Reacciones de precipitación 07

 

Para producir la precipitación de yoduro de plomo (II) a partir de una solución que contiene catión de plomo (II) 10–2 M, ¿cuál es la mínima concentración de I que se necesita?

Dato: Kps (PbI2) = 7,1·10–9

 

 

Solución:

Datos: [Pb2+] = 10–2 M; Kps (PbI2) = 7,1·10–9

Reacción de disociación del yoduro de plomo (II):

PbI2 (s) ⇔ Pb2+ (aq) + 2 I (aq)

Producto de solubilidad:

Kps = [Pb2+]·[I]2

 

[PbI2]

[Pb2+]

[I]

 Concentración inicial

c0

10–2

0

 Concentración que se disocia

s

 Concentración disociada

s

2s

 Concentración en el equilibrio

c0 – s (sólido, no se disuelve)

10–2 + s

2s

Kps = (10–2 + s)·(2s)2

Como la solubilidad del yoduro de plomo (II) es tan pequeña, se puede suponer que 0,01 + s es equivalente a 0,01 sin que afecte al resultado del problema. De esta forma se facilitan los cálculos. Luego:

Kps = 0,04s2

Ahora se despeja  s de la expresión del producto de solubilidad:

P S 07

[I] = 2 s = 2·4,21·10–4 = 8,42·10–4 M

Se puede añadir ión yoduro hasta que su concentración sea [I] =8,42·10–4 M, que será cuando esté en equilibrio. A partir de esta cantidad empezará la precipitación.

 

 


Reacciones de precipitación 06

 

Una disolución es 0,001 M en Sr2+ y 2 M en Ca2+. Si los productos de solubilidad del SrSO4 y CaSO4 valen 10–7 y 10–5, respectivamente:

a)  ¿Qué catión precipitará antes al añadir lentamente Na2SO4 0,1 M?

b)  ¿Qué concentración quedará del primero cuando empiece a precipitar el segundo?

 

 

Solución:

Datos: [Sr2+] = 10–3 M; [Ca2+] = 2 M; Kps (SrSO4) = 10–7; Kps (CaSO4) = 10–5

a)  Dato: [Na2SO4] = 0,1 M

Precipitará primero la disolución que necesite menos [SO42–] para alcanzar su Kps.

Reacción de disociación del sulfato de estroncio:

SrSO4 (s) ⇔ Sr2+ (aq) + SO42– (aq)

Constante de equilibrio:

REAC PRECIPITA 06, 1

El sulfato de estroncio apenas se disuelve, por tanto se puede considerar que su concentración no varía, es decir, que permanece constante luego:

Kc·[SrSO4] = Kps = [Sr2+]·[SO42–]

con lo que se ha obtenido el producto de solubilidad.

[SO42–] = Kps/[Sr2+] = 10–7/10–3 = 10–4 M

Reacción de disociación del sulfato de calcio:

CaSO4 (s) ⇔ Ca2+ (aq) + SO42– (aq)

Constante de equilibrio:

REAC PRECIPITA 06, 2

El sulfato de calcio apenas se disuelve, por tanto se puede considerar que su concentración no varía, es decir, que permanece constante luego:

Kc·[CaSO4] = Kps = [Ca2+]·[SO42–]

con lo que se ha obtenido el producto de solubilidad.

[SO42–] = Kps/[Ca2+] = 10–5/2 = 5·10–6 M

Luego, precipitará primero el CaSO4 por necesitar menos [SO42–] para hacerlo y, por tanto, el catión Ca2+.

b)  Cuando la [SO42–] sea igual a 10–4 M empezará a precipitar SrSO4 y quedará del primero en precipitar:

[Ca2+]·[SO42–] = 10–5

[Ca2+] = 10–5/[SO42–] = 10–5/10–4 = 0,1 M

0,1 M  es la concentración de Ca2+ que quedará cuando empiece a precipitar el Sr2+, que es el segundo en precipitar.

