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Solubilidad y precipitación

Cataluña · 2017 · Junio

Enunciado

La salinidad de las aguas oceánicas determina las condiciones de vida de los organismos marinos y varía en función de las características de cada océano. La determinación de la salinidad se lleva a cabo midiendo un parámetro del agua de mar, como la conductividad eléctrica o la concentración de ion cloruro. Este último parámetro se mide mediante una valoración del ion cloruro con nitrato de plata (

\text{AgNO}_3

\text{Cl}^-(\text{ac}) + \text{AgNO}_3(\text{ac}) \rightarrow \text{AgCl}(\text{s}) + \text{NO}_3^-(\text{ac})

a) (1 punto) Cuando se han valorado 20,0 mL de agua de mar, han sido necesarios 23,5 mL de una disolución de nitrato de plata 0,265 M para poder llegar al punto final de la valoración. Calcule la salinidad del agua de mar, expresada como concentración de NaCl en

\text{g L}^{-1}

.

b) (1 punto) Escriba la ecuación del equilibrio de solubilidad del cloruro de plata y determine su solubilidad a 25 °C, expresada en

\text{mol L}^{-1}

. Justifique si la solubilidad del cloruro de plata aumenta, disminuye o se mantiene en una disolución acuosa concentrada de KCl.

Datos: Masa molecular relativa del NaCl

= 58{,}5

. Constante del producto de solubilidad del AgCl a 25 °C:

K_{ps} = 1{,}7 \times 10^{-10}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Salinidad (concentración de NaCl)

= 18{,}2\ \text{g/L}

.

b)

\text{AgCl}(\text{s}) \rightleftarrows \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-

;

s = 1{,}30 \times 10^{-5}\ \text{mol/L}

. En KCl concentrado la solubilidad disminuye por efecto del ion común.

Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.

a)

Reacción de valoración:

\text{Cl}^-(\text{ac}) + \text{AgNO}_3(\text{ac}) \rightarrow \text{AgCl}(\text{s}) + \text{NO}_3^-(\text{ac})

A partir de la reacción igualada (estequiometría 1 a 1):

\text{AgNO}_3 \qquad V = 23{,}5\ \text{mL} = 0{,}0235\ \text{L}

(0{,}0235\ \text{L}) \times (0{,}265\ \text{mol/L}) = 0{,}0062275\ \text{mol}

\text{AgNO}_3

gastados

mol de

\text{AgNO}_3

gastados

=

mol iniciales de

\text{Cl}^-

0,4 p.

\Rightarrow 0{,}0062275\ \text{mol de Cl}^-

Transformamos los moles de

\text{Cl}^-

en g de NaCl:

0,2 p.

0{,}0062275\ \text{mol Cl}^- \times (1\ \text{mol NaCl} / 1\ \text{mol Cl}^-) \times (58{,}5\ \text{g NaCl} / 1\ \text{mol NaCl}) = 0{,}3643\ \text{g NaCl}

Lo transformamos en concentración:

Volumen de disolución valorada

= 20{,}0\ \text{mL} = 0{,}0200\ \text{L}

Concentración de NaCl

= (0{,}3643\ \text{g}) / (0{,}0200\ \text{L}) = 18{,}2\ \text{g/L}

0,4 p.

\Rightarrow

Salinidad (concentración de NaCl) $= 18{,}2\ \text{g/L}$

b)

Equilibrio de solubilidad:

0,2 p.

\text{AgCl}(\text{s}) \rightleftarrows \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-

Cálculo de la solubilidad

Expresión de la constante de solubilidad:

0,2 p.

K_{ps} = [\text{Ag}^+]\,[\text{Cl}^-]

	$\text{AgCl}(\text{s})$	$\rightleftarrows$	$\text{Ag}^+$	$+$	$\text{Cl}^-$
Inicial	$a$
Equilibrio	$a - s$		$s$		$s$

donde

s

= solubilidad (M)

Introducimos la solubilidad en la expresión anterior:

0,1 p.

K_{ps} = (s)\cdot(s) = s^2

s = (K_{ps})^{1/2}

s = (1{,}7 \times 10^{-10})^{1/2}

0,2 p.

\Rightarrow

$s$ (solubilidad) $= 1{,}30 \times 10^{-5}\ \text{mol/L}$

0,3 p. La solubilidad del AgCl disminuirá en una disolución acuosa concentrada de KCl por efecto del ion común (ion cloruro), que desplazará la reacción de solubilidad hacia la izquierda (reactivos).

Opcional: