7 equilibri de compostos iònics poc solublespoudeciencia.net/2btxq/problemes i solucions -...

Equilibri de compostos iònics poc solubles

7

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.

PRESENTACIÓ

325

326

7 Equilibri de compostos iònics poc solubles

que el determinen.

reticular i l’entalpia d’hidratació dels ions.

de solubilitat Kps.

mitjançant reaccions àcid-base i de formació de complexos.

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.

CONTINGUTS

COMPETÈNCIES ESPECÍFIQUES DE LA UNITAT

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.

OBJECTIUS

327

PROGRAMACIÓ D'AULA


Competència en el coneixement i la interacció amb el món.

Competència en gestió i tractament de la informació i competència digital,

de coneixement químic, així com lectura comprensiva de textos i la recerca d’informació

impliquen una connexió necessària amb les llengües.

amb la Biologia.

3, que es produeixen

ambient.

entre partícules que intervenen en processos de dissolució.

CONTRIBUCIÓ A LES COMPETÈNCIES GENERALS DEL BATXILLERAT

CONNEXIONS AMB ALTRES MATÈRIES DE BATXILLERAT

partícules (ions o molècules).

Kps a partir dels valors de la solubilitat.

CRITERIS D’AVALUACIÓ

328

7

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) C4H10, d) BeCl2.

4H10

2

2. La solubilitat del I2 en tetraclorur de carboni a 10 °C és de 3 g

per cada 100 g de dissolvent. La solubilitat del I2 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 I2 i el tetraclorur,

i entre el I2 i l’aigua.

b) Es dissol el CCl4 en aigua? Per què?

c) Una solució de I2 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.

3. 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.


329

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:

∆Hof (LiF) = −594,1 kJ/mol

EI (Li) = 520 kJ/mol

∆Hsub (Li) = 155,2 kJ/mol

∆Hdis (F2 (g)) = 150,6 kJ/mol

∆H f

= ]

2 (g) + Li(s) (s)

2 (g) + Li(g)

∆Hsub(Li) =

=

2 (g)) = ]333kJ/mol

(g) + Li(g) ]

(g) + Li+(g)

AE (F(g)) = −333 kJ/mol

U = ∆H f − ∆Hsub − ½ ∆Hdis − − =

= − − −

1—2

⋅ − + 333 = ]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 3.

b) Digues quines energies estan

implicades en els processos

4, 5 i 6.

Na(s) + 2 (g) (s)

Na(g) (g)

2

6

1

4 3

Na+(g)

]

(g)

c) Justifica si són positives o negatives les energies implicades

en els processos 1, 2, 3, 4 i 5.

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.

(Prova de selectivitat real)

∆Hsub (Na(s))

∆Hdis 2)

U

∆H ºf

de sodi. Les càrregues dels ions que formen les dues sals són les


∆Hdis 2 (g)) =

U

330

7

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:

UR (kJ/mol) −910 −788 −732 −682

Red NaF NaCl NaBr NaI

UR (kJ/mol) −657 −701 −788 −834 −2.127 −2.223 −2.326

Red CsCl KCl NaCl LiCl SrCl2 CaCl2 MgCl2


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.

3; K2 4; NH4 2 3

2

4 3 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.


331

SOLUCIONARI

9. Observa la figura 7.16 i digues quins d’aquests compostos es dissolen

en aigua:

a) PbSO4 b) AgI c) CaCO3

d) FeS e) AgNO3 f) Cu(OH)2

3

10. Es dissolen en l’aigua 0,67 g de sulfat de calci fins a obtenir 1 dm3

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)

34 ⋅

4

4

= ⋅ 10−34

Kps = s2 = ⋅ 10−3)2 = 2,4 ⋅ 10−

11. La solubilitat del CaF2 en aigua a 25 °C és 2,05 ⋅ 10−4 mol ⋅ L−1. Quin

és el valor de la Kps a aquesta temperatura?

