Equilibri de compostos iònics poc solubles

7 Equilibri de compostos iònics poc solubles PRESENTACIÓ Aquesta unitat s inicia amb l estudi dels processos de dissolució de les substàncies i els diferents tipus de solucions. A continuació, es presenta el càlcul de l energia reticular o energia de xarxa (cicle de Born-Haber) i l entalpia de dissolució. S aprofiten les nocions sobre l equilibri químic que s han estudiat en la unitat 6 per poder introduir l equilibri de solubilitat i, a partir d aquí, durem a terme diversos càlculs sobre el producte de solubilitat, la solubilitat, les concentracions dels diferents ions... La unitat s acaba amb l estudi dels complexos, la seva formulació i aplicacions. 25

7 Equilibri de compostos iònics OBJECTIUS les molècules i/o els ions de les substàncies que es posen en contacte. les substàncies. en els processos de dissolució de substàncies poc solubles. CONTINGUTS que el determinen. reticular i l entalpia d hidratació dels ions. de solubilitat K ps. mitjançant reaccions àcid-base i de formació de complexos. COMPETÈNCIES ESPECÍFIQUES DE LA UNITAT Competència en indagació i experimentació, que implica la capacitat de fer-se preguntes i portar a terme investigacions per obtenir respostes. precipitació, com ara la indagació sobre la formació o no de precipitats en mesclar diferents substàncies. Comprensió de la naturalesa de la ciència, que implica saber distingir entre ciència i que no encaixen en les teories vigents. 26

poc solubles PROGRAMACIÓ D'AULA CONTRIBUCIÓ A LES COMPETÈNCIES GENERALS DEL BATXILLERAT Competència en el coneixement i la interacció amb el món. Competència en gestió i tractament de la informació i competència digital, CONNEXIONS AMB ALTRES MATÈRIES DE BATXILLERAT de coneixement químic, així com lectura comprensiva de textos i la recerca d informació impliquen una connexió necessària amb les llengües. amb la Biologia., que es produeixen ambient. entre partícules que intervenen en processos de dissolució. CRITERIS D AVALUACIÓ partícules (ions o molècules). K ps a partir dels valors de la solubilitat. 27

7 Equilibri de compostos iònics 1. A partir del tipus d enllaç que s estableix entre els àtoms que formen els següents compostos, indica si són solubles o no en aigua: a) KBr, b) NaOH, c) C 4 H 10, d) BeCl 2. 4 H 10 2 2. La solubilitat del I 2 en tetraclorur de carboni a 10 C és de g per cada 100 g de dissolvent. La solubilitat del I 2 en aigua a 10 C és 0,02 g per 100 g de dissolvent. La solució del iode en el tetraclorur és de color violat; la solució del iode en aigua és groga. a) Explica els diferents valors de la solubilitat entre el I 2 i el tetraclorur, i entre el I 2 i l aigua. b) Es dissol el CCl 4 en aigua? Per què? c) Una solució de I 2 en aigua es barreja amb un mateix volum de tetraclorur de carboni, es tapa i se sacseja. Què passarà? 2, constituïdes per dos àtoms iguals. La solubilitat del iode en aigua serà baixa ja que l aigua 4 d atracció entre aquestes molècules i les de l aigua són molt febles i no poden trencar els enllaços entre les molècules d aigua. de les del tetraclorur, i no es forma cap solució. que quedarà separada de l aigua.. Per què creus que el compost AgCl, tot i ser iònic, és molt poc soluble en aigua? Les forces d atracció entre els ions Ag + ] són molt intenses i l aigua no les pot vèncer. 28

poc solubles SOLUCIONARI 4. Calcula l energia de la xarxa del fluorur de liti a partir de les dades següents. Construeix un cicle de Born-Haber per a aquesta xarxa: Ho f (LiF) = 594,1 kj/mol EI (Li) = 520 kj/mol H sub (Li) = 155,2 kj/mol H dis (F 2 (g) ) = 150,6 kj/mol AE (F (g) ) = kj/mol H f = ] 2 (g) + Li (s) (s) H sub (Li) = 2 (g) + Li (g) H dis 2 (g) ) = U (g) + Li (g) ] (g) + Li + (g) = 2 (g) ) = ]kj/mol U = H f H sub ½ H dis = = 1 2 + = ]1011,6 kj/mol 5. A partir de l esquema del cicle de Born-Haber per al fluorur de sodi: a) Digues quines energies estan implicades en els processos 1, 2 i. b) Digues quines energies estan implicades en els processos 4, 5 i 6. Na (s) + 2 (g) 1 Na (g) Na + (g) 2 (g) 4 ] (g) c) Justifica si són positives o negatives les energies implicades en els processos 1, 2,, 4 i 5. 6 (s) d) En funció de la mida dels ions, justifica si l energia reticular del fluorur sòdic serà més gran o més petita, en valor absolut, que la del clorur de sodi. Justifica la resposta. H sub (Na (s) ) H dis 2 ) U H º f de sodi. Les càrregues dels ions que formen les dues sals són les 29

