Q13-EquilibriosSolubilidad-Precipitacion

Química General e Inorgánica (UAX).

Preparador: Paco Martínez

Tema 11.- Equilibrios de solubilidad. 11.1 Producto de solubilidad. 11.2 Producto iónico y precipitación. Precipitación fraccionada. Valoraciones gravimétricas. 11.3 Efecto del ión común. 11.4 Efecto del pH en la solubilidad. 11.5 Disolución de precipitados por formación de complejos.

1.

-10

¿Cuál es la solubilidad del cloruro de plata en g/L ? KPS (AgCl)=1,6·10 -3

[Mat (Ag) = 107,86; Mat (Cl) = 35,5]

2.

3.

{ Soluc: 1,9·10 g/L}

Si se añaden 2,00 mL de una disolución 0,200 M de NaOH a 1,00 L de una disolución 0,100 M de CaCl2, ¿Se formará algún precipitado? -6 KPS(Ca(OH)2=8,0·10 {Soluc: Como Q=1,6·10-8
{Soluc: 3.9 · 10

4.

-9

+

M < [Ag ] < 8,0 · 10 M}

¿Cuál es la solubilidad molar de AgBr en (a) agua pura y (b) en una -13 disolución 0,0010 M de NaBr? KPS (AgBr)=7,7·10 -7

La presencia de un ión común provoca el descenso de la solubilidad de la sal. -10

{Soluc: a) 8.8 · 10 M; b) 7,7 · 10

5.

–

–

M}

Una disolución contiene iones Cl 0,020 M y iones Br 0,020 M. Para – – separar los iones Cl de los iones Br , se agrega lentamente AgNO 3 solido a + la disolución sin cambiar el volumen. ¿Qué concentración de iones Ag (en mol/L) se necesita para precipitar AgBr tanto como sea posible sin 11 precipitar AgCl? {Soluc: a [Ag+] > que 3,9 3,9 ·10 – 11 M y < que 8,0·10 – 9 M .

6. 7.

31



Resumen de reacciones de Precipitación

Producto de solubilidad

Reacciones de precipitación

Efecto del ión común

Solubilidad y pH

Aplicaciones de las reacciones de precipitacción

La formación de iones complejos es un método eficaz para aumentar la solubilidad de una sal insoluble.

32



33



34



35



Equilibrios de Precipitación. Solubilidad - 1 1. Solubilidad. Producto de solubilidad. 1.1. El sulfuro de antimonio (Sb2S3), se encuentra en la naturaleza en forma del mineral estibnita, se utilizaba hace más de 3.000 años para tratar la fiebre y enfermedades de la piel. a) ¿Cuál es la expresión del producto de solubilidad para el sulfuro de antimonio b) Escribe la 93 expresión que relaciona el Ks con la solubilidad molar, s, del sulfuro de antimonio. C) Si Ks=1,7·10 Calcular su solubilidad en agua. 3+ 2 2− 3 5; 18 [Solución : a) Ks=[Sb ] [S ] ; b Ks=108 S S=1,74·10 M]

1.2. Las piedras que se forman en el riñón son, sales insolubles de calcio o magnesio, tales como CaC2O4, Ca3(PO4)2; o MgNH4PO4. Deduce para cada una de estas sales la relación entre la solubilidad molar en agua pura, s, y el producto de solubilidad, Ks. 2

5

3

[Solución : Ks=S ; Ks=108 S ; Ks=S ]

1.3. La cal apagada, Ca(OH)2, es la base más barata del mercado. Se obtiene mezclando cal viva (CaO) con agua. Cuando se ponen 4,68 g de Ca(OH)2 en 1,00 L de agua a 25 ºC, la disolución resultante tiene un pH de 12,40. Calcula el Ks del Ca(OH) 2.

--6

[Solución : 7,8·10 ]

1.4. A una disolución saturada de cloruro de plomo (II) a 25ºC, se le añade yoduro potásico hasta que alcance una concentración de 0.079 M. -4

-8

Calcular la cantidad de yoduro de plomo (II) que ha precipitado expresada en gramos por litro. K ps (PbCl 2 ) = 2.4·10 ; K ps (PbI2 ) = 1.39·10 ; M(PbI2 ) = 461 uma [Solución : Ks=] -13 1.5 El producto de solubilidad del bromuro de plata a 25 °C es de 4,6 10 . Calcule los g de AgBr que habrá disueltos en 500 mL de disolución -5 saturada de AgBr a esa temperatura. Masas atómicas: Na = 23; Ag = 108; Br = 80. [Solución : 6,37·10 g]

