Problema resuelto de Química: Solubilidad y precipitaciónSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2018 · Junio · Opción B

a) Añadir KOH

El KOH es una base fuerte que se disocia por completo, $\text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^-$, y aporta iones $\text{OH}^-$, que son comunes con el equilibrio. Al aumentar $[\text{OH}^-]$, el producto $Q = [\text{Ca}^{2+}][\text{OH}^-]^2$ supera a $K_s$, y el sistema responde desplazándose hacia la izquierda para consumir parte de los $\text{OH}^-$ añadidos. Precipita más $\text{Ca(OH)}_2(s)$: se favorece su formación (efecto del ion común; la solubilidad disminuye).

b) Aumentar la temperatura

El proceso de disolución es exotérmico ($\Delta H < 0$): en sentido inverso, la formación del sólido es endotérmica. Al calentar, el equilibrio se desplaza en el sentido que absorbe calor, hacia la izquierda; dicho de otro modo, $K_s$ disminuye al aumentar la temperatura. Se forma más $\text{Ca(OH)}_2(s)$: la solubilidad baja con la temperatura.

c) Añadir HCl

El HCl es un ácido fuerte: sus iones $\text{H}_3\text{O}^+$ neutralizan los $\text{OH}^-$ de la disolución,$$\text{H}_3\text{O}^+(ac) + \text{OH}^-(ac) \longrightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}(l)$$Al disminuir $[\text{OH}^-]$, $Q$ se hace menor que $K_s$ y el equilibrio se desplaza hacia la derecha para reponerlos: se disuelve parte del $\text{Ca(OH)}_2(s)$ y se desfavorece su formación. Es la razón de que la solubilidad dependa tanto del pH: en medio ácido el hidróxido es mucho más soluble.

d) Añadir más $\text{Ca(OH)}_2(s)$

El sólido puro no aparece en la expresión de $K_s$: su «concentración» es constante. La disolución ya estaba saturada, así que el sólido añadido no se disuelve y las concentraciones de $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{OH}^-$ no cambian. El equilibrio no se desplaza: no se forma ni se disuelve hidróxido; simplemente hay más sólido en el fondo.