] = s = 1' M. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Al(OH) 3 Al OH -

Transcripción

1 1. Se disuelve hidróxido de cobalto(ii) en agua hasta obtener una disolución saturada a una temperatura dada. Se conoce que la concentración de iones OH - es M. Calcule: a) La concentración de iones de esta disolución. Co 2+ b) El valor de la constante del producto de solubilidad del compuesto poco soluble a esta temperatura. a) El equilibrio de solubilidad es:. Co(OH) 2 Co OH - S s 2s [OH - ] = 2s = Luego: [ Co 2+ ] = s = 1' M b) La expresión del producto de solubilidad es: K s = [Co 2+ ] [ OH - ] 2 = s [2s] 2 = 4 s 3 = 4 (1' ) 3 = 1, a) Escriba la ecuación de equilibrio de solubilidad en agua del Al(OH) 3. b) Escriba la relación entre solubilidad y Ks para el Al(OH) 3. c) Razone cómo afecta a la solubilidad del Al(OH) 3 un aumento del ph. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Al(OH) 3 Al OH - b) La constante del producto de solubilidad del compuesto es: K s = [Al 3+ ] [ OH - ] 3 = s [3s] 3 = 27 s 4 c) Al aumentar el ph de la disolución disminuye la concentración de iones H 3O y aumenta la concentración de iones OH. Según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda para compensar el aumento de concentración de iones OH, con lo cual disminuye la solubilidad del compuesto.

2 3. La solubilidad del en agua a cierta temperatura es de 0,0032 g/l. Calcular: Mn(OH) 2 a) El valor de. s K b) A partir de qué ph precipita el hidróxido de manganeso(ii) en una disolución que es 0,06 M en. Mn 2+ Datos: Masas atómicas. H =1 ; Mn =55 ; O= 16 c) El equilibrio de ionización del compuesto es: Mn(OH) 2 Mn OH La constante del producto de solubilidad del compuesto es: K s = [Mn 2+ ] [ OH - ] 2 = s [2s] 2 = 4 s 3 = c) Calculamos la concentración de [OH - ] 1, = [Mn 2+ ] [OH - ] 2 = 0,06 [OH - ] 2 ; [OH - ] = 1, Calculamos el ph ph = 14 + log [OH - ] = 14 5,75 = 8,25 4. Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) El producto de solubilidad del FeCO 3 disminuye si se añade Na 2 CO 3 a una disolución acuosa de la sal. b) La solubilidad del FeCO 3 en agua pura (Ks = 3,2 10 ) es aproximadamente la misma que la del CaF 2 ( Ks = 5,3 10 ). c) La solubilidad del FeCO 3 aumenta si se añade Na 2 CO 3 a una disolución acuosa de la sal. a) Falsa. El producto de solubilidad, como todas las constantes de equilibrio, depende de la temperatura. b) Falsa. Ya que: El equilibrio de ionización del compuesto es: FeCO 3 Fe 2+ + CO 3 2- K s = 3' = [ Fe 2+ ] [ CO 3 2- ]= s s = s 2 s= 5'

3 El equilibrio de ionización del compuesto es: CaF 2 Ca F K s = 5, = [ Ca 2+ ] [ F - ] 2 = s (2s) 2 = 4s 3 s= 1, d) Falsa. La adición de carbonato de sodio,na 2 CO 3, proporciona a la disolución iones CO 3 2-, con lo cual el equilibrio se desplaza hacia la izquierda precipitando el compuesto poco soluble y disminuyendo su solubilidad. 5. Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) Como el producto de solubilidad del cloruro de plata es 2, , la solubilidad en agua de esta sal es M. b) En toda disolución saturada de hidróxido de magnesio se cumple: [OH ] [Mg 2 + ] 2 = K s. c) Todos los hidróxidos poco solubles se hacen aún más insolubles en medio básico. a) Es falsa, ya que: El equilibrio de solubilidad es: AgCl Ag + + Cl. La expresión del producto de solubilidad es: K s = [Ag + ] [Cl ] = s s =s 2 s = = =1' M b) Es falsa, ya que: El equilibrio de solubilidad es: Mg(OH) 2 Mg OH. La expresión del producto de solubilidad es: Ks = [Mg 2+ ] [OH ] 2 y esta expresión se cumple en cualquier disolución saturada de este hidróxido. d) Es cierta, ya que, al aumentar la concentración de iones hidróxido el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, con lo cual disminuye la concentración de sal disuelta. 6. Escriba la ecuación que relaciona la solubilidad (s) del Ag 2 S con el producto de solubilidad (K s ) en los siguientes casos: a) En agua pura. b) En una disolución acuosa 0,2 M de AgNO 3 totalmente disociado. c) En una disolución acuosa 0,03 M de BaS totalmente disociado. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Ag 2 S 2 Ag + + S 2 K s = [Ag + ] 2 [S 2 ] = s (2s) 2 = 4s 3 b) K s = [Ag + ] 2 [S 2 ] = s (0'2) 2 = 0'04s