7 Equilibri de compostos iònics 6. Tenint en compte que les forces d atracció entre ions depenen de la distància i del valor de les càrregues, explica la diferència de valors de l energia reticular dels elements de les taules següents: U R (kj/mol) 910 788 72 682 Red NaF NaCl NaBr NaI U R (kj/mol) 657 701 788 84 2.127 2.22 2.26 Red CsCl KCl NaCl LiCl SrCl 2 CaCl 2 MgCl 2 L energia reticular augmenta amb la càrrega i disminueix en augmentar el volum dels ions que formen el cristall. L energia reticular dels halurs de sodi disminueix a mesura dels ions. La càrrega dels metalls del grup 2, 2 + que la dels metalls alcalins, +1, per tant, la seva energia l energia augmenta del Sr al Mg en disminuir el volum dels ions. 7. Observa la figura 7.16 i classifica les substàncies següents en solubles, poc solubles o insolubles: hidròxid d estronci, clorur de mercuri (I), sulfat de bari, nitrat de liti, bromur de plom (II), sulfat de potassi, clorur d amoni, carbonat de sodi i acetat de plata. ; K 2 4 ; NH 4 2 2 4 2 8. Compara les diferents solubilitats dels sulfats del grup 2 (metalls alcalinoterris) i explica el perquè d aquestes diferències. i els de Sr i Ba, insolubles. A mesura que avancem en el grup, la solubilitat disminueix i augmenta el volum dels cations. 0

poc solubles SOLUCIONARI 9. Observa la figura 7.16 i digues quins d aquests compostos es dissolen en aigua: a) PbSO 4 b) AgI c) CaCO d) FeS e) AgNO f) Cu(OH) 2 10. Es dissolen en l aigua 0,67 g de sulfat de calci fins a obtenir 1 dm d una solució saturada d aquesta sal. Calcula el producte de solubilitat del sulfat de calci a 25 C. 4 (s) 2+ (aq) + 2] 4 (aq) 4 4 4 = 10 4 K ps = s 2 = 10 ) 2 = 2,4 10 11. La solubilitat del CaF 2 en aigua a 25 C és 2,05 10 4 mol L 1. Quin és el valor de la K ps a aquesta temperatura? 2 (s) 2+ (aq) + (aq) s = 10 4 K ps = [ 2+ ] [ ] 2 = s (2s) 2 = 4s =,4 10 11 12. Calcula la concentració de IO en una solució 0,05 M de Ag (I) i saturada amb AgIO. Dada: K ps = 10 8 (s) Ag + (aq) + (aq) K ps = [Ag + ] [ ] [Ag + ] = [ ] = K ps [Ag + ] = 10 8 10 2 = 6 10 7 mol L 1 1. La constant del producte de solubilitat del clorur de plom (II), PbCl 2, és 1,7 10 5 a 25 C. Quina és la solubilitat del PbCl 2 en aigua en aquesta temperatura? 5 1,7 10 = 4 s ; s = 2 (s) 2+ (aq) + (aq) K ps = [ 2+ ][ ] 2 = 4s 1,7 10 4 5 2 1 = 1,6 10 mol L 1 6 ( ) = = 4,25 10 1

7 Equilibri de compostos iònics 14. Calcula el nombre d ions clorur i el d ions plom (II) que hi ha en 1 cm d una solució saturada de clorur de plom (II). Dada: K ps (PbCl 2 ) = 1,7 10 5 2 (s) 2+ (aq) + (aq) K ps = [ 2+ ] ] 2 = 4s s = 1,6 10 2 1cm 2 1,6 10 2 mol 1.000cm 6,02 102 ions 1mol = 10 18 2+ 10 18 2+ 2 1 2+ = 15. El producte de solubilitat del bromur de plata a 25 C de temperatura és 4,6 10 1. Calcula els grams de AgBr que hi haurà dissolts en 500 ml de solució saturada de AgBr en aquesta temperatura. Dades: masses atòmiques: Na = 2; Ag = 108; Br = 80 AgBr (s) Ag + (aq) + Br (aq) K ps = [Ag + ] [Br ] = 4,6 10 1 = s 2 s = 6,78 10 7 6,78 10 7 mol AgBr 1.000 ml 187,7g 1mol = 6,6 10 grams 16. Calcula el producte de solubilitat del clorur de plom (II) si saps que la solubilitat en 100 ml d aigua a 20 C és de 0,99 g. Dades: masses atòmiques: Pb = 207,19; Cl = 5,5 2 (s) 2+ (aq) + (aq) s = 2 100mL 1mol 278g 1.000mL = 2 mol L 1 1L K ps = [ 2+ ] [ ] 2 = 4s = 4 10 2 ) = 1,7 10 4 2

