3. 8 баллов (2+4+2). Для малорастворимого электролита PbSO₄, Kₚᵣ = 2·10⁻⁸. а) Запишите уравнение гетерогенного равновесия и выражение Kₚᵣ для него. б) Рассчитайте молярную растворимость (s) этой соли в воде. Как повлияет на состояние равновесия и величину Kₚᵣ добавление в систему K₂SO₄? в) Какой концентрации ионов SO₄²⁻ следует достичь, чтобы из 0,0002 М раствора Pb(NO₃)₂ начал выпадать осадок PbSO₄?

а) Гетерогенное равновесие: PbSO₄(тв.) ⇌ Pb²⁺ + SO₄²⁻. Активность чистого твёрдого вещества постоянна, поэтому Kₚᵣ = [Pb²⁺][SO₄²⁻] = 2·10⁻⁸.

б) В чистой воде при растворении соли [Pb²⁺] = [SO₄²⁻] = s. Следовательно, Kₚᵣ = s², откуда s = √(2·10⁻⁸) ≈ 1,41·10⁻⁴ моль/л.

При добавлении K₂SO₄ возрастает концентрация SO₄²⁻ — общего иона. По принципу Ле Шателье равновесие смещается влево, растворимость PbSO₄ уменьшается. Значение Kₚᵣ при постоянной температуре не меняется: меняются равновесные концентрации, но их произведение при насыщении остаётся равным Kₚᵣ.

в) Осадок начинает выпадать, когда ионное произведение достигает Kₚᵣ. На пороге осаждения [Pb²⁺] ≈ 0,0002 моль/л, поэтому [SO₄²⁻] = Kₚᵣ/[Pb²⁺] = (2·10⁻⁸)/(2·10⁻⁴) = 1·10⁻⁴ моль/л. При большей концентрации SO₄²⁻ осаждение PbSO₄ термодинамически возможно.

Ответ: s(PbSO₄) ≈ 1,41·10⁻⁴ моль/л; пороговая концентрация SO₄²⁻ — 1·10⁻⁴ моль/л.