2 (s) →←2+

(aq) +−

(aq)

s = ⋅ 10−4

Kps = [ 2+] ⋅ [ −]2 = s (2s)2 = 4s3 = 3,4 ⋅ 10−11

12. Calcula la concentració de IO3− en una solució 0,05 M de Ag (I) i saturada

amb AgIO3.

Dada: Kps = 3 ⋅ 10−8

3 (s) →← Ag+(aq) +

−3 (aq)

Kps = [Ag+] ⋅ [ −3]

[Ag+] =

[ −3] =

Kps

[Ag+] =

3 ⋅ 10−8

⋅ 10−2 = 6 ⋅ 10−7mol ⋅ L−1

13. La constant del producte de solubilitat del clorur de plom (II), PbCl2,

és 1,7 ⋅ 10−5 a 25 °C . Quina és la solubilitat del PbCl2 en aigua

en aquesta temperatura?

2 (s) →←2+

(aq) +−

(aq)

Kps = [ 2+] [ −]2 = 4s3

1,7 10 4 ;1,7 10

4,25 10–5 3–5

–6⋅ = =⋅

= ⋅( )s s 4

3

1

3 ==

= ⋅ ⋅1,6 10 mol L–2 –1


332

7

14. Calcula el nombre d’ions clorur i el d’ions plom (II) que hi ha en 1 cm3

d’una solució saturada de clorur de plom (II).

Dada: Kps (PbCl2) = 1,7 ⋅ 10−5

2 (s) →←2+

(aq) +−

(aq)

Kps = [ 2+] ⋅ −]2 = 4s3 s = 1,6 ⋅ 10−2

1cm32 ⋅

1,6 ⋅ 10−2 mol

1.000cm3 ⋅

6,02 ⋅ 1023 ions

1mol = ⋅ 1018 2+

⋅ 1018 2+ ⋅ 2 −

1 2+ = −

15. El producte de solubilitat del bromur de plata a 25 °C de temperatura

és 4,6 ⋅ 10−13. Calcula els grams de AgBr que hi haurà dissolts

en 500 mL de solució saturada de AgBr en aquesta temperatura.

Dades: masses atòmiques: Na = 23; Ag = 108; Br = 80


AgBr(s) →← Ag+

(aq) + Br−(aq)

Kps = [Ag+] ⋅ [Br–] = 4,6 ⋅ 10−13 = s2

s = 6,78 ⋅ 10−7

⋅ 6,78 ⋅ 10−7 mol AgBr

1.000ml ⋅

187,7g

1mol = 6,36 ⋅ 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 = 35,5


2 (s) →←

2+(aq) +

– (aq)

s = 2

100mL ⋅

1mol

278g ⋅

1.000mL

1L = −2 mol ⋅ L−1

Kps = [ 2+] ⋅ [ −]2 = 4s3 = 4 ⋅ ⋅ 10−2)3 = 1,7 ⋅ 10−4


333

SOLUCIONARI

17. Calcula la solubilitat molar del BaSO4 (Kps = 1,08 ⋅ 10−10) en:

a) aigua b) Na2SO4 0,001 M c) Na2SO4 0,100 M

4 (s) ⇆ Ba2+(aq) + 2

4−

(aq)

Kps = [Ba2+] ⋅ [ 24

−] = s2

s = ⋅ =

−1 08 10 10, 1,04 · 10–5

b) Suposem s’ la solubilitat del sulfat de bari en una solució

0,001 M de Na2 4).

La concentració d’ions Ba2+ s’ i la concentració

s

que provenen del sulfat de sodi).

Kps = s’ ⋅ (s’ + 10−3) = s’ ⋅ 10−3 = 1,08 ⋅ 10−10

Suposem que s’ + 10−3 −3, 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

10−3 mol ⋅ L−1 = 1,08 ⋅ 10−7mol ⋅ L−1

s’ = 1,8 ⋅ 10−10

10−1 = 1,08 ⋅ 10−

18. El PbI2 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 + MgCl2 b) Na2CrO4 + AgNO3 c) KNO3 + NH4Cl

a) + 2 → + 2↓

b) Na2 4 + 3 → 3 + Ag2 4↓

3 + NH4 → + NH4 3


334

7

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 Ba2+ en el moment que comença

a precipitar el sulfat de calci?