2. Calculo de la Solubilidad. Efecto del ión común. Variación de la Solubilidad con el pH -6 2.1. La K ps del Ca(OH)2 es 5·10 . Determina: a) Su solubilidad en agua pura. b) Su solubilidad en una disolución de NaOH 0,5 M. c) Su solubilidad en una disolución de CaCl2 0,5 M. d) Cuál de las dos sustancias es más efectiva para reducir la solubilidad del Ca(OH)2. -2

-5

-3

[Solución : a) 1.08·10 M; 2.0·10 M; 1,58·10 M; d) El NaOH]

2.2. La solubilidad del cloruro de plomo (II) es de 1,00 g en 100 mL. Si a 900 mL de una disolución acuosa de nitrato de plomo que contiene 165,6 g de soluto se le añaden 100 mL de disolución 10 N de ácido clorhídrico, ¿qué porcentaje de cloruro de plomo (II) precipitará? [Solución : 92,8 %] Datos: Pb (207,2 u.m.a.); Cl (35,5 u.m.a.) ; N (14,0 u.m.a.) 2.3. Calcula la solubilidad del carbonato de plata a 25 °C y exprésala en g/100 mL en las siguientes situaciones:a) En agua. b) En una disolución de AgNO3 0,22 M. c) En una disolución de Na2CO3 0,22 M. ¿Cuál de estas sustancias es más efectiva para -12 reducir la solubilidad del carbonato de plata? Dato: Ks (Ag2CO3)= 8,5·10 . -3

-5

[Solución : a) 3,58·10 g/100 ml; b) 4,85·10-9 g/100 ml; c)8,58·10 g/ 100 mL ]

3. Reacciones de precipitación. Precipitación fraccionada -5 -4 3.1. ¿Se formará cromato de plata sólido si se disuelven 2,7·10 g de AgNO 3 en 15 mL de K2CrO4 4·10 M? KS(Ag2CrO4)=1,1·10-12 -14

[Solución :No, pues Qs=4,5·10
2+

2+

3.2. Los cationes de los metales alcalinotérreos Mg , Ca y Ba pueden precipitarse como fluoruros. Si se tiene una disolución que es 0,015 −1

mol L en cada uno de estos iones y se va añadiendo lentamente KF, ¿en qué orden se espera que precipiten los fluoruros de dichos metales? −9 −11 −6 Datos. Ks MgF2 = 6,6 · 10 ; Ks CaF2 = 3,9·10 ; y Ks BaF2 = 1,7 · 10 . [Solución : el primero que precipita es el CaF2, seguido del MgF2. En último lugar El BaF2, ] *3.3. Para determinar la cantidad de cloruro que hay en un agua potable se valora una muestra de 25 mL de la misma con AgNO3 0,01 M, utilizando K2CrO4 como indicador. El color rojo ladrillo aparece cuando se han adicionado 15 mL de la sal de plata. a) Calcula el contenido de Cl en el agua y justifica si es apta para el consumo. b) Determina la solubilidad en agua del AgCl y del Ag2CrO4 y justifica por qué se utiliza el K2CrO4 como indicador en la valoración de cloruros en el agua potable. Dato: el límite máximo de C l en el agua potable es de 250 ppm. -10 -12 -3 -5 -5 Ks(AgCl)=1,8·10 ; Ks (Ag 2CrO4) = 1.10·10 . [Solución : a) MCl-7,04·10 M. Apta; b) 1,34·10 M y 6,5·10 M] 3.4. Se desean separar los iones fluoruro y sulfato de una disolución que es 0.10 M en sulfato sódico y 0.10 M en fluoruro potásico, mediante la adición de cloruro de bario. Suponiendo que el volumen permanece constante. ¿Qué anión precipitará primero? y ¿cuántos miligramos del que precipita primero quedarán en disolución cuando el otro empiece justamente a precipitar? -6 -10 K ps (BaF 2 ) = 1,63·10 ; K ps (BaSO4 ) = 1,15·10 ; M(F) = 18,99 uma ; M(S) = 32,0 uma; M(O) = 16,0 uma 2-

-7

-2

[Solución : Precipita primero el sulfato de bario. Quedara: [SO 4 ]=7,2·10 M; 6,9·10 mg]

