12
7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació dels equilibris de dissolució-precipitació que, a més, tenen la novetat d'ésser equilibris heterogenis, és a dir, amb diverses fases. Es tracta de l'equilibri entre un sòlid relativament poc soluble i les seues espècies iòniques presents en una fase líquida. La fase sòlida correspon al precipitat i la fase líquida és una dissolució iònica. D'altra banda convé advertir que l'estudi d'aquests equilibris té una importància pràctica notable. Problemes com la recuperació de reactius cars -com les sals d'argent-, la detecció i eliminació d'ions tòxics en aigües per al consum humà o la correcció de la seua duresa -produïda per un excés de calci i magnesi-, es poden resoldre amb l'aplicació de les lleis bàsiques de l'equilibri químic a aquesta mena d'equilibris heterogenis. 1. Equilibri de dissolució-precipitació 2. Concepte de solubilitat. Factors de què depèn 3. Estudi quantitatiu dels equilibris de precipitació 4. Formació de precipitats. Pertorbacions de l'equilibri 5. Aplicacions: aigües dures i molles. Estalactites i estalagmites 6. Activitats complementàries BIBLIOGRAFIA BÀSICA BELTRÁN. Cap. 23 (Apartat 4). CENTELLAS. Cap. 7 (Des de pàg. 325). MAHAN. Cap. 6. PETRUCCI. Cap. 18.

U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

  • Upload
    others

  • View
    26

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

7.1

U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ

Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació dels equilibris de dissolució-precipitació que, a més, tenen la novetat d'ésser equilibris heterogenis, és a dir, amb diverses fases. Es tracta de l'equilibri entre un sòlid relativament poc soluble i les seues espècies iòniques presents en una fase líquida. La fase sòlida correspon al precipitat i la fase líquida és una dissolució iònica. D'altra banda convé advertir que l'estudi d'aquests equilibris té una importància pràctica notable. Problemes com la recuperació de reactius cars -com les sals d'argent-, la detecció i eliminació d'ions tòxics en aigües per al consum humà o la correcció de la seua duresa -produïda per un excés de calci i magnesi-, es poden resoldre amb l'aplicació de les lleis bàsiques de l'equilibri químic a aquesta mena d'equilibris heterogenis.

1. Equilibri de dissolució-precipitació 2. Concepte de solubilitat. Factors de què depèn 3. Estudi quantitatiu dels equilibris de precipitació 4. Formació de precipitats. Pertorbacions de l'equilibri 5. Aplicacions: aigües dures i molles. Estalactites i estalagmites 6. Activitats complementàries

BIBLIOGRAFIA BÀSICA

BELTRÁN. Cap. 23 (Apartat 4).

CENTELLAS. Cap. 7 (Des de pàg. 325).

MAHAN. Cap. 6.

PETRUCCI. Cap. 18.

Page 2: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.2

1. EQUILIBRI DE DISSOLUCIÓ-PRECIPITACIÓ

Com sempre que estudiem un equilibri, tractarem el problema des dels dos possibles punts de partida: tant la determinació de concentracions en equilibri per a sals poc solubles, com l'estudi de les possibilitats de precipitació dels ions ja dissolts.

Procés de dissolució d'un sòlid iònic en aigua

A.1 Prepareu una gradeta amb tubs d'assaig i prova de dissoldre en aigua des-til·lada les substàncies següents: sucre, clorur de potassi, etanol, clorur de sodi, àcid clorhídric, iode i naftalè. Dissenyeu alguna prova per a verificar en quines dissolucions s'hauran format ions i expliqueu quines espècies hi haurà.

A.2 Tracteu d'explicar com té lloc la dissolució d'un sòlid iònic en aigua.

A.3 Volem estudiar el procés de dissolució i per això anem afegint a poc a poc quantitats de CaCl2 a un volum determinat d'aigua. Representeu de forma qualitativa la gràfica de la concentració de sal (c) en front de la massa de solut (m) afegida i interpreta la forma de la gràfica obtinguda. Representeu els perfils de concentració dels ions Cl- i Ca2+.

A.4 Dissolem 1,5 g de Na2SO4 en: a) 50 mL d'aigua; b) 50 mL d'una dissolució 0,05 mol/L de H2SO4. Si suposem que la dissolució i la dissociació dels soluts són pràcticament completes i que el volum de la dissolució no s'altera, calculeu la concentració de cadascun dels ions presents a la dissolució.

A.5 Expliqueu com es poden preparar 100 g de dissolució de sulfat de coure (II) al 15 % a partir de la sal hidratada CuSO4·5H2O.