Kps (BaSO4) = 1,1 ⋅ 10−10 Kps (BaSO4) = 2,4 ⋅ 10−5

4 (s) ⇆ 2+

(aq) + 24

−(aq)

4 (s) ⇆ Ba2+(aq) + 2

4−

(aq)

que comença a precipitar el sulfat de calci.

Kps = [ 2+] [ 24

−]

[ 24

−] = 2,4 ⋅ 10−

10−1 = 2,4 ⋅ 10−4

[Ba2+] = 1,1 ⋅ 10−10

2,4 ⋅ 10−4 = 4,6 ⋅ 10−7

21. Una solució conté ions Pb2+, Ba2+ i Fe2+. En afegir-hi NaCl(aq) s’obté

un precipitat blanc, A, que es filtra. A la solució filtrada s’hi afegeix Na2S

i s’obté un precipitat B que es torna a filtrar. S’afegeix Na2SO4 a la solució

i s’obté un precipitat blanc C. Indica quines substàncies componen els

precipitats anteriors.

Ba2+ + 2+

42−

S−

−

Ba2+

2

blanc A)

4

2+ + Ba2+ + 2+


335

SOLUCIONARI

22. Explica com es podrien dissoldre uns precipitats de les substàncies

insolubles següents:

a) CaF2 (recorda que el HF és un àcid feble)

b) FeCO3

c) Cu(OH)2

amb un àcid fort.

2 (s) →← 2+

(aq) +−

(aq)

3+ −

− l’equilibri

2 →← 2+

(aq) +−

(aq)

3+ − i es formarà

aigua.

H3+ + − → H2

23. Anomena els compostos següents:

a) [PbCl4]2−

b) [PtCl2(NH3)]

c) [CrCl2(H2O)4]+

d) [Zn(NH3)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−


336

7

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 + NH3 → [ 3)4]2+

4 (aq) + (aq) → 2 (s) + K2 4 (aq)

2 + → K+ + [ 6]4−

25. Els productes de solubilitat del Fe(OH)2 i el Fe (OH)3 són

1,8 ⋅ 10−15 i 6 ⋅ 10−38 respectivament.

a) Escriu les expressions d’aquests dos productes.

b) Quin dels dos és el menys soluble? Explica’n el motiu.

a) Kps 2 = [ 2+] ⋅ [ −]2

Kps 3 = [ 3+] ⋅ [ −]3

26. Calcula la solubilitat molar del BaSO4 (Kps = 1,08 ⋅ 10−10) en:

a) Aigua.

b) Na2SO4 0,001 M.

c) Na2SO4 0,100 M.

4 (s) ⇆ Ba2+(aq) + 2

4−

(aq)

a)

Kps = [Ba2+] ⋅ [ 24

−] = s2

s = ⋅ =

−1 08 10 10, 1,04 · 10–5


337

SOLUCIONARI

b) Suposem s’ la solubilitat del sulfat de bari en una solució

0,001 M de Na2 4).

La concentració d’ions Ba2+ s’ i la concentració

s

que provenen del sulfat de sodi).

Kps = s’ ⋅ (s’ + 10−3) = s’ ⋅ 10−3 = 1,08 ⋅ 10−10

Suposem que s’ + 10−3 −3, 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

10−3 mol ⋅ L−1 = 1,08 ⋅ 10−7mol ⋅ L−1

s’ = 1,8 ⋅ 10−10

10−1 = 1,08 ⋅ 10−

27. Calcula la concentració de IO3− en una solució 0,05 M de Ag(I)

i saturada amb AgIO3 (Kps = 3 ⋅ 10−8).