poc solubles SOLUCIONARI 17. Calcula la solubilitat molar del BaSO 4 (K ps = 1,08 10 10) en: a) aigua b) Na 2 SO 4 0,001 M c) Na 2 SO 4 0,100 M 4 (s) Ba 2+ (aq) + 2 4 (aq) K ps = [Ba 2+ ] [ 2 4 ] = s 2 s= 108, 10 10 = 1,04 10 5 b) Suposem s la solubilitat del sulfat de bari en una solució 0,001 M de Na 2 4 ). La concentració d ions Ba 2+ s i la concentració s que provenen del sulfat de sodi). K ps = s (s + 10 ) = s 10 = 1,08 10 10 Suposem que s + 10, ja que els ions que provenen del sulfat de bari són molt pocs en comparació amb els que provenen de la sal soluble. 1,8 10 10 s = mol L 1 = 1,08 10 7 mol L 1 10 s = 1,8 10 10 10 1 = 1,08 10 18. El PbI 2 és molt poc soluble en aigua. Raona com varia la seva solubilitat en una solució que conté iodur de potassi. 2 (s) (aq) 2+ (aq) 19. Completa les equacions de les reaccions següents i indica si són reaccions de precipitació i, en aquest cas, quin és el producte insoluble: a) NaOH + MgCl 2 b) Na 2 CrO 4 + AgNO c) KNO + NH 4 Cl a) + 2 + 2 b) Na 2 4 + + Ag 2 4 + NH 4 + NH 4

7 Equilibri de compostos iònics 20. Una solució conté nitrat de calci i nitrat de bari amb una concentració 0,1 M de cada una d aquestes sals. S hi afegeix lentament sulfat de sodi: a) Quina sal precipitarà primer? b) Quina és la concentració d ions Ba 2+ en el moment que comença a precipitar el sulfat de calci? K ps (BaSO 4 ) = 1,1 10 10 4 (s) 2+ (aq) + 2 4 (aq) 4 (s) Ba 2+ (aq) + 2 4 (aq) K ps (BaSO 4 ) = 2,4 10 5 que comença a precipitar el sulfat de calci. K ps = [ 2+ ][ 2 4 ] [ 2 4 ] = 2,4 10 10 1 = 2,4 10 4 [Ba 2+ ] = 1,1 10 10 = 4,6 10 7 2,4 10 4 21. Una solució conté ions Pb 2+, Ba 2+ i Fe 2+. En afegir-hi NaCl (aq) s obté un precipitat blanc, A, que es filtra. A la solució filtrada s hi afegeix Na 2 S i s obté un precipitat B que es torna a filtrar. S afegeix Na 2 SO 4 a la solució i s obté un precipitat blanc C. Indica quines substàncies componen els precipitats anteriors. 2+ + Ba 2+ + 2+ 2 blanc A) Ba 2+ + 2+ S Ba 2+ 4 2 4 4

poc solubles SOLUCIONARI 22. Explica com es podrien dissoldre uns precipitats de les substàncies insolubles següents: a) CaF 2 (recorda que el HF és un àcid feble) b) FeCO c) Cu(OH) 2 amb un àcid fort. 2 (s) 2+ (aq) + (aq) + l equilibri 2 2+ (aq) + (aq) + i es formarà aigua. H + + H 2 2. Anomena els compostos següents: a) [PbCl 4 ] 2 b) [PtCl 2 (NH )] c) [CrCl 2 (H 2 O) 4 ] + d) [Zn(NH ) 2 ] Formula els compostos següents: a) Ió dicianoargentat (I) b) Ió hexaaquacobalt (II) c) Tetraclorplatinat (II) a) [ 2 ] b) [ 2 6 ] 2+ c) [ 4 ] 2 5