2. CONCEPTE DE SOLUBILITAT. FACTORS DE QUÈ DEPÈN

Una vegada presentats alguns aspectes qualitatius de l'equilibri de precipitació convé introduir alguna magnitud que ens permeta de comparar la diferent capacitat de les substàncies per a dissoldre's en un determinat dissolvent, com ara l'aigua, si admetem que la fracció de sòlid iònic dissolt es troba totalment ionitzada.

A.6 Definiu una magnitud que permeta de comparar la capacitat de dissolució de diferents substàncies en un dissolvent i expliqueu la manera de determinar aquesta magnitud en una sal.

A.7 Indiqueu de quins factors pot dependre la solubilitat d'una sal.

Page 3: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.3

A.8 A partir de les dades d'aquesta taula:

Sal Energia reticular (kJ/mol)

Energia d'hidratació (kJ/mol)

NaCl 765 -761

LiCl 845 -882

a) Justifiqueu per què l'energia reticular i l'energia d'hidratació del clorur de liti són majors que les del clorur de sodi.

b) Raoneu quin d'aquests dos compostos es dissoldrà endoenergèticament i quin exoenergèticament.

A.9 Argumenteu si el valor de la variació d'entropia pot afavorir o no la dissolució d'un sòlid en un líquid.

A.10 Raoneu com influirà la temperatura en la dissolució d'un sòlid en un líquid, quan el procés és exoenergètic i quan és endoenergètic.

A.11 A partir de la informació de la taula I, predigueu si tindran lloc les reaccions entre els compostos que s'indiquen quan mesclem volums iguals de les dissolucions aquoses corresponents: a) sulfat de cadmi i iodur de potassi; b) cromat de potassi i nitrat d'argent; c) clorur de bari i sulfat de cadmi; d) cromat de potassi i sulfat de coure (II); e) iodur de sodi i nitrat de plom (II); f) sulfur de sodi i sulfat de coure (II). Escriviu les equacions iòniques d'aquestes reaccions i feu-les al laboratori.

A.12 Volem mesurar experimentalment la solubilitat del clorur de tal·li (I) a 25 0C i per això dessequem una mostra de 100 mL de dissolució saturada d'aquella sal. Si el residu sòlid pesa 0,300 g, calculeu la solubilitat del TlCl a 25 0C. (R: s = 0,0125 mol/L)

Page 4: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.4

En general considerarem insolubles aquelles sals que tinguen una solubilitat menor del 0,1 %. La variació periòdica de la solubilitat de les sals resulta difícil d'observar. La TAULA I ens mostra de forma qualitativa els compostos iònics insolubles més habituals, a partir de la combinació de certs anions amb certs cations que s'hi indiquen:

TAULA I : Solubi l i ta t de compostos iònics en aigua

Anions + Cations Solubilitat

Tots Alcalins, H+ i NH4+ Solubles

NO3- (nitrat)

ClO3- (clorat)

CH3COO- (acetat)

Quasibé tots Solubles

Cl- (clorur) Br- (bromur)

I- (iodur)

Ag+ , Cu+ , Hg22+ , Pb2+ i Tl+

La resta Insolubles Solubles

SO42- (sulfat) Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ i Pb2+

La resta Insolubles Solubles

S2- (sulfur) Alcalins, alcalinoterris i NH4+

La resta Solubles Insolubles

OH- (hidròxid) Alcalins, NH4+ , Sr2+ i Ba2+

La resta Solubles Insolubles

CO32- (carbonat) i PO4

3- (fosfat)

Alcalins, H+ i NH4+

La resta Solubles Insolubles

A.13 Una dissolució saturada de Ca(OH)2 conté 0,093 g per cada 100 mL de dissolució. Determineu la solubilitat i les concentracions dels ions Ca2+ i OH- presents a l'equilibri. (R: s = 0,0126 mol/L ; [Ca2+] = s ; [OH-] = 2s)

Page 5: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.5

3. ESTUDI QUANTITATIU DELS EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

Com que ja hem vist les característiques d'aquest equilibri, ara en farem un estudi quantitatiu. Per això aplicarem la llei d'acció de massa a les reaccions de precipitació i, coneguda la constant d'equilibri, que en aquests casos particulars s'anomena producte de so lubi l i tat , tractarem de predir la composició d'equilibri, problema que ja hem estudiat en general.

Producte de solubilitat

A.14 Apliqueu la llei de l'equilibri químic a un sistema heterogeni com pot ser la dissolució-precipitació del BaSO4.