3 (s) →← Ag+

(aq) +−3 (aq)

Kps 3 = [Ag+] ⋅ [ −3 ] = 3 ⋅ 10−8

[ −3 ] =

3 ⋅ 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: Kps (Mg(OH)2) = 5,61 ⋅ 10−12


pH = = 14 − pH = 14 − 12 = 2

[ −] = 10−2mol/L

Kps 2 = ⋅ 10−12 = [Mg2+] ⋅ [ −]2

[Mg2+] = 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


338

7

29. Calcula la solubilitat del Fe (OH)3 en una solució aquosa de pH = 3

i en una de pH = 1,5.

Dada: Kps Fe(OH)3 = 1,0 ⋅ 10−38

= 3.

pH = = 14 − 3 = −] = 10−11mol/L

3 (s) →← 3+

(aq) +−

(aq)

Kps 3 = [ 3+] ⋅ [ −]3

[ 3+] = s’ [ −] = 3s’ + 10−11 = 10−11

−

1 ⋅ 10−38 = s’(10−11)3

s’ = 10−38

10−33 = 10− mol/L

=

pH = = 14 − = [ −] = 10− mol/L

3 (s) →← 3+

(aq) +−

(aq)

Kps 3 = [ 3+] ⋅ [ −]3

1 ⋅ 10−38 = s’(10− )3

s ’ 3,16 · 10 mol–1= = = =

−

−

−10

1010

1

10

38

37 5

0 5

,

, //L

30. Calcula la solubilitat de l’oxalat de plata, Ag2C2O4, en aigua.

Dada: Kps = 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?

Ag2 2 4 (s) →← 2Ag+(aq) + 2

24

− (aq)

Kps Ag2 2 4 = [Ag+]2 ⋅ 224

−] = (2s)2 ⋅ s = 4s3 = ⋅ 10−12

s = ⋅ =−1 25 10 123 , 1,07 · 10–4

L’efecte de la temperatura sobre la solubilitat depèn del signe

(Vegeu l’apartat 2.3., de la pàgina 266 del llibre de text.)

els ions H3+ s’uneixen amb els ions oxalat i l’equilibri es desplaça cap


339

SOLUCIONARI

31. La constant del producte de solubilitat del Pb (OH)2 és 4,2 ⋅ 10−5.

Calcula la concentració molar de Pb2+ en una solució saturada

de Pb(OH)2.

2 (s) →← 2+

(aq) +−

(aq)

Kps = 4,2 ⋅ 10− = (s) ⋅ (2s)2 = 4s3

s3 = ⋅ 10− ; s = 1 ⋅ 10− mol/L

2+] = 1 ⋅ 10− M

32. La constant del producte de solubilitat Kps del carbonat de plom (II)

és 1,6 ⋅ 10−13.

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).


3 (s) →← 2+

(aq) +23– (aq)

Kps 3 =2+] ⋅ 2

3– ]

b) Kps 3 =2+] ⋅ 2

3– ] = s2 = 1,6 ⋅ 10−13

s = ⋅ =4 10–7 –4mol/L ·267 g

1 mol1,07 · 10 g/L

2+

del nitrat l’anomenem s’, la concentració d’ions carbonat serà igual

a s

Kps 3 =2+] ⋅ 2

3– ] = 0,1 ⋅ s’ = 1,6 ⋅ 10−13

s ’ = =1 6, · 10

0,11,6 · 10

–13–12

33. La solubilitat del AgBr és de 7 ⋅ 10−7 M a 25 °C. Calcula el producte

de solubilitat d’aquesta sal.

Kps AgBr = [Ag+] ⋅ [Br −]

Kps = s2 = (7 ⋅ 10−7)2 = ⋅ 10−14 = ⋅ 10−13

34. 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.


340

7

c) Quina quantitat, en grams, d’hidròxid de zinc dissolt hi ha en 200 cm3 de solució saturada?

d) De quina manera es podria incrementar la solubilitat d’aquest hidròxid?


