UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
LISTADO DE EJERCICIOS Química General II 530.025 – Tercer trimestre 2015 Unidad 3. Equilibrio de solubilidad TABLA: Productos de solubilidad de algunos compuestos iónicos ligeramente solubles a 2 5°C. COMPUESTO
Bromuro de cobre (I) (CuBr) Bromuro de plata (AgBr) Carbonato de bario (BaCO 3) Carbonato de calcio (CaCO 3) Carbonato de estroncio (SrCO 3) Carbonato de magnesio (MgCO 3) Carbonato de plata (Ag 2CO3) Carbonato de plomo (II) (PbCO 3) Cloruro de mercurio (I) (Hg 2Cl2) Cloruro de plata (AgCl) Cloruro de plomo (II) (PbCl 2) Cromato de plomo (II) (PbCrO 4) Fluoruro de bario (BaF 2) Fluoruro de calcio (CaF 2) Fluoruro de plomo (II) (PbF 2) Fosfato de calcio [Ca 3(PO4)2] Hidróxido de aluminio [Al(OH) 3] Hidróxido de calcio [Ca(OH) 2] Hidróxido de cobre (II) [Cu(OH) 2] Hidróxido de cromo (III) [Cr(OH) 3] Hidróxido de hierro (II) [Fe(OH) 2]
1.
Kps -8
4.2·10 -13 7.7·10 -9 8.1·10 -9 8.7·10 -9 1.6·10 -5 4.0·10 -12 8.1·10 -14 3.3·10 -18 3.5·10 -10 1.6·10 -4 2.4·10 -14 2.0·10 -6 1.7·10 -11 4.0·10 -8 4.1·10 -26 1.2·10 -33 1.8·10 -6 8.0·10 -20 2.2·10 -29 3.0·10 -14 1.6·10
COMPUESTO
Kps
Hidróxido de hierro (III) [Fe(OH) 3 Hidróxido de magnesio [Mg(OH) 2] Hidróxido de zinc [Zn(OH) 2] Sulfato de bario (BaSO 4) Sulfato de estroncio (SrSO 4) Sulfato de plata (Ag 2SO4) Sulfuro de bismuto (Bi 2S3) Sulfuro de cadmio (CdS) Sulfuro de cobalto (II) (CoS) Sulfuro de cobre (II) (CuS) Sulfuro de estaño (II) (SnS) Sulfuro de hierro (II) (FeS) Sulfuro de manganeso (II) (MnS) Sulfuro de mercurio (II) (HgS) Sulfuro de níquel (II) (NiS) Sulfuro de plata (Ag 2S) Sulfuro de plomo (II) (PbS) Sulfuro de zinc (ZnS) Yoduro de cobre (I) (CuI) Yoduro de plata (AgI) Yoduro de plomo (II) (PbI 2)
1.1·10 -11 1.2·10 -14 1.8·10 -11 1.1·10 -7 3.8·10 -5 1.4·10 -96 1.6·10 -28 8.0·10 -21 4.0·10 -37 6.0·10 -36 1.0·10 -19 6.0·10 -14 3.0·10 -34 4.0·10 -24 1.4·10 -51 6.0·10 -28 3.4·10 -23 3.0·10 -12 5.1·10 -17 8.3·10 4 1.4·10
-36
Escriba las ecuaciones balanceadas y las expresiones del producto de solubilidad para los equilibrios de solubilidad de los compuestos siguientes: a) CuBr b) ZnC2O4 c) Ag2CrO4 d) Hg2Cl2 e) AuCl3 f) Mn3(PO4)2 R: a) CuBr = Cu + + Br-; K ps=[Cu+][ Br -] b) ZnC2O4 = Zn2+ + C2O42-; K ps= [Zn2+][ C2O42-] c) Ag2CrO4 = 2Ag2+ + CrO42-; K ps=[Ag +]2[CrO42-] d) Hg2Cl2 = Hg2+ + 2Cl -; K ps=[Hg2+][Cl-]2
e) AuCl3 = Au3+ + 3Cl-; K ps=[ Au3+][Cl-]3 f) Mn3(PO4)2 = 3Mn2+ + 2PO43-; K ps=[ Mn2+]3[PO43-]2 2.
Escriba la expresión del producto de solubilidad para el compuesto iónico A xBy. R: K ps=[ Ay+]x[Bx-]y
3.
¿Cómo se puede predecir la formación de un precipitado cuando se mezclan dos disoluciones? R: Determinando Qps y comparándolo con el Kps
4.