3.9. El método de Mohr es una técnica para determinar la cantidad de ion cloruro en una muestra desconocida. Como indicador, se añaden unas pocas gotas de una disolución de K 2CrO4 y, luego, se mide el volumen de una disolución de AgNO 3, de 4 concentración conocida, que debe añadirse antes de que aparezca un precipitado rojo de Ag 2CrO . Dada una disolución 0,100 2−1 − −1 −1 mol L en Cl y 0,00250 mol L en CrO4 (procedentes del K 2CrO4), si añadimos una disolución 0,100 mol L de AgNO3 gota a −10 −12 gota: a) ¿Precipitará antes el AgCl (Ks = 1,6 · 10 ) o el Ag 2CrO4 (Ks =1,9·10 )? b) Cuando aparezca el color rojo del Ag 2CrO4, − -3 ¿qué fracción del Cl inicial permanecerá en la disolución? [Solución : Precipita antes el AgCl; 5,7·10 %] 4. Solubilidad por formación de iones complejos. *4.1. Se añaden 1,95 g de hidróxido de cobre (II) a 1,00 L de disolución 3,00 M de amoníaco. El amoníaco reacciona con el ión cobre para 2+

formar el complejo Cu(NH3 )4 . ¿Qué concentración de ión cobre quedará en disolución? ¿Se habrá disuelto todo el hidróxido de cobre? -20 2+ -14 K ps Cu(OH)2 = 2,2·10 ; K i (Cu(NH [Solución : Ks= Si, pues Qs
[Solución : [Cu ] = 3,85·10

-29

-

-

3-

M; [Br ] = 0,1 M; [CN ] = 0,6 M; [Cu(CN) 4] = 0,1 M. Si se habrá disuelto pues Qs
5. Aplicaciones de las Reacciones de precipitación. 5.1. El oxalato de calcio, uno de los componentes más frecuentes de los cálculos renales, tiene un pKs =8,59 en el agua. 2+ a) ¿Cuál es la solubilidad molar del CaC2O4? b) Si la concentración de iones Mg en los líquidos descargados en el riñón es 0,020 2− , −1 −1 mol·L y la concentración de ion oxalato, C 2O4 es 0,035 mol·L , ¿precipitará oxalato de magnesio si pKs =4,07? -5

[Solución: a) 5,1·10 M]; b) Si pues Qs>Ks

36



Equilibrios de Precipitación. Solubilidad - 2 1. Solubilidad. Producto de solubilidad. 3+ −38 1.6. Calcula la máxima concentración de Fe en el agua de mar, cuyo pH es 8,1, sabiendo que el Ks del Fe(OH) 3 vale 6,3·10 .

-20

[Solución : 3·10 M]

1.7. Calcule el producto de solubilidad del cloruro de plomo (II) sabiendo que su solubilidad en 100 mL de agua a 20 °C es 0,99 g. Datos: masas atómicas: Pb = 207,19; Cl = 35,5. [Solución : 0,036 M] -8 1.8. Calcular la solubilidad del fluoruro de plomo (II) a 18 °C sabiendo que su K ps a esa temperatura es 3,2 10 . ¿Cuáles son las 2+ concentraciones de F y de Pb en una disolución saturada de dicha sal a la misma temperatura? [Solución : 2·10-3 M y 4·10-3M] 1.9. Se añaden 0,2827 g de iodato de plata a un litro de agua, se agita durante un rato y se filtra. La masa de sólido no

disuelto, retenido en el filtro, es 0,2338 g. Calcular la constante producto de solubilidad del iodato de plata. [Solución: Kps=3·10-8 ] 2. Calculo de la Solubilidad. Efecto del ión común. Variación de la Solubilidad con el pH 2.4. La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua pura es 0,6 mg en 50 mL. Calcula su solubilidad en una disolución de -7 hidróxido de sodio de pH = 12. Comenta los resultados obtenidos. [Solución : 3,7·10 ] 2.5. ¿Cuántos gramos de HgF2 se pueden disolver en 0,25 L de agua? ¿Y en 1 L de disolución acuosa que contiene NaF 0,01 M? (Dato. Kps ( HgF2 ) = 8,0·10-8 ) [Solución : 0,162; 0,19] 3. Reacciones de precipitación. Precipitación fraccionada -4 -5 3.5. A 100 mL de una disolución 2.4·10 M de nitrato de plata se le añaden 20 mL de una disolución 8.0·10 M de cloruro sódico. Calcular la -10