4 c) K s = [Ag + ] 2 [S 2 ] = 0'03 (2s) 2 = 0'12s 2 7. A 25ºC el producto de solubilidad del MgF 2 es a) Cuántos gramos de MgF 2 pueden disolverse en 250 ml de agua? b) Cuántos gramos de MgF 2 se disuelven en 250 ml de disolución 0,1 M de Mg(NO 3 ) 2 Datos: Masas atómicas Mg = 24; F = 19. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: MgF 2 Mg F K s = [Mg 2+ ] [F ] 2 = s (2s) 2 = 4s 3 s = = 2, M 2, Una disolución saturada de hidróxido de calcio a 25ºC contiene 0,296 gramos de Ca(OH) 2 por cada 200 ml de disolución. Determine: a) El producto de solubilidad del Ca(OH) 2 a 25ºC. b) La concentración del ión Ca 2+ y el ph de la disolución. Datos: Masas atómicas Ca = 40; O = 16; H = 1. a) Calculamos la molaridad de la disolución El equilibrio de ionización del compuesto es: 2 Ca(OH) 2 Ca OH K s = [Ca 2+ ] [OH ] 2 = s (2s) 2 = 4 s 3 = 4 0,02 3 = 3, b) [Ca 2+ ] = s = 0'02 M [OH ]= 2s = 2 0'02 = 0'04 poh =1'39 ph =14 poh =12'61

5 9. En un vaso de agua se pone una cierta cantidad de una sal poco soluble, de fórmula general AB 3, y no se disuelve completamente. El producto de solubilidad es K s : a) Deduzca la expresión que relaciona la concentración molar de A 3+ con el producto de solubilidad de la sal. b) Si se añade una cantidad de sal muy soluble 2 CB 2. Indique, razonadamente, la variación que se produce en la solubilidad de la sal AB 3. c) Si B es el ión OH. Cómo influye la disminución del ph en la solubilidad del compuesto?. a) El equilibrio de solubilidad es: AB 3 A B. La expresión del producto de solubilidad es: K s = [A 3+ ] [B ] 3 = s (3s) 3 = 27s 4 b) Si añadimos una sal muy soluble CB 2, lo que estamos haciendo es aumentar la concentración del ión B, con lo cual el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y disminuye la solubilidad de la sal AB 3. c) Al aumentar el ph de la disolución disminuye la concentración de iones H 3 O + y aumenta la concentración de iones OH. Según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda para compensar el aumento de concentración de iones OH, con lo cual disminuye la solubilidad del compuesto. Si el ph disminuye, aumenta la concentración de H 3 O + y disminuye la concentración de iones OH, con lo cual el equilibrio se desplaza hacia la derecha y aumenta la solubilidad de la sal. 10. El ph de una disolución saturada de Mg(OH) 2 en agua pura, a una cierta temperatura es de a) Cuál es la solubilidad molar del hidróxido de magnesio a esa temperatura? Calcule el producto de solubilidad. b) Cuál es la solubilidad del hidróxido de magnesio en una disolución 0 01M de hidróxido de sodio? a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Mg(OH) 2 Mg OH ph =10'38 poh = 3'62 OH = 2' = 2s s = 1' M Ks = [Mg 2+ ] [OH ] 2 = s (2s) 2 = 4 s 3 = 4 (1' ) 3 = 6'