Calcule la concentración de los iones en las siguientes disolución saturadas: + -9 a) [I ] en una disolución de AgI co n [Ag ] = 9.1·10 mol/L. 3+ -9 b) [Al ] en una disolución de Al(OH) 3 con [OH ] = 2.9·10 mol/L. R: a) 9.1·10-9 mol/L; b) 7.4·10 -8 mol/L
5.
El cloruro de plata tiene una Kps mayor que la del carbonato de plata. ¿Esto significa que el AgCl también tiene una solubilidad molar mayor que la del Ag 2CO3? R: NO, porque la solubilidad también depende de la estequiometría; S AgCl = 1.3x10 -5 mol/L ; S Ag 2CO3 = 1.3x10 -4 mol/L
La solubioidad molar de un compuesto iónico MX (masa molar = 346 g/mol) es 4.63·10 -3 g/L. ¿Cuál es la K ps del compuesto? -10 R: 1.79·10 7. Con los datos de solubilidad que se dan, calcule los productos de solubilidad de los compuestos siguientes: -2 a) SrF2, 7.3·10 g/L. -3 b) Ag3PO4, 6.7·10 g/L. R: a) 7.9·10-10; b) 1.8·10-18 6.
-6
8.
La solubilidad molar del MnCO 3 es 4.2·10 mol/L. ¿Cuál es la Kps de este compuesto? R: 1.8·10-11
9.
¿Cuál es el pH de una disolución saturada de hidróxido de zinc?
R: 9.5 10. El pH de una disolución saturada de un hidróxido metálico MOH es 9.68. Calcule la Kps del compuesto. -9 R: 2.3·10 11. Si se añaden 20.0 mL de Ba(NO 3)2 0.10 mol/L a 50.0 mL de Na2CO3 0.10 mol/L, ¿precipitará el BaCO3? R: Sí precipita 12. ¿Cuáles de los siguientes compuestos iónicos serán más solubles en una disolución ácida que en agua? a) BaSO4 b) PbCl2 c) Fe(OH)3
d) e) f) g) h) i)
CaCO3 CuI Ag2SO4 Zn(OH)2 BaC2O4 Ca3(PO4)2 R: a) poco soluble; b) poco soluble; c) muy soluble; d) muy soluble; e) poco soluble; f) poco soluble; g) muy soluble; h) poco soluble; i) poco soluble
13. Compare la solubilidad molar del Mg(OH) 2 en agua y en una disolución regulada a un pH de 9.0. R: es menos soluble a pH 9.0
14. Calcule la solubilidad molar del Fe(OH) 2 a: a) pH = 8.00 b) pH = 10.00
R: a) 0.016 mol/L; b) 1.6 ·10-6 mol/L +
+
15. Se añade lentamente NaI a una disolución que es 0.010 mol/L en Cu y 0.010 mol/L en Ag . a) ¿Cuál compuesto empezará a precipitar primero? + b) Calcule la [Ag ] en el momento justo en el que el CuI comience a precipitar. + c) ¿Cuál es el porcentaje de Ag remanente en la solución en este punto? R: a) AgI; b) 1.6 ·10-7 mol/L; c) 1.6 ·10-3 % 2
16. Si 2.50 g de CuSO4 se disuelven en 9.0·10 mL de NH3 0.30 mol/L, ¿cuáles son las 2+ 2+ concentraciones de Cu , Cu(NH3)4 y NH3 en el equilibrio? R: [Cu2+] = 1.5x10-5 mol/L; [NH3] = 0.230 mol/L; [Cu(NH3)42+] = 0.017 mol/L 17. Explique, por medio de ecuaciones iónicas balanceadas, por qué: a) el CuI2 se disuelve en una disolución de amoniaco. b) el AgBr se disuelve en una disolución de NaCN. c) el HgCl2 se disuelve en una disolución de KCl. 2+ 2+ + 2+ 2R: a) Cu + 4NH3 = Cu(NH3)4 ; b) Ag + CN = Ag(CN)2 ; c) Hg + 4Cl = HgCl4
Unidad 4. Iones Complejos TABLA: Constantes de formación de algunos iones complejos en agua a 25°C. ION COMPLEJO + Ag(NH3)2 Ag(CN)2 2Cu(CN)4 2+ Cu(NH3)4 2Cd(CN)4 2CdI4 2HgCl4 2HgI4 2Hg(CN)4 3+ Co(NH3)6 2+ Zn(NH3)4
EXPRESION DE EQUILIBRIO CONSTANTE DE FORMACION (Kf ) +
Ag + Ag 2+ Cu 2+ Cu 2+ Cd 2+ Cd 2+ Hg 2+ Hg 2+ Hg 3+ Co 2+ Zn
+ + + + + + + + + + +
+
2 NH3 ⇌ Ag(NH3)2 2 CN ⇌ Ag(CN) 2 24 CN ⇌ Cu(CN)4 2+ 4 NH3 ⇌ Cu(NH3)4 24 CN ⇌ Cd(CN)4 24 I ⇌ CdI4 24 Cl ⇌ HgCl4 24 I ⇌ HgI4 24 CN ⇌ Hg(CN)4 3+ 6 NH3 ⇌ Co(NH3)6 2+ 4 NH3 ⇌ Zn(NH3)4
2
1.5·10 21 1.0·10 25 1.0·10 13 5.0·10 16 7.1·10 6 2.0·10 16 1.7·10 10 2.0·10 41 2.5·10 31 5.0·10 9 2.9·10 -
1.