Dissolució saturada de sulfat de bari: hi ha un equilibri entre la sal sense

dissoldre (PRECIPITAT) i els ions en dissolució en concentració molt petita.

A.15 Escriviu l'equació de l'equilibri de precipitació i les expressions del producte de solubilitat (Kps) per a les dissolucions saturades de: AgI, CaF2, Ag2CrO4, Ca3(PO4)2 i Mg(OH)2. Com a resum del que hem vist podem escriure l'expressió del producte de solubilitat per a

una sal qualsevol d'estequiometria CmAn així:

CmAn (s) ⇔ m Cn+ (aq) + n Am- (aq) ; Kps = [Cn+]m [Am-]n

A.16 Comenteu de quins factors depèn el producte de solubilitat.

A.17 Hem determinat que a 25 0C una mostra de 250 mL d'una dissolució saturada conté 4,66·10-4 g de AgCl dissolt. Calculeu el producte de solubilitat. (R: Kps(AgCl) = 1,69·10-10 mol2·L-2)

A.18 A 25 0C la solubilitat del PbF2 en aigua destil·lada és 0,51 g/L. Determineu: a) El producte de solubilitat d'aquesta sal a la temperatura indicada. b) Les concentracions dels ions fluorur i plom (II) en la dissolució. (R: a) Kps(PbF2) = 3,6·10-8 ; b) [F-] = 4,2·10-3 mol/L , [Pb2+] = 2,1·10-3 mol/L)

Page 6: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.6

Càlcul de la solubilitat d'una sal a partir del producte de solubilitat

L'aplicació més interessant del producte de solubilitat és que permet d'obtenir la solubilitat d'una sal i predir si en dissoldre una massa determinada n'obtindrem una dissolució saturada o no.

A.19 Determineu la solubilitat del Cu(OH)2, si el seu Kps val 1,0·10-19. (R: s = 2,9·10-7 mol/L)

A.20 Determineu quina sal té major solubilitat en aigua a 25 0C, el sulfat de bari (Kps = 1,0·10-10) o el cromat d'argent (Kps = 1,9·10-12) i argumenteu si és correcta aquesta afirmació: "El valor del producte de solubilitat a certa temperatura indica directament la solubilitat relativa, així a major Kps, major solubilitat".

4. FORMACIÓ DE PRECIPITATS. PERTORBACIONS DE L'EQUILIBRI

Per a concloure l'estudi d'aquests equilibris ens plantegem ara la predicció de si es formarà o no un precipitat d'una sal qualsevol quan mesclem dissolucions aquoses de concentració coneguda. Per això hem de conèixer els productes de solubilitat de les possibles substàncies insolubles i escriure el seu producte iònic, que definirem com l'expressió semblant a la del producte de solubilitat, però amb les concentracions en una situació qualsevol, encara que no siga d'equilibri. Es tracta, en resum, de l'expressió que anomenàvem Qi en el tractament general dels equilibris. Per al compost de fórmula genèrica CmAn l'escriurem així:

Qi = [Cn+]i m [Am-]i n

Per això tindrem tres possibles situacions:

1) Si Qi resulta ser menor que Kps no es formarà precipitat.

2) Si Qi resulta ser i gual que Kps tampoc no es formarà precipitat, però la disso-lució estarà saturada i si afegim un poc de solut precipitarà.

3) Si Qi resulta ser major que Kps es formarà prec ipi tat .

Vegem a la TAULA II els valors de les Kps de diverses sals i hidròxids insolubles d'ús més freqüent.

Page 7: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.7

TAULA II : Productes de so lubi l i ta t a 25 0C

Compost Kps Compost Kps

AgCl 1,7·10-10 CuS 4,0·10-38

AgBr 5,2·10-13 Fe(OH)3 1,1·10-36

AgI 8,3·10-17 FeS 1,0·10-19

Ag2S 5,5·10-51 Hg2Cl2 2,0·10-18

Ag2CrO4 1,9·10-12 HgS 2,0·10-52

Al(OH)3 2,0·10-33 Mg(OH)2 1,2·10-11

BaF2 1,7·10-6 MgCO3 2,6·10-5

BaCO3 1,6·10-9 PbCl2 1,6·10-5

BaSO4 1,1·10-10 PbF2 3,6·10-8

CaCO3 4,8·10-9 PbS 1,0·10-29

CaF2 3,4·10-11 PbSO4 2,0·10-8

Ca(OH)2 8,0·10-6 TlCl 1,6·10-4

CaSO4 2,5·10-5 Zn(OH)2 1,8·10-14

Ca3(PO4)2 1,3·10-32 ZnS 4,0·10-24

Cu(OH)2 1,0·10-19 ZnCO3 2,0·10-10

A.21 Mesclem volums iguals de TlNO3 0,02 mol/L i de NaCl 0,004 mol/L. a) Determineu si es formarà precipitat de TlCl. b) Si la concentració de TlNO3 és 0,02 mol/L, calculeu la concentració mínima de NaCl per tal que es forme precipitat. (R: a) No precipita ; b) [Cl-] = 0,008 mol/L)