7 Equilibri de compostos iònics 24. Expressa per mitjà d equacions químiques els fets experimentals següents: a) El bromur d argent, compost insoluble en aigua, es dissol en una solució de cianur de potassi i s obté una solució que conté ions potassi i ions dicianoargentats. b) Els ions Au + reaccionen amb els ions CN i s obté l ió complex dicianoaurat (I). c) L hidròxid de coure (II), compost insoluble, es dissol en afegir-hi una solució d amoníac concentrat i s obtenen ions tetramminacoure (II) de color blau intens. d) Si a una solució aquosa que conté sulfat de ferro (II) s afegeixen unes gotes de solució de cianur de potassi, s obté un precipitat de cianur de ferro (II) de color terrós. El precipitat es dissol en cianur de potassi en excés i s obté una solució que conté ions potassi i ions d hexacianoferrat (II). a) AgBr (s) + (aq) 2K + (aq)+ [ 2 ] (aq) + Br (aq) b) Au + + [ 2 ] 2 + NH [ ) 4 ] 2+ 4 (aq) + (aq) 2 (s) + K 2 4 (aq) 2 + K + + [ 6 ] 4 25. Els productes de solubilitat del Fe(OH) 2 i el Fe (OH) són 1,8 10 15 i 6 10 8 respectivament. a) Escriu les expressions d aquests dos productes. b) Quin dels dos és el menys soluble? Explica n el motiu. a) K ps 2 = [ 2+ ] [ ] 2 K ps = [ + ] [ ] 26. Calcula la solubilitat molar del BaSO 4 (K ps = 1,08 10 10 ) en: a) Aigua. b) Na 2 SO 4 0,001 M. c) Na 2 SO 4 0,100 M. a) 4 (s) Ba 2+ (aq) + 2 4 (aq) K ps = [Ba 2+ ] [ 2 4 ] = s 2 s= 108, 10 10 = 1,04 10 5 6

poc solubles SOLUCIONARI b) Suposem s la solubilitat del sulfat de bari en una solució 0,001 M de Na 2 4 ). La concentració d ions Ba 2+ s i la concentració s que provenen del sulfat de sodi). K ps = s (s + 10 ) = s 10 = 1,08 10 10 Suposem que s + 10, ja que els ions que provenen del sulfat de bari són molt pocs en comparació amb els que provenen de la sal soluble. s = 1,8 10 10 10 mol L 1 = 1,08 10 7 mol L 1 1,8 10 10 s = = 1,08 10 10 1 27. Calcula la concentració de IO en una solució 0,05 M de Ag(I) i saturada amb AgIO (K ps = 10 8 ). (s) Ag + (aq) + (aq) K ps = [Ag + ] [ ] = 10 8 [ ] = 10 8 10 2 = 6 10 7 mol/l = 6 10 7 M 28. Calcula la solubilitat del Mg (OH) 2 en una solució de NaOH de ph = 12. Dada: K ps (Mg(OH) 2 ) = 5,61 10 12 [ ] = 10 2 mol/l ph == 14 ph = 14 12 = 2 K ps 2 = 10 12 = [Mg 2+ ] [ ] 2 [Mg 2+ ] = s [ ] = 2s + 10 2 l aproximem a 10 2, ja que 10 12 = s (10 2 ) 2 = s 10 4 s = 10 12 10 4 = 10 8 mol/l 7

7 Equilibri de compostos iònics 29. Calcula la solubilitat del Fe (OH) en una solució aquosa de ph = i en una de ph = 1,5. Dada: K ps Fe(OH) = 1,0 10 8 =. ph == 14 = ] = 10 11 mol/l [ + ] = s (s) + (aq) + (aq) K ps = [ + ] [ ] [ ] = s + 10 11 = 10 11 1 10 8 = s (10 11 ) s = 10 8 10 = 10 mol/l = ph == 14 =[ ] = 10 mol/l (s) + (aq) + (aq) K ps = [ + ] [ ] 1 10 8 = s (10 ) 8 10 0, 5 1 1 s = = 10 = =,16 10 mol/l 7, 5 10 10 0. Calcula la solubilitat de l oxalat de plata, Ag 2 C 2 O 4, en aigua. Dada: K ps = 5 10 12 Explica com varia la solubilitat amb la temperatura. Per què aquest compost és molt soluble en àcid nítric diluït, però no ho és en aigua? Ag 2 2 4 (s) 2Ag + (aq) + 2 2 4 (aq) K ps Ag 2 2 4 = [Ag + ] 2 2 2 4 ] = (2s) 2 s = 4s = 10 12 s= 125, 10 12 = 1,07 10 4 L efecte de la temperatura sobre la solubilitat depèn del signe (Vegeu l apartat 2.., de la pàgina 266 del llibre de text.) els ions H + s uneixen amb els ions oxalat i l equilibri es desplaça cap 8