fracción de plata original que queda en disolución. K ps (AgCl) = 2.8·10 [Solución : 0,95 = 95 %] *3.6. A 25 mL de disolución de amoníaco del 22% y densidad 0.92 g/mL se añaden 6.69 g de cloruro de amonio y se enrasa con agua hasta 250 mL. Calcular la concentración máxima de iones níquel (II) que puede quedar disuelta en la misma antes de que aparezca precipitado sólido. -16 -5 -8 K ps Ni(OH)2 = 1.6·10 ; K b (NH3 ) = 1.8·10 ; M(Cl) = 35.5 uma ; M(N) = 14.0 uma [Solución : 8,7·10 M] 3.7. Indica cómo se puede aumentar la solubilidad de los precipitados: a) Fe(OH)2 ; b) Cu (OH)2; c) PbI2; d) AgCl. Y cómo disminuir la solubilidad del yoduro de plomo. [Solución: Los hidróxidos, disminuyendo el pH de la disolución, en medio ácido o retirando cationes por formación de comp lejos y disminuir Solubilidad añadiendo sales solubles con iones comunes]

3.8. La solubilidad del cloruro de plomo (II) es de 1,00 g en 100 mL. Si a 900 mL de una disolución acuosa de nitrato de plomo que contiene 165,6 g de soluto se le añaden 100 mL de disolución 10 N de ácido clorhídrico, ¿qué porcentaje de cloruro de plomo (II) precipitará? Datos: Pb (207,2 u.m.a.); Cl (35,5 u.m.a.) ; N (14,0 u.m.a.) [Solución : 92,8 %] 3.10. Los compuestos de plomo y de cinc con frecuencia se encuentran jun tos en la naturaleza, ya que las solubilidades de sus −16 −17 sales son similares. Por ejemplo, el Ks del Pb(OH)2 es 2,8·10 y el del Zn(OH)2 es 4,5·10 . Si un agua subterránea, de pH = −6 − 2+ 2+ 6,00, contiene Pb y Zn , ambos con concentración de 1,0·10 mol L 1, ¿precipitará Pb(OH)2 o Zn(OH)2? ¿Qué concentraciones 2+ 2+ de Pb y Zn minimas son necesarias para que se formen los precipitados [Solución : No precipitará ninguno de los dos]

3.11. Las emulsiones de cloruro de plata para las películas fotográficas se preparan añadiendo una sal de un cloruro soluble a una disolución de nitrato de plata. Supón que se añaden 500 mL de una disolución de CaCl 2 con una concentración de ion −6 −1 −1 cloruro de 8,0 ·10 mol· L a 300 mL de una disolución 0,0040 mol·L de AgNO 3. ¿Se formará un precipitado de AgCl? −10 Dato. Ks del AgCl = 1,6 ·10 . [Solución : Si pues Qs>Ks] 3.11. Se tiene una disolución de 0,1 M en NaCl, 0,1 M en NaBr y 0,1 M en NaI. Para separar los aniones, se añade AgNO3. -10 -13 Utilizando los datos de de los productos de solubilidad del AgCl; AgBr y AgI, que son respectivamente: 1,8·10 ; 5,4·10 y -17 7,9·10 , determina: a) Qué anión precipitará primero, cuál lo hará en segundo lugar y cuál será el tercero. b) Qué cantidad del anión que precipita primero quedará en disolución cuando empiece a precipitar el segundo y qué cantidad del segundo quedará -5 -4 cuando comience a precipitar el tercero.[Solución : a) Primero el yoduro, después el bromuro y después el cloruro; b)[I ]=1,46·10 ; [Cl-]=3,00·10 M ] -5 -1 3.12. El producto de solubilidad del cloruro de plomo (II) en agua pura a 25°C es 1,7·10 . Calcula: a) La solubilidad, en g·L , del cloruro de plomo (II) en agua pura a 25°C. b) Los gramos de cloruro de sodio que hay que añadir a 100 mL de disolución 0,01 M -1 de acetato de plomo (II) para iniciar la precipitación de cloruro de plomo (II). [Solución : a) 4,5 g·L ; b)0,24 g de NaCl] 4. Solubilidad por formación de iones complejos. 4.4. ¿Se disolverán 0,10 moles de AgCl en 0,10L de disolución de tiosulfato sódico 4,0M?. Indicar la concentración de todas las especies en -10

