäisen 5,0 litran näytteen tilavuus on tunnettava tarkkaan. Tämä näyte haihdutettiin, jolloin se sisälsi kaikki alkuperäisen näytteen kloridi-ionit. Kaikki nämä kloridi-ionit ionit saostettiin hopeanitraatilla. Näin haihdutetun liuoksen tarkalla tilavuudella ei ole merkitystä.