Sól, której roztwór mógł być użyty w doświadczeniu to:

NaCl

AgI

KBr

NaI

Pb(NO3)2

Wyjaśnienie:

Spośród wymienionych soli trudno rozpuszczalnych tylko jodek ołowiu ma barwę żółtą, zatem aby go strącić z roztworu PbCl₂, należy użyć soli jodkowej. 

Obliczenia:

$K_{s\mathrm{PbCl}{}_2}=1,7\cdot 10^{-5}$

$K_{s\mathrm{PbI}{}_2}=9,8\cdot 10^{-9}$

Korzystając z równowagi ustalającej się w nasyconym roztworze PbCl₂:

$\underset{\mathrm{s}}{\mathrm{PbCl}{}_2}\rightleftarrows \underset{\mathrm{s}}{\mathrm{Pb}}{}^{2+}+\underset{2\mathrm{s}}{2\mathrm{Cl}{}^{-}}$

zapiszmy wyrażenie na iloczyn rozpuszczalności, a następnie wyznaczmy rozpuszczalność molową (s):

$K_{s\mathrm{PbCl}{}_2}=\left[\mathrm{Pb}{}^{2+}\right]{\left[\mathrm{Cl}{}^{-}\right]}^2$

$K_{s\mathrm{PbCl}{}_2}=s\cdot {\left(2s\right)}^2$

$1,7\cdot 10^{-5}=4s^3$

$s_{\mathrm{PbCl}{}_2}=\sqrt[3]{\frac{1,7\cdot 10^{-5}}{4}}=0,016\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Liczba moli kationów Pb²⁺ w 5 cm³ nasyconego roztworu PbCl₂ będzie równa:

$n_{\mathrm{Pb}{}^{2+}}=0,005\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\cdot 0,016\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}=8\cdot 10^{-5}\mathrm{mol}$

Po dodaniu 2,5 cm³ roztworu NaI, stężenie Pb²⁺ byłoby równe:

$\left[\mathrm{Pb}{}^{2+}\right]=\frac{8\cdot 10^{-5}\mathrm{mol}}{0,0075\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}=0,011\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Zapiszmy wyrażenie na równowagę ustalającą się w roztworze PbI₂ oraz na iloczyn rozpuszczalności tej soli:

$\mathrm{PbI}{}_2\rightleftarrows \mathrm{Pb}{}^{2+}+2\mathrm{I}{}^{-}$

$K_{s\mathrm{PbI}{}_2}=\left[\mathrm{Pb}{}^{2+}\right]{\left[\mathrm{I}{}^{-}\right]}^2=9,8\cdot 10^{-9}$

Znając stężenie jonów Pb²⁺ w roztworze końcowym, obliczmy stężenie jonów I^-:

$\left[\mathrm{I}{}^{-}\right]=\sqrt{\frac{9,8\cdot 10^{-9}}{\left[\mathrm{Pb}{}^{2+}\right]}}=\sqrt{\frac{9,8\cdot 10^{-9}}{0,011}}$

$\left[\mathrm{I}{}^{-}\right]=9,4\cdot 10^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Liczba moli jonów jodkowych w roztworze końcowym była równa:

$n_{\mathrm{I}{}^{-}}=9,4\cdot 10^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\cdot 0,0075\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3=7,05\cdot 10^{-6}\mathrm{mol}$

Taka sama ilość moli jonów jodkowych znajdowała się w roztworze NaI, obliczmy zatem stężenie tego roztworu, wiedząc że miał on objętość równą 2,5 cm³:

$C_{\mathrm{NaI}}=C_{\mathrm{I}{}^{-}}=\frac{7,05\cdot 10^{-6}\mathrm{mol}}{0,0025\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}=2,82\cdot 10^{-3}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Odpowiedź. Minimalne stężenie molowe użytego roztworu NaI powinno wynosić 2,82 ⋅ 10^-3 mol/dm³.