poc solubles SOLUCIONARI 1. La constant del producte de solubilitat del Pb (OH) 2 és 4,2 10 5. Calcula la concentració molar de Pb 2+ en una solució saturada de Pb(OH) 2. 2 (s) 2+ (aq) + (aq) K ps = 4,2 10 = (s) (2s) 2 = 4s s = 10 ; s = 1 10 mol/l 2+ ] = 1 10 M 2. La constant del producte de solubilitat K ps del carbonat de plom (II) és 1,6 10 1. a) Escriu l expressió del producte de solubilitat del carbonat de plom (II). b) Determina la solubilitat (en g L 1 ) del carbonat de plom (II) en aigua. c) Determina la solubilitat (en g L 1 ) d aquesta sal en una solució 0,1 M de nitrat de plom (II). (s) 2+ (aq) + 2 (aq) K ps = 2+ ] 2 ] b) K ps = 2+ ] 2 ] = s 2 = 1,6 10 1 7 4 s= 4 10 mol/l 267 g = 1,07 10 g/l 1 mol 2+ del nitrat l anomenem s, la concentració d ions carbonat serà igual a s K ps = 2+ ] 2 ] = 0,1 s = 1,6 10 1 1 1, 6 10 s = = 1,6 10 0,1 12. La solubilitat del AgBr és de 7 10 7 M a 25 C. Calcula el producte de solubilitat d aquesta sal. K ps AgBr = [Ag + ] [Br ] K ps = s 2 = (7 10 7 ) 2 = 10 14 = 10 1 4. Una solució saturada d hidròxid de zinc té ph = 8,5. a) Quines són les concentracions dels ions hidròxid i zinc en aquesta solució? b) Troba el producte de solubilitat de l hidròxid de zinc. 9

7 Equilibri de compostos iònics c) Quina quantitat, en grams, d hidròxid de zinc dissolt hi ha en 200 cm de solució saturada? d) De quina manera es podria incrementar la solubilitat d aquest hidròxid? 2 (s) Zn 2+ (aq) + (aq) ph == 14 = ] = 10 mol/l = =,16 10 6 mol/l [ ] [ Zn 2+ OH 6 ] = = 1,58 10 M 2 b) K ps 2 = [Zn 2+ ] ] 2 = 10 6 (,16 10 6 ) 2 = c) 200 cm = 10 17 6 1 L 1, 58 10 mol 65, 4 g 1.000 cm 1 L 1 mol = 2, 06 10 6 g Zn(OH) 2 un àcid fort. 5. El producte de solubilitat d una sal en aigua: a) És una constant que només depèn de la temperatura. b) És una constant que depèn de la temperatura i el volum de la solució utilitzada. c) No és constant, ja que canvia si hi afegim una altra sal amb un ió comú. d) No és constant, ja que la solubilitat de la sal augmenta si hi posem més dissolvent. a) Sí b) No c) No d) No 6. A 25 C una solució saturada d hidròxid de calci té un ph = 12,5. a) Calcula la solubilitat de l hidròxid de calci a 25 C i expressa n el resultat en g dm. b) Calcula la K ps de l hidròxid de calci a 25 C. c) Explica com podries dissoldre un precipitat d hidròxid de calci. 40

poc solubles SOLUCIONARI 2 (s) 2+ (aq) + (aq) ph = = 14 = ] = 10 mol/l = = 2,24 10 2 mol/l 6 112, 10 mol 74g [ OH ] = 2s; s= = 0, 82 g/dm L 1mol b) K ps 2 = 2+ ] ] 2 = s (2s) 2 = 4s = 4 (1,12 10 2 ) = = 10 6 c) Afegint-hi un àcid fort. 7. Una solució saturada d hidròxid de bari té un ph de 1,. a) Calcula la constant del producte de solubilitat. b) Disposem d un litre de solució saturada que conté hidròxid de bari precipitat. Indica la massa d aquest compost que es dissol si hi afegim 250 ml d aigua. 2 s (s) Ba 2+ (aq) + (aq) a) ph == ] = 10 0,7 = 0,2M b) s = 0,1 M K ps = [Ba 2+ ] ] 2 = 0,1 (0,2) 2 = 4 10 Anomenem x 0,1 mol Ba(OH) 2+ x = 01, 1,250 L 2 2 171, g x= 0. 1250 0, 1= 2, 5 10 mol 2,5 10 mol = 4, 28 1 mol grams 8. La solubilitat del fluorur de bari, BaF 2, és de 1,0 g L 1 a 25 C. Calcula: a) El seu producte de solubilitat. b) La solubilitat molar en una solució aquosa 0,1 m de BaCl 2. a) K ps = [Ba 2+ ] ] 2 2(s) Ba 2+ (aq) + (aq) 1,0 g 1 mol s= = 7,4 10 M L 175, g K ps = 4 s = 4 (7,4 10 ) = 1,62 10 6 b) [Ba 2+ ] = 0,1 + s, l aproximem a 0,1 ja que el valor de s petit. K ps = [Ba 2+ ] ] 2 = 0,1 (2s ) 2 = 1,62 10 6 s = 2 10 mol/l 41