A.22 Afegim 20 mL d'una dissolució 0,01 mol/L de AgNO3 a 80 mL d'una altra dissolució 0,05 mol/L de K2CrO4. Determineu si es formarà precipitat quan mesclem ambdues dissolucions. (R: Precipita)

Ag2CrO4 Fe(OH)3

Page 8: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.8

A.23 Tenim una dissolució de pH = 9. Determineu la massa en g de Fe3+ que pot haver-hi dissolt en 100 mL d'aquesta dissolució sense que precipite l'hidròxid de ferro (III). (R: 6,14·10-21 g de Fe3+)

Pertorbació d'un equilibri de precipitació-dissolució

A.24 Si tenim en compte que les reaccions de precipitació estudiades transcorren en medis dissolvents líquids, comenteu quines variables podríem modificar per a pertorbar externament un d'aquests equilibris.

A.25 Expliqueu com podríem redissoldre un precipitat ja format. Apliqueu-ho als precipitats d'hidròxid de zinc, clorur de plom (II) i clorur d'argent.

A.26 a) Determineu la concentració d'ions Ag+ en una dissolució saturada de AgCl en aigua pura. b) Si li afegim una quantitat de NaCl sòlid calculada per a fer la seua concentració 0,1 mol/L, calculeu la concentració d'ió Ag+ en aquest nou equilibri. c) Interpreteu els resultats obtinguts segons els criteris d'evolució d'un equilibri que ha estat pertorbat. (R: a) [Ag+] = 1,3·10-5 mol/L ; b) [Ag+] = 1,7·10-9 mol/L)

A.27 Calculeu la solubilitat del CaF2 en: a) aigua pura; b) una dissolució 0,1 mol/L de Ca(NO3)2; c) una dissolució 0,1 mol/L de NaF. d) Comenteu els resultats segons els criteris d'evolució d'un equilibri que ha estat pertorbat. (R: a) s = 2,0·10-4 mol/L ; b) s' = 9,2·10-6 mol/L ; c) s" = 3,4·10-9 mol/L)

El precipitat de iodur de plom (II) -de color groc canari intens- presenta un cas interessant de redissolució amb aigua bullent, ja que si aconseguim redissoldre'l completament i deixem reposar la dissolució fins que es refrede observarem l'aparició de microcristalls que li donen un aspecte brillant, fenomen anomenat pluja d'or perquè sembla talment una mostra d'aquest metall daurat. Si separem per filtració els microcristalls i els dessequem podem conservar-los com a curiositat. No convé tocar-los amb els dits, ja que totes les sals de plom són tòxiques.

A.28 Tot seguint les indicacions del professor, prepareu una mostra de iodur de plom (II) i obteniu la pluja d'or.

precipitat PbI2 pluja d'or

Page 9: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.9

5. APLICACIONS: AIGÜES DURES I MOLLES. ESTALACTITES I ESTALAGMITES

Duresa de l'aigua

Anomenem duresa la concentració d'ions calci i magnesi, en forma d'hidrogenocarbonats (duresa temporal) o de sulfats (duresa permanent). Com major és la duresa de l'aigua més inadequada resulta per a l'ús quotidià. L'aigua massa dura no dissol bé el sabó i en comptes de fer escuma s'hi formen grumolls, ja que precipiten els ions Ca2+ i Mg2+ en forma d'estearats:

Ca2+ (aq) + 2 C18H35O2- (aq) → Ca(C18H35O2)2 (s) ↓

Els sabons són habitualment mescles de sals sòdiques dels àcids grassos, com ara l'estearat de sodi, que procedeix de l'àcid gras de 18 àtoms de carboni.

Les aigües dures fan malbé les instal·lacions pels dipòsits de calç que produeixen en les

canonades i aparells per on circulen.

