PROBLEMAS SOBRE REACCIONES DE PRECIPITACIÓN

PROBLEMAS SOBRE REACCIONES DE PRECIPITACIÓN

1. Las soluciones acuosas de nitrato de plata se suelen utilizar, en análisis químicos, para detectar la presencia de iones cloruro, en soluciones problema, a causa de la precipitación del cloruro de plata de color blanco.

a) Tenemos una solución problema de iones cloruro muy diluida (3∙10-7 M). Deduce si detectaremos la presencia de cloruro al añadir, a 20 mL de la solución anterior, 10 mL de una solución 9∙10-4 M de nitrato de plata.

b) En los frascos de nitrato de plata podemos encontrar estos pictogramas de seguridad:        [pic 1]

¿Qué significan estos pictogramas? ¿Qué precauciones deberíamos tomar en la manipulación de las soluciones de nitrato de plata?

Ks(cloruro de plata) = 2,8∙10-10 a 298 K.

R: Detectaremos iones cloruro si se forma precipitado de cloruro de plata.

a) El nitrato de plata es una sal totalmente disociada: AgNO3 → Ag+ + NO3- . Con la molaridad de la sal y su volumen calculamos sus moles (M =  ) que son los mismos que los de ion plata porque, en la reacción, la proporción en moles es 1 a 1:[pic 2]

 = 10·10-3 L · 9·10-4 M = 9·10-6 mol =  [pic 3][pic 4]

Los moles que tenemos de ion cloruro los calculamos igual:

 = 20·10-3L · 3·10-7M = 6·10-9 mol[pic 5]

Al mezclar los iones cloruro con los iones plata se añaden los volúmenes (20 mL + 10 mL = 30 mL). Las concentraciones de los iones al mezclarlos serán:

 =  = 2·10-7 M  ,    =  = 3·10-4 M[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

A continuación calculamos el valor de la Qs y lo comparamos con el valor de la Ks. Si se supera el valor de la Ks se formará precipitado. Como la reacción es Ag+ + Cl- → AgCl :

Qs = ·  = 2·10-7 · 3·10-4 = 6·10-11  Ks . Por lo tanto no se forma precipitado de cloruro de plata y no se detectarán los iones cloruro.[pic 10][pic 11][pic 12]

b) El primer pictograma significa corrosivo. Como el contacto con estas sustancias puede destruir tejidos vivos u otros materiales hay que evitar el contacto del nitrato de plata con la piel, los ojos o la ropa y su inhalación. Para tomar estas precauciones se requiere trabajar con bata, guantes, gafas y manipular la sustancia en una campana extractora.

 El segundo pictograma significa peligroso para el medio ambiente. Estas sustancias afectan de forma irreversible al medio ambiente por lo que hay que evitar su eliminación de forma incontrolada (el nitrato de plata no hay que verterlo por la pica).

2. A 25 °C, se prepara una solución saturada de hidróxido de zinc en agua y su pH es 8,5.

a) Calcula el valor de la Ks del hidróxido de zinc a 25 °C y la masa de hidróxido de zinc que hay disuelta en 5 L de una solución saturada de hidróxido de zinc en agua.

b) Calcula la solubilidad del hidróxido de zinc en una solución de cloruro de zinc 1,5·10-2 M.

H:1, O:16, Zn:65,4

R: Como la disolución está saturada tenemos el equilibrio entre el sólido y los iones por lo que la reacción es reversible. Llamando S a la solubilidad:

a) La reacción es: Zn(OH)2(s)    Zn2+(aq) + 2OH-(aq)[pic 13]

                                  S                      S               2S

Como el pH = 8,5 deducimos la concentración de OH- a partir del pOH:

pOH = 14 – pH = 14 – 8,5 = 5,5 = -log   =  = 3,16·10-6 M = 2S[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

 = S = 1,58·10-6 M[pic 18]

Por el ajuste de la reacción, la Ks será:

Ks =  ·  = 1,58·10-6 · (3,16·10-6)2 = 1,58·10-17  [pic 19][pic 20]

La masa de hidróxido de zinc disuelta la calcularemos a partir de los moles del compuesto:

 = 1,58·10-6 M· 5 L = 7,9·10-6 mol  7,9·10-6 mol Zn(OH)2 ·  = 7,85·10-4 g Zn(OH)2[pic 21][pic 22][pic 23]

b) En una disolución de ZnCl2 tenemos el ion común Zn2+:  ZnCl2 → Zn2+ +2Cl-. Mediante el efecto del ion común aumenta la concentración de uno de los iones de la disolución saturada con lo que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y se favorece la formación del precipitado, es decir, disminuye la solubilidad de la sal. Si llamamos S’ a la nueva solubilidad que tendrá el hidróxido de zinc:

Zn(OH)2     Zn2+    +   2OH-[pic 24]

                                                                      S’        S’+1,5·10-2     2S’

Como la disolución ya estaba saturada, podemos considerar que la cantidad añadida de Zn2+ es mucho mayor que la solubilidad que tenía el hidróxido anteriormente. Por lo tanto, está justificada la siguiente aproximación:    = S’ + 1,5·10-2  1,5·10-2 M. Como el valor de la Ks no cambia (no variamos la temperatura), aplicando su definición calcularemos S’:[pic 25][pic 26]

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