6 b) Ks = [Mg 2+ ] [OH ] 2 = s (2s) 2 6' = s (0,01) 2 s = 6' En diversos países la fluoración del agua de consumo humano es utilizada para prevenir caries. a) Si el producto de solubilidad K s del CaF 2 es1, cuál es la solubilidad de una disolución saturada de CaF 2? b) Qué cantidad en gramos de NaF hay que añadir a un litro de una disolución acuosa que contiene 20 mg de Ca 2+ para que empiece a precipitar CaF 2? Masas atómicas: F = 19 ; Na = 23 ; Ca = 40. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: CaF 2 Ca F K s = [Ca 2+ ] [F ] 2 = s (2s) 2 = 4s 3 = 1, s = 2, M b) 1, = [Ca 2+ ] [F ] 2 = [F ] 2 [F ] = 4' ' = 0'0187 g = 18'77 mg 12. A 25º C la constante del equilibrio de solubilidad del Mg(OH) 2.sólido es K s = 3' a) Establezca la relación que existe entre la constante K s y la solubilidad (s) del Mg(OH) 2. b) Explique, razonadamente, cómo se podría disolver, a 25º C y mediante procedimientos químicos un precipitado de Mg(OH) 2. c) Qué efecto tendría sobre la solubilidad del Mg(OH) 2 a 25º C la adición de cloruro de magnesio?. Razone la respuesta. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Mg(OH) 2 Mg OH La constante del producto de solubilidad del compuesto es: Ks = [Mg 2+ ] [OH ] 2 = s (2s) 2 = 4s 3 b) Se puede favorecer la disolución del compuesto poco soluble adicionando un ácido fuerte, pues los protones añadidos reaccionan con los iones hidróxidos para formar agua, y al disminuir su concentración, el equilibrio de solubilidad se

7 desplaza hacia la derecha hasta recuperarlo, aumentando la solubilidad del hidróxido de magnesio. También se favorece la solubilidad del hidróxido de magnesio, añadiendo una sal amónica, pues el catión amonio, NH 4 +, reacciona con los iones hidróxidos para formar amoniaco y agua, por lo que, al disminuir la concentración de iones OH, el equilibrio se desplaza hacia la derecha hasta restablecerlo, provocando un aumento de la solubilidad del compuesto poco soluble. c) La adición de cloruro de magnesio, MgCl 2, proporciona a la disolución iones Mg 2+, y al aumentar su concentración, provoca que se favorezca la reacción entre ellos y los iones hidróxidos para producir el compuesto poco soluble, es decir, la adición del ión común al equilibrio, hace que éste se desplace hacia la izquierda precipitando el compuesto poco soluble y disminuyendo su solubilidad. 13. El hidróxido de magnesio es un compuesto poco soluble en agua. a) Escriba la expresión del producto de solubilidad del compuesto. b) Deduzca la expresión que relaciona la solubilidad con el producto de solubilidad del compuesto. c) Justifique cómo se modificará la solubilidad si se añade una cierta cantidad de hidróxido de sodio. Escribimos la reacción: Mg(OH) 2 Mg OH La constante del producto de solubilidad del compuesto es: Ks = [Mg 2+ ] [OH ] 2 = s (2s) 2 = 4s 3 b) Si añadimos hidróxido de sodio, aumenta la concentración de iones [OH ], con lo cual el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y, por lo tanto, disminuye la solubilidad. 14. Se dispone de una disolución acuosa saturada de Ag 2 CrO 4 con una pequeña cantidad de precipitado en el fondo. Razone cómo afecta a la cantidad de precipitado la adición de: a) Agua. b) Una disolución acuosa de cromato de sodio. c) Una disolución acuosa de nitrato de plata. Ag 2 CrO 4 (s) 2 Ag + (ac) + CrO 4 2 (ac)

8 a) Si añadimos agua parte del precipitado se disolverá, ya que disminuye la concentración de [CrO 4 2 ] y de [ Ag + ] y el equilibrio se desplaza hacia la derecha.. b) Si añadimos Na 2 CrO 4, aumenta la concentración de [CrO 4 2 ] y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, con lo cual aumenta la cantidad de precipitado. c) Si añadimos 3 AgNO 3, aumenta la concentración de [ Ag + ] y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, con lo cual aumenta la cantidad de precipitado. 15. A 25 ºC el producto de solubilidad del carbonato de plata en agua pura es 8' Calcule: a) La solubilidad molar del Ag 2 CO 3 a 25 ºC. b) Los gramos de Ag 2 CO 3 que podemos llegar a disolver en medio litro de agua a esa temperatura. Masas atómicas: Ag = 108; C = 12; O = 16. a) La solubilidad de un compuesto viene determinada por la concentración de soluto en una disolución saturada. Ag 2 CO 3 (s) 2 Ag + (ac) + CO 3 2 (ac) S 2s s K s = [Ag + ] 2 [CO 3 2 ] = (2s) 2 s= 4s 3 b) 16. A cierta temperatura el producto de solubilidad en agua del AgI es 8' Para esa temperatura, calcule la solubilidad molar del compuesto en: a) Una disolución 0 1 M de AgNO 3. b) Una disolución de ácido yodhídrico de ph = 2. a) El 3 AgNO está totalmente disociado en sus iones y, por lo tanto, [Ag + ] = 0'1 AgI Ag + + I. La expresión del producto de solubilidad es: K s = 8, = [Ag + ] [I ] = 0,1 s s = = M b) Si la disolución de HI tiene un ph = 2, entonces: [I ] = [H 3 O + ] = 10-2 K s = 8, = [Ag + ] [I ] = s 10-2 s = = M