La duresa de l'aigua es pot eliminar de moltes maneres. Es tracta de redissoldre el

precipitat de carbonat de calci o de sulfat de calci. Això es pot aconseguir per diversos mitjans. Un mètode per a eliminar la duresa temporal consisteix a escalfar l'aigua, tot provocant la precipitació de carbonat de calci, que es diposita a les parets del recipient, tal com s'esdevé quan bullim l'aigua i eixuguem el recipient sense netejar-lo bé. La reacció consisteix a desplaçar cap a la dreta l'equilibri:

Ca2+ (aq) + 2 HCO3- (aq) ⇔ CaCO3 (s) ↓ + CO2 (g) + H2O (l)

La duresa total es pot eliminar si aconseguim que tots els ions calci reaccionen amb substàncies complexants que els fan més solubles. Alguns productes comercials per a les rentadores automàtiques són complexants. També podem eliminar els ions calci per bescanvi iònic amb unes substàncies especials anomenades resines de canvi iònic, com la zeolita de sodi, semblants a les que s'usen domèsticament per a llevar-li el gust de clor, que cal renovar de tant en tant amb sal. Aquestes resines substitueixen els ions sodi que contenen per ions calci, que hi queden atrapats. Els ions sodi, en canvi, passen a la mostra d'aigua que així deixa de ser dura.

Page 10: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.10

Estalactites i estalagmites

Un altre fenomen relacionat amb la precipitació del calci de les aigües dures és la formació geològica anomenada estalactita, quan baixa del sostre, o estalagmita, si creix des de terra. Aquestes formacions, sovint espectaculars per la grandària i formes exòtiques, apareixen en coves situades per sota de terrenys calcaris que entren en contacte amb el CO2 atmosfèric per la filtració de les aigües de pluja. Aquestes aigües s'hi acidifiquen amb àcid carbònic que reacciona amb el carbonat de calci tot produint hidrogencarbonat de calci, soluble, segons l'equilibri:

CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) ⇔ Ca(HCO3)2 (aq)

La dissolució d'hidrogencarbonat de calci que s'hi forma va filtrant-se per les esquerdes de les roques i s'escola cap al sostre de la cova. Llavors part de l'aigua de la dissolució s'evapora i part del CO2 se'n va. Segons això, l'equilibri anterior s'haurà de desplaçar cap a l'esquerra, amb la qual cosa es formarà més carbonat de calci sòlid que precipitarà en forma d'estalactita. Quan les gotes arriben al terra de la cova i s'hi produeix aquest fenomen, el precipitat s'acumula en forma d'estalagmita. Si el procés té les condicions adequades és possible que ambdues formacions acaben trobant-se i formen una columna. Les conegudes Coves del Drac, a l'illa de Mallorca, són un curiós exemple d'aquestes mostres d'art fetes per la Natura.

6. ACTIVITATS COMPLEMENTÀRIES

A.29 Els experiments demostren que una dissolució saturada de fluorur de bari en aigua pura té una concentració d'ions bari de 7,6·10-3 mol/L. a) Calculeu la concentració d'ions fluorur en la dissolució. b) Determineu el producte de solubilitat del fluorur de bari. c) Calculeu la solubilitat d'aquesta sal en una dissolució 0,1 mol/L de fluorur de sodi. (R: a) 0,015 mol/L ; b) Kps = 1,8·10-6 mol3/L3 ; c) 1,8·10-4 mol/L)

A.30 El producte de solubilitat de l'hidròxid de magnesi val 1,8·10-11 mol3/L3. a) Determineu la solubilitat de l'hidròxid de magnesi en aigua pura. b) Calculeu la concentració d'ions hidròxid i el pH de la dissolució. c) Expliqueu com es dissoldrà més precipitat si afegim a la dissolució un àcid

fort o una base forta. (R: a) 1,7·10-4 mol/L ; b) 3,4·10-4 mol/L , pH =10,5)

A.31 Escriviu les possibles reaccions de precipitació que es produiran si mesclem dissolucions de: a) àcid clorhídric i sulfat de sodi; b) nitrat d'argent i sulfur de potassi; c) dissolució saturada de clorur de plom (II) i clorur de sodi. (R: a) no precipita ; b) precipita Ag2S negre ; c) precipita PbCl2 blanc)

Page 11: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.11

A.32 Expliqueu si es produirà o no precipitació en aquestes condicions: a) Si afegim nitrat d'argent en quantitat suficient a una dissolució 0,01 mol/L de cromat de sodi de manera que la concentració d'ions argent siga 10-3 mol/L. b) Afegim 100 mL d'una dissolució 0,1 mol/L de nitrat de plom (II) a 900 mL de dissolució de clorur de sodi 0,01 mol/L. (R: a) precipitarà ; b) no precipitarà)

