Solubilidad y precipitación

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)

Formulación. Hidróxido de calcio: $\text{Ca(OH)}_2$ [−0,5 p si no formulan bien]

Definición de solubilidad molar

0,30 p. La solubilidad molar de un compuesto es el número de moles de compuesto disueltos en un litro de disolución saturada.

• También se podrá definir como el número máximo de moles de compuesto (soluto) disueltos en un litro de disolución (disolvente).

Cálculo de la solubilidad molar del $\text{Ca(OH)}_2$

0,40 p. Masa molecular de $\text{Ca(OH)}_2 = 40{,}1 + 16{,}0\times 2 + 1{,}0\times 2 = 74{,}1\ \text{g mol}^{-1}$$$S = \frac{0{,}149\ \text{g Ca(OH)}_2}{0{,}2\ \text{L}}\cdot\frac{1\ \text{mol Ca(OH)}_2}{74{,}1\ \text{g Ca(OH)}_2} = 0{,}01\ \frac{\text{mol Ca(OH)}_2}{\text{L disolución}} = \mathbf{0{,}01\ M\ Ca(OH)_2}$$Concentraciones de los iones Ca²⁺ y OH⁻

0,25 p. A partir del equilibrio de la sal:$$\underset{\phantom{S}}{\text{Ca(OH)}_2\text{(s)}} \rightleftarrows \underset{S}{\text{Ca}^{2+}\text{(aq)}} + \underset{2S}{2\,\text{OH}^-\text{(aq)}}$$0,30 p. Concentración de cada ion:$$[\text{Ca}^{2+}] = S = 0{,}01\ \text{M} \;\Rightarrow\; [\text{Ca}^{2+}] = 0{,}01\ \text{M}$$$$[\text{OH}^-] = 2\cdot S = 0{,}02\ \text{M} \;\Rightarrow\; [\text{OH}^-] = 0{,}02\ \text{M}$$b)

Dado el equilibrio:$$\text{Ca(OH)}_2\text{(s)} \rightleftarrows \text{Ca}^{2+}\text{(aq)} + 2\,\text{OH}^-\text{(aq)} \qquad K_{ps} = [\text{Ca}^{2+}][\text{OH}^-]^2$$0,30 p. Cuando añadimos agua, la disolución dejará de estar saturada, la concentración de los iones Ca²⁺ y OH⁻ disminuirá. Habrá tendencia a disolverse más sólido hasta llegar otra vez a la saturación. El equilibrio se desplazará hacia la derecha y aumenta la solubilidad del $\text{Ca(OH)}_2$ y, por tanto, disminuye la masa de $\text{Ca(OH)}_2$.

0,30 p. Cuando añadimos NaOH, estamos añadiendo un ion común OH⁻ (un producto) y el sistema evolucionará hacia la izquierda, y aumenta la cantidad de $\text{Ca(OH)}_2$.

0,35 p. Cuando añadimos HCl estamos añadiendo un ácido fuerte que se disocia totalmente:$$\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Cl}^- + \text{H}_3\text{O}^+$$El ion H₃O⁺ reaccionará con los OH⁻ de la disolución (neutralización) haciendo que la $[\text{OH}^-]$ disminuya. El equilibrio se desplazará hacia la derecha hasta que llegue de nuevo a la saturación y, por tanto, disminuye la masa de $\text{Ca(OH)}_2$.

0,30 p. Cuando añadimos CaCl₂, estamos añadiendo el ion común Ca²⁺ (un producto) y el sistema evolucionará hacia la izquierda, y aumenta la cantidad de $\text{Ca(OH)}_2$.