3-

-14

disolución. Kps(AgCl) = 2,8·10 y Ki[Ag(S2O3 )2 ] = 6,0·10 [Solución : Ks=] −17 4.5. El hidróxido de cinc es muy insoluble en agua, como prueba su valor de Ks (4,5·10 ), explica por qué el Zn(OH)2 se disuelve en 2 – 17 disoluciones básicas con valores altos de pH, sabiendo que la constante de formación del ión complejo ([Zn(OH)4] ) es Kf = 4,6·10 . 2 –

[Solución : La gran estabilidad del ión complejo [Zn(OH)4] , valor muy alto de Kf es la causa de la disolución del Zn(OH) 2 en medio básico ] +

−

4.6. El ion Au forma con los iones cianuro un complejo muy estable, [Au(CN) 2] , que ha desempeñado un papel muy importante en la +

−

−

recuperación de oro a partir de rocas auríferas: Au (aq) + 2 CN (aq)  [Au(CN)2] (aq) −1 Calcula la solubilidad del cloruro de oro (I), AuCl, en una disolución 0,1 mol· L de NaCN y compárala con su solubilidad en agua pura. Datos. 38 −13 − Ks del AuCl = 2,0·10 ; Kf del [Au(CN2] = 2,0·10 . [Solución : 4,5·10-7 M; 0,05 M; ES 105 veces mayor la solubilidad del AuCl en NaCN que en agua pura]

4.7. Un paso crítico en el revelado de una película en blanco y negro es la eliminación del exceso de AgBr en el negativo de la 3− película con el llamado “hipo”, una disolución de ti osulfato de sodio (Na 2S2O3), que forma el ion complejo [Ag(S2O3)2] . Calcula −1 la solubilidad del AgBr en: a) Agua pura. b) Una disolución 1,0 mol L de Na2S2O3. Datos. Ks del AgBr = 5,0 · 10−13; Kf del 13 3− -7 [Ag(S2O3)2] = 4,7·10 [Solución : a) 7,1·10 M; b) 0,45 M] 5. Aplicaciones de las Reacciones de precipitación. −3 −1 2+ 5.2. Una muestra de agua dura contiene, aproximadamente, 2,0·10 mol·L de Ca . Se le agrega NaF, una sal soluble que − contiene iones fluoruro, para fluorar el agua. a) Calcula la cantidad máxima de ion F que puede estar presente en esa agua sin − que precipite CaF2. b) ¿Se puede conseguir que el agua alcance el nivel de F recomendado (1 mg de flúor por litro)? −11 -4 Dato. Ks del CaF2 = 3,9·10 . [Solución : a) 1,4·10 M; b) Si se puede] 37



Propuesta de problemas de Reacciones de precipitación por criterios e indicadores de evaluación Criterio de evaluación: “Realizar cálculos de solubilidad de sustancias conociendo el producto de solubilidad, y viceversa. Resolver cuestiones y problemas sobre la posibilidad de formación de precipitados. Resolver cuestiones y problemas sobre el efecto ion común y sobre la influencia del pH en la solubilidad de sustancias. Resolver problemas y cuestiones sobre precipitación selectiva. Describir métodos de preparación de sales. Definir métodos de identificación de cationes. ”

Indicador de evaluación 1: "Realiza cálculos de solubilidad de sustancias conociendo el producto de solubilidad, y viceversa" 1.1. Calcula las concentraciones de iones bario y yodato, así como la solubilidad del yodato de bario, en una suspensión del mismo a la que se −10 -1 2+ -8 -1 le añade 0,1 moles por litro de yodato de potasio. Datos. Ks (yodato de bario) = 6,65 ⋅ 10 . [Solución: [IO3 ]=0,1 mol·L ; [Ba ] = 6,5·10 mol·L ] −8 −1 1.2. La solubilidad del yoduro de plata, AgI, es 1,22 · 10 mol L , a 25 ºC. Calcula el Ks para el AgI a esta temperatura. [Solución : Ks=1,49·10-16 ] 2+ −14 −1 1.3. El Ks del Ni(OH) 2 es 1,6 · 10 . Si una disolución contiene [Ni ] = 0,010 mol·L y vamos aumentando el pH, sin cambiar la concentración 2+ de Ni , ¿a qué valor del pH comienza a precipitar el Ni(OH)2? [Solución : pH=11] -8 1.4. Calcular la solubilidad del fluoruro de plomo (II) a 18 °C sabiendo que su K ps a esa temperatura es 3,2 10 . ¿Cuáles son las 2+ concentraciones de F y de Pb en una disolución saturada de dicha sal a la misma temperatura? [Solución : S=2·10-3 M; [Pb2+] =2·10-3; [F-] =4·10-3] 1.5. Calcular el producto de solubilidad del cloruro de plomo (II) sabiendo que su solubilidad en 100 mL de agua a 20 °C es 0,99 g. Datos: -4 masas atómicas: Pb = 207,19; Cl = 35,5. [Solución : [Ks= 1,8 ⋅ 10 ] -1 1.6. Se tiene una disolución saturada de fosfato de plata [tetraoxofosfato (V) d e plata] . Calcula: a) La solubilidad de dicha sal expresada en g·L . b) El volumen de disolución que sería preciso evaporar para obtener un residuo de 11,8 mg de dicha sal. -18 -3 Datos: Ks [Ag3PO4] = 1,0 ⋅ 10 , (M) Ag = 108, P = 31, O = 16 [Solución : a) 5,82·10 g·L ; b) 2,03 L] 1.7. ¿Qué volumen de disolución saturada de cloruro de plomo (II) se puede preparar con 1 gramo de dicha sal? -5 Datos: Ks (PbCl2) = 1,70⋅10 ; M: Cl = 35,5; Pb = 208. [Solución : 221,2 mL]