A.33 El pH d'una dissolució saturada d'hidròxid de ferro (II) en aigua pura val 9,1. a) Determineu el producte de solubilitat d'aquest hidròxid. b) Determineu la solubilitat de l'hidròxid de ferro (II) en una dissolució 0,001 mol/L d'hidròxid de sodi. (R: a) Kps = 10-15 mol3/L3 ; b) s' = 10-9 mol/L)

A.34 La solubilitat del clorur d'argent en aigua pura val 1,88 mg/L. Determineu la solubilitat d'aquesta sal en una dissolució 0,01 mol/L de clorur de sodi. (R: s' = 1,72·10-8 mol/L)

A.35 Una alumna volia preparar 1,0 L d'una dissolució que contindria 0,015 mol de clorur de sodi i 0,15 mol de nitrat de plom (II). Ella sabia que es podria formar un precipitat de clorur de plom (II). La Kps d'aquesta sal insoluble val 1,6·10-5 mol3/L3. ¿Abans de preparar la dissolució sabrà ja l'alumna si el precipitat es forma o no es forma? (R: l'alumna calcula Qi que val 3,4·10-5 mol3/L3, és a dir > Kps, i sap que es forma precipitat)

A.36 La solubilitat de l'hidròxid de zinc és 0,165 mg en 100 mL. Suposem que tenim una dissolució de nitrat de zinc 0,001 mol/L. Determineu a quin pH es produirà la precipitació de l'hidròxid de zinc en la dissolució esmentada. (R: pH = 8,63)

A.37 A certs llocs hom recomana fluorar l'aigua de consum amb 1 mg/L de F-. A certes zones de la Mediterrània l'aigua local és molt dura, amb un contingut de 0,20 g de carbonat de calci i 0,245 g de sulfat de calci per cada 100 mL. ¿Es podrà utilitzar la quantitat de fluorur recomanada sense que s'hi forme precipitat de fluorur de calci? (Agafeu Kps del fluorur de calci 3,4·10-11

mol3/L3. No cal tenir en compte la hidròlisi de l'ió fluorur). (R: No, perquè Qi = 1,1·10-10 > Kps = 3,4·10-11 i per tant es formarà precipitat)

cristalls de CaF2

Page 12: U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE …...7.1 U.7 EQUILIBRIS IÒNICS (II) : REACCIONS DE PRECIPITACIÓ Completarem l'estudi dels equilibris amb espècies iòniques amb una presentació

U.7 EQUILIBRIS DE PRECIPITACIÓ

7.12

A.38 La solubilitat del cromat d'argent és 0,00435 g en 100 mL. a) Determineu el producte de solubilitat de la sal esmentada. b) Raoneu si es formarà precipitat quan mesclem 20 mL de cromat de sodi

0,8 mol/L amb 300 mL de nitrat d'argent 0,5 mol/L. (R: a) Kps = 9,02·10-12 mol3/L3 ; b) Es forma precipitat: Qi >> Kps)

A.39 Hem observat que la quantitat màxima de sulfat de plom (II) que es dissol en 100 mL de dissolució de sulfat de sodi 0,001 mol/L és 1,6·10-6 mol. Calculeu: a) la constant del producte de solubilitat del sulfat de plom (II); b) les concentracions de les espècies presents en la dissolució que resulta quan mesclem 20 mL de nitrat de plom (II) 0,1 mol/L amb 80 mL de sulfat de potassi 0,1 mol/L. (R: a) Kps = 1,6·10-8 mol2/L2 ; b) [NO3

-] = 0,04 mol/L ; [K+] = 0,16 mol/L ; [SO4

2-] = 0,06 mol/L ; [Pb2+] = 2,7·10-7 mol/L)

A.40 A una mostra de 200 mL d'una dissolució 0,125 mol/L d'àcid sulfúric li afegim 200 mL de dissolució d'hidròxid de bari 0,250 mol/L. Calculeu la concentració en equilibri dels ions hidròxid, sulfat i bari, si sabem que la Kps del sulfat de bari val 1,5·10-9 mol2/L2 i considerem l'hidròxid de bari totalment soluble. (R: [OH-] = 0,125 mol/L ; [SO4

2-] = 2,4·10-8 mol/L ; [Ba2+] = 0,0625 mol/L ; precipita sulfat de bari fins que la concentració d'ions sulfat es fa menyspreable)

!