2 (s) →← Zn2+(aq) +

−(aq)

pH = = 14 − = −] = 10− mol/L =

= 3,16 ⋅ 10–6 mol/L

[ ][ ]

ZnOH

21,58 · 10 M

––62+

= =

b) Kps 2 = [Zn2+] ⋅ −]2 = ⋅ 10−6 ⋅ (3,16 ⋅ 10−6)2 =

= ⋅ 10−17

c) 2001 1 58 10

1

65 43

3

6

cmL

1.000cm

mol

L

g

1 m⋅ ⋅

⋅

⋅

− ,

,

oolg Zn(OH= ⋅

−2 06 10 62, )

un àcid fort.

35. 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.(Prova de selectivitat real)

a) Sí

b) No

c) No

d) No

36. A 25 °C una solució saturada d’hidròxid de calci té un pH = 12,35.

a) Calcula la solubilitat de l’hidròxid de calci a 25 °C i expressa’n el resultat en g ⋅ dm−3.

b) Calcula la Kps de l’hidròxid de calci a 25 °C.

c) Explica com podries dissoldre un precipitat d’hidròxid de calci.



341

SOLUCIONARI

2 (s) →← 2+

(aq) +−

(aq)

pH = = 14 − = −] = 10− mol/L =

= 2,24 ⋅ 10−2 mol/L

[ ],

, OH ;mol

L

g

1 molg/d−

−

= =

⋅

⋅ =2112 10 74

0 826

s s mm3

b) Kps 2 =2+] ⋅ −]2 = s ⋅ (2s)2 = 4s3 = 4 ⋅ (1,12 ⋅ 10−2)3 =

= ⋅ 10−6

c) Afegint-hi un àcid fort.

37. Una solució saturada d’hidròxid de bari té un pH de 13,3. 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) ⇆ Ba2+(aq) + −

(aq)

a) pH = = −] = 10−0,7 = 0,2M

Kps = [Ba2+] ⋅ −]2 = 0,1 ⋅ (0,2)2 = 4 ⋅ 10−3

b) s = 0,1 M

Anomenem x

0,1 mol Ba(OH)

1,250 L

2 ,

+=

x0 1

x = = ⋅ ⋅− −0 1250 0 1 2 5 10 102 2. – , , mol 2,5 mool

171,3 g

1 molgrams⋅ = 4 28,

38. La solubilitat del fluorur de bari, BaF2, és de 1,30 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 BaCl2.

2(s) ⇆ Ba2+(aq) + −

(aq)

a) Kps = [Ba2+] ⋅ −]2

s = ⋅ = ⋅−

1,30 g

L

1 mol

175,3 g7,4 M

10 3

Kps = 4 ⋅ s3 = 4 ⋅ (7,4 ⋅ 10−3)3 = 1,62 ⋅ 10−6

b) [Ba2+] = 0,1 + s’, l’aproximem a 0,1 ja que el valor de s

petit.

Kps = [Ba2+] ⋅ −]2 = 0,1 ⋅ (2s’)2 = 1,62 ⋅ 10−6

s’ = 2 ⋅ 10−3 mol/L


342

7

39. El producte de solubilitat del sulfat de plom (II) és 1,6 ⋅ 10−8.

a) Calcula la solubilitat del PbSO4 en:

– Aigua pura.

– En una solució 0,1 M de Pb(NO3)2.

– En una solució 0,01 M de Na2SO4.

b) Per què el sulfat de plom (II) és més soluble en aigua que en una

solució que contingui ions Pb2+ o SO42−?

4 (s) →← 2+

(aq) +24– (aq)

a) Kps =2+] ⋅ 2

4−] = s2

1,6 ⋅ 10−8 = s2 s = 1,26 ⋅ 10−4 M

Anomenem s

3)2.

s’ i la concentració 2+ s

que provenen del nitrat de plom).