7 Equilibri de compostos iònics 9. El producte de solubilitat del sulfat de plom (II) és 1,6 10 8. a) Calcula la solubilitat del PbSO 4 en: Aigua pura. En una solució 0,1 M de Pb(NO ) 2. En una solució 0,01 M de Na 2 SO 4. b) Per què el sulfat de plom (II) és més soluble en aigua que en una solució que contingui ions Pb 2+ o SO 4 2? 4 (s) 2+ (aq) + 2 4 (aq) a) K ps = 2+ ] 2 4 ] = s 2 1,6 10 8 = s 2 s = 1,26 10 4 M Anomenem s ) 2. s i la concentració 2+ s que provenen del nitrat de plom). K ps = s (s + 10 1 ) = s 10 1 = 1,6 10 8 Suposem que s + 10 1 1, ja que els ions que provenen del sulfat de plom són molt pocs en comparació amb els que provenen de la sal soluble. 1,6 10 8 s = = 1,6 10 7 mol L 1 0,1 2 4 2 4 ] = 0,01 i la concentració dels ions plom s. K ps = s (s + 10 2 ) = s 10 2 = 1,6 10 8 s = 1,6 10 6 M 2+ 2 4 fa que l equilibri de solubilitat del sulfat 40. El clorur de magnesi és una sal soluble en aigua. Però si l aigua que utilitzem té caràcter bàsic, podem observar que hi apareix un precipitat. a) Justifica aquest fet i indica quina és l espècie que precipita. b) Calcula el producte de solubilitat de l espècie anterior sabent que el precipitat hi apareix quan es dissolen 1,5 g de clorur de magnesi en 250 cm d aigua a ph = 9. a) b) 2 1 mol = 10 2 M 42

poc solubles SOLUCIONARI [Mg 2+ ] = 10 2 M ph == 14 = ] = 10 2 Mg 2+ + K ps = [Mg 2+ ] ] 2 = 10 2 10 10 = 10 12 41. Explica si la quantitat de Fe(OH) en equilibri amb la seva solució saturada augmentarà o disminuirà en les condicions següents. a) Per addició d una solució aquosa de KOH. b) Per addició d una solució aquosa de HCl. c) Per addició d una solució aquosa de FeCl. (s) + (aq) + (aq) a), l equilibri b) disminueix + procedents de l àcid. c) +, l equilibri 42. Quina massa de BaF 2 es dissoldrà en 50 ml d una solució 0,20 M en Ba 2+. Dada: K ps del BaF 2 = 2,4 10 5 2 (s) Ba 2+ (aq) + (aq) K ps = [Ba 2+ ] ] 2 = 4s 2,4 10 = 4s s = 1,8 10 2 mol/l = 1,8g 10 2 mol 1.000 ml 1 mol = 4. El producte de solubilitat a 25 C del bromur d argent és 15,0 10 1. a) Calcula la solubilitat del clorur d argent en aigua pura, a 25 C. b) Calcula la solubilitat d aquesta sal en una solució 0,01 mol dm de clorur de potassi. c) Compara tots resultats i treu-ne les conclusions pertinents. a) K ps = [Ag + ] [Br ] = s 2 AgBr (s) Ag + (aq) + Br (aq) 10 1 = s 2 s = 7,07 10 7 mol/l b) KBr (s) Br (aq) + K + (aq) 4

7 Equilibri de compostos iònics d ions Br que provenen del bromur d argent es considera negligible. Anomenem s la nova solubilitat. 10 1 = s 10 2 s = 10 11 mol/l c) La solubilitat del bromur de plata disminueix en presència de bromur de potassi en augmentar la concentració d ions Br presents en la solució. 44. Es formarà precipitat de PbI 2 en mesclar volums iguals d una solució 2 10 M en Pb(NO ) 2 i una altra que és 2 10 M en NaI? ) 2 2+ + Na + + 2+ ] = ] = 2 10 M Si suposem els volums additius, les concentracions dels ions disminuiran a la meitat quan fem la barreja de les dues solucions. 2+ ] = ] = 1 10 M K ps = 2+ ] ] 2 = 7,1 10 Q ps = (1 10 ) = 10 No precipitarà, ja que el valor de la Q ps de solubilitat. 45. El producte de solubilitat del cromat de plata és 1,9 10 12. Calcula la concentració mínima necessària d ions Ag + perquè comenci a precipitar el cromat de plata en una solució 0,1 M de cromat de potassi. K 2 4 2K + + 2 4 Ag 2 4 2Ag + + 2 4 K ps = [Ag + ] 2 2 4 ] = 10 12 K ps = [Ag + ] 2 0,1 = 10 12 [Ag + ] = 4,6 10 6 M 46. Indica si precipitarà el CaSO 4 si mesclem una solució 10 M d ions Ca 2+ amb una altra d igual volum 10 M d ions SO 4 2 a 25 C. Dada: K ps = 2 10 5 2+ ] = 2 4 ] = 10 Q ps = 2+ ] 2 4 ] = 10 ) 2 = 10 7 No precipitarà, ja que la Q ps K ps. 44