9 17. Se dispone de una disolución acuosa saturada de Fe(OH) 3, compuesto poco soluble. a) Escriba la expresión del producto de solubilidad para este compuesto. b) Deduzca la expresión que permite conocer la solubilidad del hidróxido a partir del producto de solubilidad. c) Razone cómo varía la solubilidad del hidróxido al aumentar el ph de la disolución. a) El equilibrio de ionización del compuesto es: Fe(OH) 3 Fe OH La expresión del producto de solubilidad es: K s = [Fe 3+ ] [OH ] 3 b) Llamamos solubilidad a la concentración de compuesto disuelto en una disolución que está en equilibrio con el sólido, por lo tanto: [Fe 3+ ] = s [OH ] = 3s K s = [Fe 3+ ] [OH ] 3 = s (3s) 3 = 27 s 4 c) Al aumentar el ph de la disolución disminuye la concentración de iones H 3 O + y aumenta la concentración de iones OH. Según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda para compensar el aumento de concentración de iones OH, con lo cual disminuye la solubilidad del compuesto. 18. Los productos de solubilidad del cloruro de plata y del fosfato de plata en agua son, respectivamente, 1' y 1' Razone: a) Qué sal será más soluble en agua? b) Cómo se modificará la solubilidad de ambas sales, si se añade a cada una de ellas nitrato de plata? a) Se puede calcular fácilmente la solubilidad de cada una. Si llamamos s a la solubilidad en agua, en los equilibrios:: AgCl Ag + + Cl. s s s K s = [Ag + ] [Cl ] = s s =s 2 s = = =1' M Ag 3 PO 4 (s) 3 Ag + (ac) + PO 3 4 (ac) S 3s s K s = [Ag + ] 3 [PO 4 3 ] = (3s) 3 s= 27s 4

10 Luego, el cloruro de plata es más soluble. b) Si se añade nitrato de plata, se están añadiendo iones Ag +. Por efecto de ión común, ambos equilibrios se desplazarán a la izquierda, disminuyendo la cantidad de cloruro de plata y de fosfato disueltas. Es decir, disminuye la solubilidad de ambas sales. 19. A 25 ºC la solubilidad del PbI 2 en agua pura es 0 7 g/l. Calcule: a) El producto de solubilidad. b) La solubilidad del PbI 2 a esa temperatura en una disolución 0 1 M de KI. Masas atómicas: I = 127 ; Pb = 207 a) La solubilidad de un compuesto viene determinada por la concentración de soluto en una disolución saturada. PbI 2 (s) Pb 2+ (ac) + 2I - (ac) S s 2s K s = [Pb 2+ ] [I ] 2 = s (2s) 2 = 4 s 3 = 4 (1, ) 3 = 1, c) Si la concentración de yoduro en la disolución es 0 '1, en la expresión del producto de solubilidad en función de las concentraciones, basta despejar la [Pb 2+ ] [Pb 2+ ] = ] 20. A 25ºC el producto de solubilidad en agua del AgOH es Para esa temperatura, calcule: a) La solubilidad del compuesto en g/l. b) La solubilidad del hidróxido de plata en una disolución de ph = 13. Masas atómicas: Ag = 108 ; O = 16 ; H = 1. a) La solubilidad de un compuesto viene determinada por la concentración de soluto en una disolución saturada. AgOH Ag + + OH. s s s K s = [Ag + ] [OH ] = s s =s 2 s = = =1' M

