QuímicaMedio2,5 pts

Solubilidad y precipitación

Cataluña · 2020 · Septiembre
Enunciado
La acumulación de sedimentos minerales en las tuberías, válvulas y bombas es uno de los problemas más importantes para la industria petrolera, ya que reduce significativamente la producción de los pozos. Estas incrustaciones pueden ser, entre otras sustancias, de sulfato de bario (BaSO4\text{BaSO}_4), un compuesto difícil de eliminar porque es sumamente resistente a los agentes químicos y mecánicos.

a) (1,25 puntos) Escriba la ecuación del equilibrio de solubilidad del sulfato de bario y calcule su solubilidad en agua a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C}, expresada en mol⋅L−1\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}.

b) (1,25 puntos) Justifique, a partir de los cálculos necesarios, si a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C} se formarán incrustaciones de sulfato de bario en un pozo petrolífero cuando se mezclen 4,00 L4{,}00\ \text{L} de agua que contiene 1,96×10−3 mol⋅L−11{,}96\times 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} de iones bario con 1,00 L1{,}00\ \text{L} de otra agua que contiene 3,08×10−2 mol⋅L−13{,}08\times 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} de iones sulfato.

Dato: Constante del producto de solubilidad a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C}: Kps(BaSO4)=1,08×10−10K_{ps}(\text{BaSO}_4) = 1{,}08\times 10^{-10}.

Nota: Considere aditivos los volúmenes de las disoluciones acuosas.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
a) BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+SO42−(aq)\text{BaSO}_4(s) \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+}(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq); s=1,04⋅10−5 mol/L\boxed{s = 1{,}04\cdot 10^{-5}\ \text{mol/L}}

b) Q=9,659⋅10−6>Kps=1,08⋅10−10Q = 9{,}659\cdot 10^{-6} > K_{ps} = 1{,}08\cdot 10^{-10}: sí se forman incrustaciones de BaSO4\text{BaSO}_4.
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) Ecuación del equilibrio de solubilidad del BaSO4\text{BaSO}_4

0,4 p.BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+SO42−(aq)\text{BaSO}_4(s) \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+}(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq)Cálculo de la solubilidad del sulfato de bario
BaSO4(s)\text{BaSO}_4(s)Ba2+(aq)\text{Ba}^{2+}(aq)SO42−(aq)\text{SO}_4^{2-}(aq)
Inicialaa
Equilibrioa−sa - sssss
donde ss = solubilidad (mol/L).

0,25 p. Expresión de la constante de solubilidad:Kps=[Ba2+] [SO42−]K_{ps} = [\text{Ba}^{2+}]\,[\text{SO}_4^{2-}]0,6 p. Introducimos la solubilidad (ss) en la KpsK_{ps} y resolvemos la ecuación:Kps=(s)⋅(s)=s2  ⇒  s=(Kps)1/2=(1,08×10−10)1/2K_{ps} = (s)\cdot(s) = s^2 \;\Rightarrow\; s = (K_{ps})^{1/2} = (1{,}08\times 10^{-10})^{1/2}s (solubilidad)=1,04⋅10−5 mol/Ls\ (\text{solubilidad}) = 1{,}04\cdot 10^{-5}\ \text{mol/L}b) Justificar si se formarán incrustaciones de sulfato de bario

El producto de solubilidad del sulfato de bario se escribe Kps=[Ba2+] [SO42−]K_{ps} = [\text{Ba}^{2+}]\,[\text{SO}_4^{2-}].

0,2 p. Condición: para que una sal precipite es necesario que el valor QQ (con las concentraciones iniciales) sea superior a la KpsK_{ps}.Precipitacioˊn  ⇒  Q>Kps\text{Precipitación} \;\Rightarrow\; Q > K_{ps}0,4 p. Calculamos las concentraciones iniciales al mezclar las dos disoluciones. Suponemos los volúmenes aditivos:[Ba2+]0=4,0 L×1,96⋅10−3 mol/L(4,0+1,0) L=1,568⋅10−3 M[\text{Ba}^{2+}]_0 = \frac{4{,}0\ \text{L}\times 1{,}96\cdot 10^{-3}\ \text{mol/L}}{(4{,}0 + 1{,}0)\ \text{L}} = 1{,}568\cdot 10^{-3}\ \text{M}[SO42−]0=1,0 L×3,08⋅10−2 mol/L(4,0+1,0) L=6,160⋅10−3 M[\text{SO}_4^{2-}]_0 = \frac{1{,}0\ \text{L}\times 3{,}08\cdot 10^{-2}\ \text{mol/L}}{(4{,}0 + 1{,}0)\ \text{L}} = 6{,}160\cdot 10^{-3}\ \text{M}0,4 p.Q=[Ba2+]0⋅[SO42−]0=(1,568⋅10−3)⋅(6,16⋅10−3)=9,659⋅10−6Q = [\text{Ba}^{2+}]_0\cdot[\text{SO}_4^{2-}]_0 = (1{,}568\cdot 10^{-3})\cdot(6{,}16\cdot 10^{-3}) = 9{,}659\cdot 10^{-6}0,25 p. Comparamos: Q=9,659⋅10−6Q = 9{,}659\cdot 10^{-6}; Kps=1,08⋅10−10K_{ps} = 1{,}08\cdot 10^{-10}   ⇒  Q>Kps\;\Rightarrow\; Q > K_{ps}

⇒\Rightarrow Se formará precipitado (incrustaciones) de sulfato de bario en el pozo petrolífero.

Corrección oficial en PDF (original en catalán)

¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
Sigue practicando
Solubilidad y precipitación
(2 puntos: 1 punto cada apartado) El producto de solubilidad del cromato de plata (Ag2CrO4\text{Ag}_2\text{CrO}_4)…
Química · Andalucía · 2026 · Reserva 4Solubilidad y precipitación
(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado) El PbCl2\text{PbCl}_2 es una sustancia muy poco soluble en agua (KS=1,2⋅10−5K_S = 1{,}2\cdot 10^{-5}…
Química · Andalucía · 2026 · JulioSolubilidad y precipitación
(2 puntos: 1 punto cada apartado) El Mn(OH)2\text{Mn(OH)}_2 es muy poco soluble en agua, con una KS=1,9⋅10−13K_S = 1{,}9\cdot 10^{-13}…
Química · Andalucía · 2026 · Reserva 1Solubilidad y precipitación
(2 puntos) MUCHO MÁS QUE ESPUMA La higiene bucal es esencial para mantener la salud general y prevenir caries…
Química · Andalucía · 2026 · Reserva 2
Apuntes y todos los problemas de Equilibrio químico →