QuímicaFácil1,5 pts

Solubilidad y precipitación

Extremadura · 2025 · Junio
Enunciado
a) (0,75 puntos) Calcular la solubilidad (en g⋅L−1\text{g}\cdot\text{L}^{-1}) del PbCl2\text{PbCl}_2.

b) (0,75 puntos) Predecir qué le sucederá a la solubilidad del PbCl2\text{PbCl}_2 en presencia del electrolito fuerte NaCl.

Datos: Kps(PbCl2)=1,7⋅10−5K_{ps}(\text{PbCl}_2) = 1{,}7\cdot 10^{-5}; Masas atómicas (u): Cl = 35,5; Pb = 207,2.
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Resultado
  s(PbCl2)=1,62⋅10−2 mol⋅L−1=4,51 g⋅L−1  \boxed{\;s(\text{PbCl}_2) = 1{,}62\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} = 4{,}51\ \text{g}\cdot\text{L}^{-1}\;}  Con NaCl, la solubilidad disminuye (efecto del ion comuˊn)  \boxed{\;\text{Con NaCl, la solubilidad disminuye (efecto del ion común)}\;}
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Estrategia

Se escribe el equilibrio de solubilidad del PbCl2\text{PbCl}_2 en agua: por cada mol que se disuelve pasan a la disolución ss mol de Pb2+\text{Pb}^{2+} y 2s2s de Cl−\text{Cl}^-. Sustituyendo en Kps=[Pb2+][Cl−]2=4s3K_{ps} = [\text{Pb}^{2+}][\text{Cl}^-]^2 = 4s^3 se despeja la solubilidad molar, que con la masa molar se pasa a gramos por litro. En b) el NaCl aporta Cl−\text{Cl}^-, un ion común con el equilibrio: por el principio de Le Chatelier, la solubilidad disminuye.
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Desarrollo

a) Solubilidad en agua.

Equilibrio de solubilidad (el sólido no aparece en la constante):PbCl2(s)⇌Pb2+(aq)+2 Cl−(aq)\text{PbCl}_2(s) \rightleftharpoons \text{Pb}^{2+}(aq) + 2\,\text{Cl}^-(aq)
PbCl2(s)\text{PbCl}_2(s)Pb2+\text{Pb}^{2+}Cl−\text{Cl}^-
Equilibriosólido en excesoss2s2s
Kps=[Pb2+] [Cl−]2=s (2s)2=4s3K_{ps} = [\text{Pb}^{2+}]\,[\text{Cl}^-]^2 = s\,(2s)^2 = 4s^3s=Kps43=1,7⋅10−543=4,25⋅10−63=1,62⋅10−2 mol⋅L−1s = \sqrt[3]{\frac{K_{ps}}{4}} = \sqrt[3]{\frac{1{,}7\cdot 10^{-5}}{4}} = \sqrt[3]{4{,}25\cdot 10^{-6}} = 1{,}62\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}Masa molar: M(PbCl2)=207,2+2⋅35,5=278,2 g⋅mol−1M(\text{PbCl}_2) = 207{,}2 + 2\cdot 35{,}5 = 278{,}2\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}.s=1,62⋅10−2 mol⋅L−1⋅278,2 g⋅mol−1=4,51 g⋅L−1s = 1{,}62\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot 278{,}2\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} = 4{,}51\ \text{g}\cdot\text{L}^{-1}b) Efecto del NaCl.

El NaCl es un electrolito fuerte: en disolución está totalmente disociado,NaCl(s)⟶Na+(aq)+Cl−(aq)\text{NaCl}(s) \longrightarrow \text{Na}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)y aporta iones Cl−\text{Cl}^-, que son comunes con el equilibrio de solubilidad del PbCl2\text{PbCl}_2. Al aumentar [Cl−][\text{Cl}^-], el producto [Pb2+][Cl−]2[\text{Pb}^{2+}][\text{Cl}^-]^2 supera el valor de KpsK_{ps} y, según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda: precipita PbCl2\text{PbCl}_2 hasta que el producto vuelve a valer KpsK_{ps}. Como KpsK_{ps} no cambia (solo depende de la temperatura) y [Cl−][\text{Cl}^-] es mayor, la cantidad de Pb2+\text{Pb}^{2+} que puede haber disuelta es menor: la solubilidad del PbCl2\text{PbCl}_2 disminuye (efecto del ion común).

Por ejemplo, en una disolución de NaCl 0,1 M0{,}1\ \text{M}, despreciando 2s2s frente a 0,10{,}1:s′≈Kps(0,1)2=1,7⋅10−50,01=1,7⋅10−3 mol⋅L−1s' \approx \frac{K_{ps}}{(0{,}1)^2} = \frac{1{,}7\cdot 10^{-5}}{0{,}01} = 1{,}7\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}casi diez veces menos que en agua pura (resolviendo sin aproximar sale 1,6⋅10−3 mol⋅L−11{,}6\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}).
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Consejo

El error típico es escribir Kps=s⋅2s=2s2K_{ps} = s\cdot 2s = 2s^2 o Kps=s3K_{ps} = s^3: la concentración de Cl−\text{Cl}^- es 2s2s y además va elevada al cuadrado, así que Kps=s(2s)2=4s3K_{ps} = s(2s)^2 = 4s^3.

En b) no basta con decir «disminuye»: nombra el ion común (Cl−\text{Cl}^-) y explica con Le Chatelier hacia dónde se desplaza el equilibrio.
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