Indicador de evaluación 2: "Resuelve cuestiones y problemas sobre la posibilidad de formación de precipitados." +

3

−1

−

2.1. La [Ag ] de una disolución es 4 ⋅ 10 mol L . Calcula la [Cl ] que tiene que sobrepasarse antes de que el AgCl precipite. El producto de −10 -8 solubilidad del AgCl a 25 ºC es de 1,8 ⋅ 10 . [Solución : [Cl ]=5·10 ] 2.2. Se prepara una disolución disolviendo 0,020 mol de NaCl y 0,15 mol de Pb(NO 3)2 en 1 litro de agua. Predice si se formará o no un −5 [Solución : Si Qs=6,0·10-5>Ks] precipitado de PbCl2. Dato. Ks del PbCl 2 es 1,7 · 10 . -9 2.3. Sabiendo que la K ps del PbI 2, a 25 °C, es 9,8· 10 , calcula qué cantidad de KI habrá que añadir a 500 mL de una disolución 0,1 M de Pb(NO3)2 para que se forme el precipitado. Se supone que el volumen de la mezcla no varía al adicionar el KI. [Solución : 13 mg] 2.4. 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 3 producto de solubilidad del cloruro de plomo (II). b) Determina si se producirá precipitación al mezclar 10 cm de disolución de cloruro de sodio 0,1 M -5 3 con 30 cm de disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M. Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 207,2. [Solución : a) Ks=1,2·10 ; b) No, pues QsKs] −

Indicador de evaluación 3 : "Resuelve cuestiones y problemas sobre el efecto ión común y sobre la influencia del pH en la solubilidad de sustancias." 3.1. Razona en qué caso se disolverá con más facilidad el cloruro de sodio (NaCl). a) Agua o una disolución acuosa de cloruro de potasio (KCl). b) Agua o benceno. [Solución : a)En agua pura; b) En gua por ser polar] −1 3.2. Calcula la solubilidad del cloruro de plata, AgCl, a) en agua y b) en una disolución 0,02 mol L de nitrato de plata, AgNO3. -10 -5 -9 Dato: Ks (AgCl) =10 . [Solución : a) 10 ; b) 9,0·10 ] 3.3. Indica para cuáles de las siguientes sales, la solubilidad aumenta al disminuir el pH: a) Ni(OH)2. b) AgCl. c) CaCO 3. [Solución : a) Aumenta; b) no afecta; aumenta] -2

3.4. Si la solubilidad del AgCl en agua, a 25 °C, es de 19,2 ·10 mg/100 mL, ¿cuánto valdrá su solubilidad en una disolución de CaCl2 0,8 M a esa -4 -5 misma temperatura? [Solución : 1,61·10 g/L=1,61·10 g/100mL] -3 3.5. Calcula, a 25 °C, la solubilidad del sulfato de bario en: a) agua pura, y b) en una disolución de sulfato de sodio 10 M. -5

-1

-7

-1

[Solución : a) 1,045·10 mol·L ; b) 1,1·10 mol·L ]

Indicador de evaluación 4: "Resuelve problemas y cuestiones sobre precipitación selectiva." +