Kps = 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.

s’ = 1,6 ⋅ 10−8

0,1 = 1,6 ⋅ 10−7 mol ⋅ L−1

2 424

−] = 0,01

i la concentració dels ions plom s’.

Kps = 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 1,35 g de clorur

de magnesi en 250 cm3 d’aigua a pH = 9.


a) −

b) ⋅ 2 ⋅

1 mol = ⋅ 10−2 M


343

SOLUCIONARI

[Mg2+] = ⋅ 10−2 M

pH = = 14 − = −] = 10−

2 →← Mg2+ + −

Kps = [Mg2+] ⋅ −]2 = ⋅ 10−2 ⋅ 10−10 = ⋅ 10−12

41. Explica si la quantitat de Fe(OH)3 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 FeCl3.

3 (s) ⇆ 3+

(aq) + −(aq)

a) −, l’equilibri

b) − disminueix + procedents de l’àcid.

c) 3+, l’equilibri

42. Quina massa de BaF2 es dissoldrà en 50 mL d’una solució

0,20 M en Ba2+.

Dada: Kps del BaF2 = 2,4 ⋅ 10−5

2 (s) →← Ba2+(aq) +

−(aq)

Kps = [Ba2+] ⋅ −]2 = 4s3

2,4 ⋅ 10− = 4s3 s = 1,8 ⋅ 10−2 mol/L

= 1,8g ⋅ 10−2 mol

1.000 mL ⋅

1 mol =

43. El producte de solubilitat a 25 °C del bromur d’argent és 15,0 · 10−13.

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−3

de clorur de potassi.

c) Compara tots resultats i treu-ne les conclusions pertinents.

AgBr(s) →← Ag+(aq) + Br−

(aq)

a) Kps = [Ag+] ⋅ [Br−] = s2

⋅ 10−13 = s2 s = 7,07 ⋅ 10−7 mol/L

b) KBr(s) → Br−(aq) + K+

(aq)


344

7

d’ions Br−

que provenen del bromur d’argent es considera negligible.

Anomenem s’ la nova solubilitat.

⋅ 10−13 = s’⋅ 10−2

s’= ⋅ 10−11mol/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 PbI2 en mesclar volums iguals d’una solució

2 ⋅ 10−3 M en Pb(NO3)2 i una altra que és 2 ⋅ 10−3 M en NaI?

3)2 →2+ + −

3

→ Na+ + −

2+] = −] = 2 ⋅ 10−3 M

Si suposem els volums additius, les concentracions dels ions

disminuiran a la meitat quan fem la barreja de les dues solucions. 2+] = −] = 1 ⋅ 10−3 M

Kps =2+] ⋅ −]2 = 7,1 ⋅ 10−

Qps = (1 ⋅ 10−3)3 = 10−

No precipitarà, ja que el valor de la Qps

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.

K2 4 → 2K+ + 24

−

Ag2 4 →← 2Ag+ + 24

−

Kps = [Ag+]2 ⋅ 24

−] = ⋅ 10−12

Kps = [Ag+]2 ⋅ 0,1 = ⋅ 10−12

[Ag+] = 4,36 ⋅ 10−6 M

46. Indica si precipitarà el CaSO4 si mesclem una solució 10−3 M

d’ions Ca2+ amb una altra d’igual volum 10−3 M d’ions SO42− a 25 °C.

Dada: Kps = 2 ⋅ 10−5

2+] = 24

−] = ⋅ 10−3

Qps =2+] ⋅ 2

4−] = ⋅ 10−3)2 = ⋅ 10−7

No precipitarà, ja que la Qps Kps.