11 b) Si el ph de la disolución es 13, el poh es 1, o sea, la concentración de iones OH será 0 1. La concentración de iones Ag + se podrá calcular: [Ag + ] = = ] 21. A temperatura ambiente una disolución saturada de cloruro de plomo (II) contiene 1,004 g de la sal en 250 ml de disolución. a) Calcula el producto de solubilidad del cloruro de plomo (II). b) Determina si se producirá precipitación al mezclar 10 cm 3 de disolución de cloruro de sodio 0,1 M con 30 cm 3 de disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M. Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 207,2. PbCl2 Pb Cl - s s 2s Ks = [Pb 2+ ][Cl - ] 2 [Pb 2+ ] = = 0,0144; [Cl - ] = 2 [Pb 2+ ] = 0,0288; Kps = 0,0144 0, = 1, b) [Cl - ] = = 0,025 [Pb 2+ ] = = 0,0075; Kps' = 0,0075 (0,025) 2 = 4, Como Kps' < Kps no se producirá el precipitado. 22. El yoduro de plomo (II) es una sal de color rojo, muy soluble en el agua fría, que es posible obtener mezclando disoluciones de nitrato de plomo (II) y yoduro de potasio. a) Escribir la reacción de precipitación que tiene lugar b) Si mezclamos un litro de disolución 0,1 M de nitrato de plomo 2 con un litro de disolución 0,1 M de yoduro de potasio, calcula los gramos de yoduro de plomo 2 que se obtendrán (supón que es totalmente soluble). c) Explica qué procedimiento seguirías en el laboratorio para preparar las disoluciones anteriores a partir de los productos sólidos y para separar el precipitado formado. M (N) = 14 ; O = 16 ; K = 39 ; I = 127 ; Pb = 207 a) 2 KI + Pb(NO3)2 PbI2 + 2 KNO3

12 b) Determinamos los moles de cada reactivo empleado, y con ello calcularemos la especie limitante. Moles de KI = 0,1 1 = 0,1 moles Moles de Pb(NO3)2 = 0,1 1 = 0,1 moles x = 0,05 moles de Pb(NO 3)2 y = 0,2 moles de KI Por tanto, el reactivo limitante es el KI, pues solo tenemos 0,1 moles de KI., mol de KI x = 0,05 moles de PbI2 Masa de PbI2 = 0,05 moles PbI2 461 g de PbI 2/1 mol de PbI2= 23,05 g En cada caso, se disolverá la masa correspondiente de sal en H 2O y enrasaremos a 1 L. Para separar la sal precipitada, se filtrará la disolución resultante, se lavaría el sólido precipitado con H2O destilada y se secaría A 25 ºC, 1 L de agua disuelve 1, moles de cloruro de plata. Calcula: a) El producto de solubilidad del cloruro de plata a esa temperatura. b) La solubilidad del cloruro de plata (en g L 1 ) en una disolución 10 2 M de cloruro de sodio. Datos: masas atómicas Ag = 108, Cl = 35,5. El equilibrío es: AgCl (s) Ag + + Cl - s = 1, M s s s a) Por tanto: Ks = [Ag + ] [Cl - ] = s s = s 2 = (1, ) 2 = 1, b) 1, = 10-2 [Ag + ]; [Ag + ] = 1, M s = 1, mol/l 143,5 g/mol = 2, g/l

13 24. Se tiene una disolución saturada de fosfato de plata [tetraoxidofosfsto de triplata).calcula: a) La solubilidad de dichas sal expresada en g L - 1. b) da El volumen de disolución que sería preciso evaporar para obtener un residuo de 11,8 mg de dicha sal. Datos: K s [Ag3PO4] = 1, , (M) Ag = 108, P = 31, O = 16 a) El equilibrio será:ag3 PO4 (s) 3 Ag + + PO4 3- s 3 s s Ks = [Ag + ] 3 [PO4 3- ] = (3s) 3 s = 27s 4 ; s = =1, s = 1, = 5, g L - 1 L b) La solubilidad nos dice que podemos disolver como máximo 5, gramos por cada litro, o lo que es lo mismo, si evaporamos 1 L de una disolución saturada de fosfato de plata obtendremos 5, gramos de fosfato. Como queremos obtener 11, gramos de fosfato, tendremos que evaporar: de donde V = 2,027 L 11, g Ag 3PO 4 = 2,027 L disolución saturada 2 L Habría que evaporar aproximadamente 2 L de disolución para obtener dicho residuo. 25. Qué volumen de disolución saturada de cloruro de plo mo (II) se puede preparar con 1 gramo de dicha sal? Datos: K s (PbCl2) = 1, (M) Cl = 35,5; Pb = 208. El equilibrio que se formará es: PbCl 2 2 Pb Cl - S s s K s = [Pb 2+ ] [Cl - ] 2 = s (2s) 2 = 4s3 => s = = 1, M s = 0, l 27 9 = 4,52 g/ L Podríamos preparar una disolución saturada con 4,52 gramos por litro, como disponemos sólo de 1 gramo podemos preparar: = 0,2212 L es decir, 221,2 ml 1 g PbCl2 = 0,221 L disolución saturada = 221 ml 46.