−1

−

−1

4.1. ¿Cuánto NH3 deberá añadirse a una disolución de Ag 0,004 mol L para evitar la precipitación del AgCl cuando [Cl ] alcanza 0,001 mol L . +2 −10 −8 -1 [Solución : 0,036 mol ·L ] Datos. Ks (AgCl) = 1,8 ⋅ 10 y Kd (Ag(NH 3) ) = 5,9 ⋅ 10 . −1 −1 − 2+ + 4.2. Se añade HCl a una disolución que contiene 0,020 mol·L de Pb y 0,010 mol·L de Ag . Determine la [Cl ] a partir de la cual precipita −5 −10 − -8 cada ion. Datos. Ks PbCl2 = 1,6 · 10 ; Ks AgCl = 1,7·10 . [Solución : Precipita primero el AgCl cuando [Cl ] 1,7·10 ] 22+ 4.3. Una disolución de 1,00 L contiene 5,00 g de iones F y 5,00 g de iones SO 4 . Se añade poco a poco una disolución que contiene iones Ba . Indica qué sal precipitará primero. [Solución : El BaSO4 ]

Indicador de evaluación 5: "Describe métodos de preparación de sales." 5.1. El sulfuro de cadmio (CdS) es un sólido insoluble en agua, que fue utilizado por Van Gogh, Monet y Matisse, entre otros artistas, como pigmento amarillo en sus pinturas. Propón una forma de preparar CdS a partir de nitrato de cadmio (Cd(NO3)2), una sal soluble en agua. [Solución : Cd(NO3)2 (aq) + Na 2S (aq)  2NaNO3 (aq) + CdS (s)  ]

5.2. Explica cómo se puede preparar nitrato de magnesio a partir del cloruro de magnesio puro, precipitándose todo el ión cloruro como un precipitado de cloruro de plata. Escribe la reacción ajustada. [Solución: MgCl 2 + AgNO3  AgCl + (Mg(NO 3)2]

Indicador de evaluación 6: "Define métodos de identificación y separación de cationes." +

+2

2+

3+

2+

2+

2+

6.1. Indica cuáles son los cationes de los denominados grupos I (Ag , Hg2 y Pb ) y II (Bi ; Cd ; Hg ; y Sn ), y qué métodos emplearías para separar estos grupos. [Solución: Con HCl precipitan los iones del grupo I y después al burbujear H 2S precipitan los sulfuros de cationes del grupo II, cuya solubilidad aumenta al disminuir el pH]

6.2. Indica cómo se puede aumentar la solubilidad de los precipitados: a) Fe(OH)2 ; b) Cu (OH)2; c) PbI2; d) AgCl. Y cómo disminuir la solubilidad del yoduro de plomo. [Solución: Los hidróxidos, disminuyendo el pH de la disolución, en medio ácido o retirando cationes por formación de complejos y disminuir Solubilidad añadiendo sales solubles con iones comunes]

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TIPOS DE EJERCICIOS DE EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Solubilidad Ejercicio 1: Calcular la solubilidad del cromato de plata a partir de su producto de solubilidad -12 1. El producto de solubilidad, Ks, para el Ag 2CrO4 , 1·10 a 25ºC. Calcular su solubilidad. Solubilidad Ejercicio 2: Calcular K s a partir de S para una sal AB 3 -4 -1 2. La solubilidad de una sal AB 3 a 25ºC es 1,0·10 mol·L . Calcula el producto de solubilidad K s. Solubilidad Ejercicio 3: Determinar si se forma precipitado de PbI2 -8 3. El producto de solubilidad del yoduro de plomo (II) vale 1,0·10

i) Calcula la solubilidad en agua s abiendo en las mismas condiciones. ii) Deduce si se formará precipitado al mezclar 10 mL de nitrato de plomo (II) 0,001M con 30 mL de yoduro de potasio 0,002M. Solubilidad Ejercicio 4: Determinar si se formará precipitado de BaSO4. Efecto ion común. -3 -3 4. Se mezclan 40 mL de una disolución 1,0·10 M de H2SO4 con 160 mL de disolución 5,0·10 M de BaCl 2. Sabiendo que el producto de -10 solubilidad del BaCl 2 es K s = 1,1·10 : a) Deducir si se formará precipitado b) ¿Qué pasará si se añade a la mezcla cierta cantidad de sulfato de sodio, Na 2SO4? Solubilidad Ejercicio 5: Producto de solubilidad del AgBr y efecto ion común cuantitativamente -4 -1 5. La solubilidad del bromuro de plata a 25ºC es 1,4·10 g·L . Determina: a) El producto de solubilidad a este temperatura. b) La solubilidad, en g·L-1, del AgBr en presencia de una disolución de bromuro potásico de concentración 1,5M. Solubilidad Ejercicio 6: solubilidad y producto de solubilidad a partir del pH. Neutralización ácido base. 6. Sabiendo que una disolución saturada de Cd(OH) 2 tiene un pH de 9,45, calcula: -1