345

SOLUCIONARI

47. S’evaporen 250 cm3 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−3.

b) Calcula la constant del producte de solubilitat del sulfat de calci.

c) Determina si precipitarà o no sulfat de calci en barrejar 50 cm3

de nitrat de calci 0,001 M i 50 cm3 de sulfat de sodi 0,01 M.


a) s = ⋅ ⋅

207mg CaSO

0,250 L

1 g

1.000 mg

1 mol

136 g

4

= 6,08 · 10 M–3

4 (s) →← 2+

(aq) 24

−(aq)

Kps 4 =2+] ⋅ 2

4−] = s2 = −3)2 = −

c) 50 cm · 10 mol Ca

1.000 cm5 · 10 mo

3–3 2

3

–5

+

= ll Ca2+

50 cm · 10 mol SO

1.000 cm5 · 10 m

3

2

4

2

3

2

– –

– = ool SO

4

2–

[SO ]5 · 10

0,1 L5 · 10 M4

24

–3– = =

−

[Ca ]5 · 10

0,1 L5 · 10 M2+

54

= =

−

−

Qps = ⋅ 10−7 = ⋅ 10−6

Kps = 3,7 ⋅ 10−

Qps < Kps 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.


3)2 (aq) + (aq) → 3 (aq) + 2↓

3)2 1L 0,1 M


346

7

0,1 mol KI1 mol PbI

2 mol KI

461 g PbI

1 m

2 2= ⋅

ool PbI23 g PbI

2

2 =

1 L Pb(NO )0,1 mol

1 L

331 g

1 mol333 2 ⋅ ⋅ = ,,1 g

1Kl0,1 mol

1 L

166 g

1 mol16,6 g ⋅ ⋅ =

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

49. Una solució té una concentració 1,0 ⋅ 10−5 mol ⋅ dm−3 en ions bari

i 2,0 ⋅ 10−3 mol ⋅ dm−3 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: Kps (BaSO4) = 1,1 ⋅ 10−10; Kps (CaSO4) = 2,4 ⋅ 10−5

a) [Ba2+] = 1,0 ⋅ 10− M

2+] = 2 ⋅ 10−3 M

cada un dels ions per iniciar la precipitació.

BaSO Ba + SO

[SO ]

4 ( )2+

( ) 42–

( )

42–

s aq aq�

=

1 1, ··

·1,1 · 10 mol · L–5 –110

1 0 10

10

5

−

−

=

,

CaSO Ca + SO

[SO ]·

4 ( )2+

( ) 42–

( )

42–

s aq aq�

=

2 4,

·1,2 · 10 mol · L–2 –110

2 10

5

3

−

−

=


347

SOLUCIONARI

b) [Ba ]·

·9,16 · 102+ –9

= =

−

−

,

,

1 1 10

1 2 10

10

2MM

50. A 1.000 cm3 d’una solució de carbonat de sodi 0,001 mol · dm−3,

s’hi afegeix gota a gota una solució de clorur de bari de concentració

0,001 mol ⋅ dm−3. Quan se n’hi han afegit 8,2 cm3, 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.


1.000 cm3 10−3 M Na2 3

8,2 cm3 10−32

a) Na2 3 + 2 → + 3↓

3 (s) →← Ba2+(aq) +

23

−(aq)

Kps 3 (s) = [Ba2+] ⋅ 23

−]

Ba

8,2cm10 mol Ba

1.000 cm

1,0

2

33 2

3+

− +

=

⋅

0082 L

8,2 10 mol

1,0082 L8,13 10 mol L

66=

⋅= ⋅ ⋅

−− −−1

[CO ]10 mol Na CO

1,0082 L9,92 ·3

2–3

2 3 = =

−

110 mol · L–4 –1

Kps = 8,06 ⋅ 10−

23

− + 2H+ = H2 3

L’equilibri es desplaça cap a la dissolució de la sal, per compensar

aquesta disminució.

51. Una solució és 0,1 M en nitrat d’estronci i 0,050 M en nitrat de calci.

S’afegeix Na2CO3 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?