poc solubles SOLUCIONARI 47. S evaporen 250 cm de solució saturada de sulfat de calci, i se n obté un residu sòlid de 207 mg. a) Calcula la solubilitat de la sal en mol dm. b) Calcula la constant del producte de solubilitat del sulfat de calci. c) Determina si precipitarà o no sulfat de calci en barrejar 50 cm de nitrat de calci 0,001 M i 50 cm de sulfat de sodi 0,01 M. 207mg CaSO4 1g 1mol a) s= 0,250 L 1.000 mg 16 g = 6,08 10 M 4 (s) 2+ (aq) 2 4 (aq) K ps 4 = 2+ ] 2 4 ] = s 2 = ) 2 = c) 50cm 2+ 10 mol Ca 1.000 cm 50cm 5 = 5 10 molca 2+ 2 2 4 10 mol SO 1.000 cm 4 2 2 = 5 10 molso 4 2 5 10 [SO 4 ] = = 5 10 M 0,1L 5 2+ 5 10 4 [Ca ] = = 5 10 M 0,1L Q ps = 10 7 = 10 6 K ps =,7 10 Q ps < K ps no precipita. 48. El iodur de plom (II) és una sal de color groc, força insoluble en aigua freda, que es pot obtenir barrejant solucions de nitrat de plom (II) i iodur de potassi. a) Escriu la reacció de precipitació que hi té lloc. b) Si barregem 1 L de solució 0,1 M de nitrat de plom (II) amb 1 L de solució 0,1 M de iodur de potassi, calcula la quantitat en grams de iodur de plom (II) que s obtindrà (suposant que és totalment insoluble). c) Explica quin procediment seguiries al laboratori per preparar les solucions anteriors a partir dels productes sòlids i per separar el precipitat format. ) 2 (aq) + (aq) (aq) + 2 ) 2 1L 0,1 M 45

7 Equilibri de compostos iònics 1 mol PbI 461 g PbI 0,1 mol KI= 2 mol KI 1 mol PbI 2 2 2 = 2 g PbI 0,1 mol 1g 1LPb(NO ) 2 =,1g 1L 1mol 0,1 mol 166 g 1Kl = 16,6 g 1 L 1 mol dins d un vas de precipitats d 1 L. A continuació es dissol amb amb una vareta de vidre, el volum d aigua ha de ser aproximadament uns ¾ de litre. Amb l ajut d un embut s aboca la solució dins d un matràs 2 49. Una solució té una concentració 1,0 10 5 mol dm en ions bari i 2,0 10 mol dm en ions calci. Si hi afegim a poc a poc sulfat de sodi, indica: a) Quina concentració de sulfat hi haurà en el moment en què comenci la precipitació del primer ió i quin serà aquest? b) Quina serà la concentració de l ió que ha precipitat en primer lloc quan comenci a precipitar el segon ió? Dades: K ps (BaSO 4 ) = 1,1 10 10 ; K ps (CaSO 4 ) = 2,4 10 5 a) [Ba 2+ ] = 1,0 10 M 2+ ] = 2 10 M cada un dels ions per iniciar la precipitació. 2+ 4 ( s) ( aq 2 ) 4 ( aq) BaSO Ba + SO 2 [SO 4 ] = 1, 1 10 1, 0 10 10 5 = 5 1 1,1 10 mol L 2+ 4 ( s) ( aq 2 ) 4 ( aq) CaSO Ca + SO 2 [SO 4 ] = 2, 4 10 2 10 5 = 2 1 1,2 10 mol L 46

poc solubles SOLUCIONARI 10 2+ 9 b) 1, 1 10 [Ba ] = = 9,16 10 2 1, 2 10 50. A 1.000 cm d una solució de carbonat de sodi 0,001 mol dm, s hi afegeix gota a gota una solució de clorur de bari de concentració 0,001 mol dm. Quan se n hi han afegit 8,2 cm, s observa l aparició d un precipitat. a) Escriu la reacció de precipitació que té lloc i indica el producte que precipita. b) Calcula el producte de solubilitat del precipitat format. c) Justifica per què el precipitat format es torna a dissoldre si s afegeix àcid clorhídric a la solució. Ba 1.000 cm 10 M Na 2 8,2 cm 10 2 a) Na 2 + 2 + (s) Ba 2+ (aq) + 2 (aq) 2+ = 8,2cm M K ps (s) = [Ba 2+ ] 2 ] 2+ 10 mol Ba 1.000 cm 1,0082L = 6 8,2 10 mol 1,0082 L 2 10 molna2co [CO ] = = 9,92 1,0082 L K ps = 8,06 10 6 = 8,1 10 mol L 4 1 10 mol L 2 + 2H + = H 2 L equilibri es desplaça cap a la dissolució de la sal, per compensar aquesta disminució. 1 51. Una solució és 0,1 M en nitrat d estronci i 0,050 M en nitrat de calci. S afegeix Na 2 CO sòlid a la solució. a) Quin carbonat precipitarà primer? Quina és la concentració de carbonat en aquest moment? b) Quina és la concentració d estronci en la solució quan es comença a formar el carbonat càlcic? 47