 

 

 

Producto de solubilidad 11

 

Sabiendo que el producto de solubilidad del sulfato de bario es 1,5·10–9, halla los gramos de dicho  compuesto que se pueden disolver en un litro de disolución.

Datos: Ba = 137,36, S = 32, O = 16

 

 

Solución:

Datos: Kps = 1,5·10–9; V = 1 L

Disociación del sulfato de bario:

BaSO4 (s) ⇔ Ba2+ (aq) + SO42– (aq)

Producto de solubilidad:

Kps = [Ba2+]·[SO42–] = s·s = s2

Despejando s, tenemos que:

P S 11

El sulfato de bario es una sal poco soluble en agua, luego la concentración de los productos será igual a la concentración de la sal disuelta, o sea:

[BaSO4]disuelto = [Ba2+] = [SO42–] = 3,87·10–5 M (mol/L)

Como hay 1 litro de disolución tendremos 3,87·10–5 moles de sulfato de bario.

Peso molecular del BaSO4:

Pm = 137,36 + 32 + 64 = 233,36

Gramos de sulfato de bario:

3,87·10–5 moles·(233,36 g/mol) = 0,009 g

 

 

 


Producto de solubilidad 10

 

Calcula:

a)  Solubilidad del hidróxido de plata.

b)  Solubilidad del hidróxido de cobalto (II).

Conocidas dichas solubilidades:

c)  Calcula el pH de una disolución de hidróxido de plata.

d)  Calcula el pH de una disolución saturada de hidróxido de cobalto (II)

Datos: Kps (AgOH) = 2·10–8, Kps (Co(OH)2) = 10–15

 

 

Solución:

a)  Dato: Kps (AgOH) = 2·10–8

El hidróxido de plata es una base débil y se disocia según la reacción:

AgOH (s) ⇔ Ag+ (aq) + OH (aq)

Producto de solubilidad:

Kps = [Ag+]·[OH] = s·s = s2

Despejando s, tenemos que:

P S 10, 1

b)  Dato: Kps (Co(OH)2) = 10–15

Disociación del hidróxido de cobalto (II):

Co(OH)2 (s) ⇔ Co2+ (aq) + 2 OH (aq)

Producto de solubilidad:

Kps = [Co2+]·[OH]2 = s·(2s)2 = 4s3

Despejando s, tenemos que:

P S 10, 2

c)  Según el apartado a):

[OH] = [Ag+] = s = 1,414·10–4 M

pH = 14 – pOH = 14 + log [OH]

pH = 14 + log 1,414·10–4 = 10,15

d)  Según el apartado b):

[OH] = 2s = 2·6,3·10–6 M

pH = 14 – pOH = 14 + log [OH]

pH = 14 + log 1,26·10–5 = 9,10

 

 


Producto de solubilidad 09

 

Halla cuánto fluoruro de calcio se disuelve en M y g/L, sabiendo que su producto de solubilidad es 4·10–11.

 

 

Solución:

Dato: Kps (CaF2) = 4·10–11

Reacción de disociación:

CaF2 (s) « Ca2+ (aq) + 2 F (aq)

Constante de equilibrio:

P S 09, 1

Pasando el denominador de la fracción al primer miembro:

Kc·[CaF2] = [Ca2+]·[F]2

El fluoruro de calcio apenas se disuelve, por tanto se puede considerar que su concentración no varía, es decir, que permanece constante luego una constante, Kc, por otra constante, [CaF2], resulta otra constante.

Kc·[CaF2] = Kps = [Ca2+]·[F]2

La anterior expresión es el producto de solubilidad. 

 

[CaF2]

[Ca2+]

[F]

 Concentración inicial

c0

0

0

 Concentración que se disocia

s

 Concentración disociada

s

2s

 Concentración en el equilibrio

c0 – s (sólido, no se disuelve)

s

2s

 

Kps = s·(2s)2 = 4s3

P S 09, 2

Pm (CaF2) = 40,08 + 2·19 = 78,08

s = (78,08 g/mol)·(2,15·10–4 moles/L) = 1,68·10–2 g/L