a) La solubilidad del Cd(OH) 2 en mol·L . b) El K s del Cd(OH)2. c) ¿Cuántos mililitros de ácido clorhídrico 0,01M hacen falta para neutralizar 2,5 litros de una disolución saturada de Cd(OH) 2? d) Si se mezclan 10 mL de una disolución 0,0003M de NaOH con 20 mL de CdCl 2 0,0003M, ¿se formará un precipitado de Cd(OH) 2? - 11

1. La solubilidad del Hidróxido de hierro (III) en agua pura es 9,8.10 mol/L. Calcular su solubilidad en una disolución de pH = 10. -27 [S: 2.49·10 ] -6 2. Calcular la constante del producto de solubilidad del Co(OH)2, si su solubilidad en agua es de s = 5,4.10 mol/L. ¿Cuál es el pH -16 de esta disolución? [S: 6,3·10 ; pH=9,03] - 14 3. El producto de solubilidad del hidróxido de hierro(II) es 1,6.10 . Calcule: El pH de una disolución saturada de esta sal. [S: pH=9,50]

4. A una disolución que contiene 10 g de ion plomo y 10 mg de ion bario por litro, se le añade lentamente ácido sulfúrico diluido hasta comienzo de la precipitación. Deducir razonadamente quién precipita primero. Los productos de solubilidad del PbSO 4 y del -8 -10 BaSO4 son respectivamente: 2,3.10 y 10 . [S: Precipita primero el PbSO4. que necesita menos concentración de iones sulfato]

5. Determinar si la solubilidad del aluminio en ríos y lagos cuyo pH es ácido es menor que cuando el pH es neutro. Calcular la solubilidad del hidróxido de aluminio en un lago neutro y en un lago ácido de pH=4. Dato : pKps para el Al(OH)3= 32,7 . [S: Más soluble en lago ácido S2>> S1] 2+

2+.

*6. Se tiene una disolución 0,001 M en Sr y 2 M en Ca Se pide calcular: a) ¿Cuál será el catión que precipitará en primer lugar al añadir lentamente una disolución de Na 2SO4 0,1 M b) ¿Cuál será la concentración del catión que precipita en primer lugar -7 -5 cuando empieza a precipitar el segundo? DATOS: Kps del SrSO 4 : 10 ; Kps del CaSO 4: 10 [S: a) Primero el CaSO 4]; b) [ Ca2+] =0,1 M] *7. A una disolución que contiene 5,85 g/L de cloruro sódico y 1,942 g/L de cromato potásico, se añade progresivamente otra de iónes plata. Entre las sales de plata que se forman ¿cuál precipitará primero? ¿o si precipitan ambos a la vez?; b) ¿Cuál será la concentración del ión que precipita en primer lugar cuando empieza a precipitar el segundo? c) Explica cómo realizar una vo lumetría de iones cloruro, usando el cromato -10 -12 de potasio como indicador (método de Mohr). (DATOS: Kps del cloruro de plata = 10 . Kps del cromato de plata = 4 .10 . Masas atómicas: Cl [S: a) Primero el ión cloruro]; b) [ Cl - = 5,46·10-6 M] = 35,5; Na = 23; Cr = 52; O = 16; K = 39,1). + -5 −12 −8 8. ¿Cuál es la solubilidad de AgSCN en NH3 0,0030 M? Para el AgSCN, Kps = 1,1·10 , y para [Ag(NH 3)2] , Kd = 6.0·10 . [S: 1,3·10 ] +

−

9. ¿Cuánto NH3 se debe adicionar a una disolución de Ag 0,0040 M para evitar la precipitación de AgCl cuando [Cl ] llega a -1 −8 -10 + 0,0010? Para AgCl, Kps = 1.8·10 , y para [Ag(NH3)2] es 6,0·10 . [S: 0,044 mol·L ] 10. La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua pura es 0,6 mg en 50 mL. Calcula su solubilidad en una disolución de hidróxido de sodio -7 de pH = 12. Comenta los resultados obtenidos. [S: 3,7·10 M]

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Q13-EquilibriosSolubilidad-Precipitacion

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