7 Equilibri de compostos iònics Dades: K ps (SrCO ) = 2 10 8 ; K ps (CaCO ) = 6 10 7 ) 2 ) 2 a) S afegeix Na 2 K ps = [Sr 2+ ] 2 ] = 8 2 ] = 2 10 8 10 1 = 2 10 7 mol L 1 K ps = 2+ ] 2 ] = 7 2 ] = 6 10 7 = 1,2 10 mol L 1 que la del carbonat de calci. 8 b) [Sr 2+ K ] ps 2 10 = = = 1,6 10 5 5 12, 10 12, 10 52. S addiciona gota a gota una solució de KIO a una solució que és 0,04 M en Ag (I) i 0,05 M en Ba (II). Sabent que K ps AgIO = 10 8 i K ps Ba(IO ) 2 = 1,6 10 9, calcula: a) El iodat que precipitarà primer. b) La concentració del catió que forma el iodat més insoluble quan comença a precipitar el més soluble. 0,04 M en Ag + 2+ per saturar cada una de les solucions. [IO ] = 10 8 = 7,5 10 mol L 0, 04 16, 10 [IO ] = 0, 05 7 1 9 8 1 9 b) [Ba 2+ 16, 10 ] = = 2,1 10 mol 7 7, 5 10 =,2 10 mol L L 1 48

poc solubles SOLUCIONARI 5. Se suposa que es mesclen 50 ml de NaCl 2 M amb 50 ml de AgNO 0,02 M. a) Quants grams de AgCl precipitaran? b) Quina concentració de Ag + quedarà a la solució després del precipitat? 0,02 M 2mol NaCl a) 50mL 1.000 ml 0,02 mol AgNO 50mL 1.000 ml 1mol Cl = 1mol NaCl 1 10 mol Cl + 1molAg 1molAgNO K ps = ] [Ag + ] = s 2 = 1,8 10 10 s = 1,4 10 5 1,4 10 molagcl 100 ml 1.000 ml + = 10 mol Ag 6 = 1,4 10 10 mols d ions Ag + 6 mols d ions Ag + de la solució saturada = 10 4 mols que precipitaran. 10 4 14 1 mol 4 10 9,98 10 b) + 6 [Ag ] = = 2 10 mol/l 0,1L = 0,142 grams. 54. S afegeix cromat de potassi a una solució que conté una concentració 1,0 10 M de BaCl 2 i la mateixa concentració de SrCl 2. a) Escriu les equacions químiques que tindran lloc. b) Quina sal precipitarà primer? Justifica-ho. c) Calcula la concentració d ió cromat en el moment que comença a precipitar la primera sal. d) Raona si s aconseguirà una bona separació. Dades: K ps (cromat de bari) = 2,1 10 10 ; K ps (cromat d estronci) = 2 10 5 2 4 (aq) + Ba 2+ (aq) 4 2 4 (aq) + Sr 2+ (aq) 4 [Ba 2+ ] = 1,0 10 = [Sr 2+ ] K ps 2 4 ] = 2,1 10 10 1,0 10 = 2,1 10 7 M 49

7 Equilibri de compostos iònics poc solubles d) Al moment en què comenci a precipitar el cromat d estronci, 2 4 2 10 ] = 1,0 10 = 2 10 2 M [Ba 2+ 2,1 10 10 ] = = 10 8 M 2 10 2 K ps = s 2 ; s = 10, per tant, com que la concentració d ions Ba 2+ en el moment en què comença a precipitar tot el cromat de bari i s aconseguirà una bona separació. 55. En la fluoració de l aigua potable, la concentració dels ions fluorur és aproximadament de 5 10 5 M. Creus que es pot produir la precipitació de CaF 2 en una aigua dura en la qual la concentració d ions Ca 2+ és de 10 4 M? Q ps = 2+ ] ] 2 = 10 4 10 ) 2 = 10 1 K ps 10 10 que la Q ps, no precipitarà. 50