Complete los siguientes enunciados para el ion complejo [Cr(C 2O4)2(H2O)2] . a) El número de oxidación del cromo es __________. b) El número de coordinación del cromo es __________. c) __________ es un ligando bidentado. R: a) +3; b) 6; c) C 2O42-
2.
Indique el número de coordinación del metal de transición en cada uno de los siguientes complejos. a) [Au(CN)4] b) [Co(NH3)4(H2O)2]Cl3 c) [Au(en)2]Cl3 + d) [Cr(en)2(C2O4)] R: a) 4; b) 6; c) 4; d) 6
3.
Indique los números de oxidación de los metales en las siguientes especies: b) Na2MoO4 c) MgWO4 d) Fe(CO)5 R: a) Na: +1, Mo: +6; b) Mg: +2, W: +6; c) Fe: 0
4.
Determine el número de oxidación del metal de transición en cada uno de los siguientes complejos. a) K2[Ni(CN)4] 3+ b) [Mo(en)3] c) [Cr(C2O4)3]3d) [Co(NH3)5(NO2)]Cl2 R: a) +2; b) +3; c) +3; d) +2
5.
Si se añade NaOH a una disolución de Al 0.010 mol/L, ¿cuál será la especie predominante en 33 el equilibrio: Al(OH) 3 o Al(OH)4 ? El pH de la disolución es 14.00. Dato: K f (Al(OH)4 ) = 2.0·10 R: Al(OH)4-
3+
-
6.
Considere el ion complejo [Cr(NH3)2Cl2(C2O4)] . a) ¿Cuál es el estado de oxidación del átomo m etálico? b) ¿Cuál es el número de coordinación del átomo met álico? c) ¿Cuál sería la carga del complejo si todos los ligandos fueran iones cloruro? R: a) +3; b) 6; c) -3
7.
A una solución 0.015 mol/L de nitrato de plata, AgNO 3, se le agregó una cantidad suficiente de cianuro de sodio, NaCN, para dar una solución con una concentración inicial de ion + cianuro, CN , de 0.100 mol/L. ¿Cuál es la concentración del ion plata, Ag , en esta solución 18 después de formado el complejo Ag(CN) 2 ? Dato: K f (Ag(CN)2 ) = 5.6·10 R: 5.5·10-19 mol/L
8.
Aunque el cloruro de plata es insoluble en agua, se solubiliza rápidamente al agregar amoniaco: + AgCl (s) + 2 NH3 (ac) Ag(NH3)2 (ac) + Cl (ac) a) ¿Cuál es la constante de equilibrio para el proceso de disolución? b) A una solución que contiene un exceso de AgCl(s) se le agrega amoniaco. El volumen final es de 1.00 L y la concentración de NH 3 en el equilibrio es de 0.80 mol/L. Calcule el número de moles de AgCl disueltos, la concentración mol/L del complejo y el número de moles de NH3 agregados a la solución original. -8 -4 + -4 R: a) 2.4·10 ; b) 1.2x10 mol AgCl, [Ag(NH 3)2 ] = 1.2x10 mol/L, 0.80 mol
9.
Los cristales de AgBr pueden ser removidos de una película fotográfica en blanco y negro 313 haciendo reaccionar el AgBr con tiosulfato de sodio.(Kf [Ag(S2O3)2] = 1.7x10 ) 23AgBr (s) + 2 S2O3 (ac) [Ag(S2O3)2] (ac) + Br (ac) a) ¿Cuál es la constante de equilibrio para el proceso de disolución? b) ¿Cuántos moles de Na 2S2O3 se deben agregar para disolver 2.5 g de AgBr en 1.0 L de disolución? R: a) 13; b) 0.0296 mol