348

7

Dades: Kps (SrCO3) = 2 ⋅ 10−8; Kps (CaCO3) = 6 ⋅ 10−7


3)2

3)2

a) S’afegeix Na2 3

Kps 3 = [Sr2+] ⋅ 23

−] = −8

23

−] = 2 ⋅ 10−8

10−1 = 2 ⋅ 10–7 mol ⋅ L−1

Kps 3 =2+] ⋅ 2

3−] = −7

23

−] = 6 ⋅ 10−7

= 1,2 ⋅ 10− mol ⋅ L−1

que la del carbonat de calci.

b) [Sr ] 1,62+ ps

,

, =

⋅

=

⋅

⋅

=

−

−

−

K

1 2 10

2 10

1 2 105

8

5·· 10–3

52. S’addiciona gota a gota una solució de KIO3 a una solució que és 0,04 M

en Ag (I) i 0,05 M en Ba (II). Sabent que Kps AgIO3 = 3 ⋅ 10−8

i Kps Ba(IO3)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 ] 7,5 · 10 mol · L3– –7 –1

, =

⋅

=

−3 10

0 04

8

[IO ] 3,2 · 10 mol · L3– –8 –1

,

, =

⋅

=

−1 6 10

0 05

9

b)

[Ba ] 2,13 · 10 mol2+ –3 ,

, =

⋅

⋅

=

−

−

1 6 10

7 5 10

9

7· L–1


349

SOLUCIONARI

53. Se suposa que es mesclen 50 mL de NaCl 2 M amb 50 mL de AgNO3

0,02 M.

a) Quants grams de AgCl precipitaran?

b) Quina concentració de Ag+ quedarà a la solució després

del precipitat?

3 0,02 M

a) 50 mL2 mol NaCl

1.000 mL

1 mol Cl

1mol NaC ⋅ ⋅

−

ll10 mol Cl

–1 – =

50 mL0,02 mol AgNO

1.000 mL

1 mol Ag

1mol

3 ⋅ ⋅

+

AgNO10 mol Ag

3

–3 + =

Kps =−] ⋅ [Ag+] = s2 = 1,8 ⋅ 10−10

s = 1,34 ⋅ 10−

100 mL1,34 10 molAgCl

1.000 mL1,34 · 10

–5–

⋅

⋅

= 66

10−3 mols d’ions Ag+ −6 mols d’ions

Ag+ de la solució saturada = ⋅ 10−4 mols que precipitaran.

⋅ 10−4 ⋅ 143

1 mol = 0,1432 grams.

b) [Ag ]10 9,98 · 10

0,1 L2 · 10 mo+

3 –4–6 =

−

=

−

ll/L

54. S’afegeix cromat de potassi a una solució que conté una concentració

1,0 ⋅ 10−3 M de BaCl2 i la mateixa concentració de SrCl2.

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: Kps (cromat de bari) = 2,1 ⋅ 10−10;

Kps (cromat d’estronci) = 2 ⋅ 10−5

[Ba2+] = 1,0 ⋅ 10−3 = [Sr2+]

24

−(aq) + Ba2+

(aq) ←← 4

24

−(aq) + Sr2+

(aq) ←← 4

Kps

24

−] = 2,1 ⋅ 10−10

1,0 ⋅ 10−3 = 2,1 ⋅ 10−7 M


350

7

d) Al moment en què comenci a precipitar el cromat d’estronci,

24

−] = 2 ⋅ 10−

1,0 ⋅ 10−3 = 2 ⋅ 10−2 M

[Ba2+] = 2,1 ⋅ 10−10

2 ⋅ 10−2 = ⋅ 10−8 M

Kps = s2; s = ⋅ 10− , per tant, com que la concentració

d’ions Ba2+ 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 CaF2 en una aigua dura

en la qual la concentració d’ions Ca2+ és de 3 · 10−4 M?

Qps =2+] ⋅ −]2 = 3 ⋅ 10−4 ⋅ ⋅ 10− )2 = ⋅ 10−13

Kps ⋅ 10−10

que la Qps, no precipitarà.


7 equilibri de compostos iònics poc solublespoudeciencia.net/2btxq/problemes i solucions -...

Documents