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Solubilidad y precipitación
Problema
2020 · Extraordinaria · Titular
C2
Examen
a) Sabiendo que en 200 mL200 \text{ mL} de una disolución saturada de SrFX2\ce{SrF2} hay disueltos 14,6 mg14,6 \text{ mg} de dicha sal, calcule su producto de solubilidad.b) Determine justificadamente, si se forma precipitado de PbIX2\ce{PbI2} al mezclar 50 mL50 \text{ mL} de una disolución de KI\ce{KI} de concentración 1,2⋅10−3 M1,2 \cdot 10^{-3} \text{ M} con 30 mL30 \text{ mL} de otra disolución de Pb(NOX3)X2\ce{Pb(NO3)2} de concentración 3⋅10−3 M3 \cdot 10^{-3} \text{ M}.

Datos: Ks(PbIX2)=7,9⋅10−9K_s(\ce{PbI2}) = 7,9 \cdot 10^{-9}; Masas atómicas relativas Sr=87,6\ce{Sr}=87,6; F=19\ce{F}=19.

producto de solubilidadprecipitación
a) Sabiendo que en 200 mL200 \text{ mL} de una disolución saturada de SrFX2\ce{SrF2} hay disueltos 14,6 mg14,6 \text{ mg} de dicha sal, calcule su producto de solubilidad.

Primero calculamos la masa molar del fluoruro de estroncio (SrFX2\ce{SrF2}) a partir de las masas atómicas proporcionadas:

M(SrFX2)=87,6+2⋅19=125,6 g⋅mol−1M(\ce{SrF2}) = 87,6 + 2 \cdot 19 = 125,6 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

Determinamos la solubilidad molar (ss), que representa la concentración de la sal en una disolución saturada:

s=14,6⋅10−3 g125,6 g⋅mol−1⋅0,2 L=5,812⋅10−4 mol⋅L−1s = \frac{14,6 \cdot 10^{-3} \text{ g}}{125,6 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot 0,2 \text{ L}} = 5,812 \cdot 10^{-4} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}

La ecuación del equilibrio de solubilidad para la sal es:

SrFX2(s)⇌SrX2+(aq)+2 FX−(aq)\ce{SrF2 (s) <=> Sr^{2+} (aq) + 2 F^- (aq)}

A partir de la estequiometría de la reacción, establecemos la relación entre el producto de solubilidad (KsK_s) y la solubilidad molar (ss):

Ks=[SrX2+]⋅[FX−]2=s⋅(2s)2=4s3K_s = [\ce{Sr^{2+}}] \cdot [\ce{F^-}]^2 = s \cdot (2s)^2 = 4s^3

Sustituimos el valor de la solubilidad calculado anteriormente:

Ks=4⋅(5,812⋅10−4)3=7,86⋅10−10K_s = 4 \cdot (5,812 \cdot 10^{-4})^3 = 7,86 \cdot 10^{-10}
b) Determine justificadamente, si se forma precipitado de PbIX2\ce{PbI2} al mezclar 50 mL50 \text{ mL} de una disolución de KI\ce{KI} de concentración 1,2⋅10−3 M1,2 \cdot 10^{-3} \text{ M} con 30 mL30 \text{ mL} de otra disolución de Pb(NOX3)X2\ce{Pb(NO3)2} de concentración 3⋅10−3 M3 \cdot 10^{-3} \text{ M}.

Para determinar si existe precipitación, calculamos primero los moles de cada ion aportados por las sales solubles en el volumen total de la mezcla (VT=50 mL+30 mL=80 mL=0,08 LV_T = 50 \text{ mL} + 30 \text{ mL} = 80 \text{ mL} = 0,08 \text{ L}):n(PbX2+)=3⋅10−3 mol⋅L−1⋅0,03 L=9⋅10−5 moln(\ce{Pb^{2+}}) = 3 \cdot 10^{-3} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 0,03 \text{ L} = 9 \cdot 10^{-5} \text{ mol} n(IX−)=1,2⋅10−3 mol⋅L−1⋅0,05 L=6⋅10−5 moln(\ce{I^-}) = 1,2 \cdot 10^{-3} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 0,05 \text{ L} = 6 \cdot 10^{-5} \text{ mol} Calculamos las concentraciones iniciales de los iones en la mezcla:

[PbX2+]0=9⋅10−5 mol0,08 L=1,125⋅10−3 M[\ce{Pb^{2+}}]_0 = \frac{9 \cdot 10^{-5} \text{ mol}}{0,08 \text{ L}} = 1,125 \cdot 10^{-3} \text{ M}
[IX−]0=6⋅10−5 mol0,08 L=7,5⋅10−4 M[\ce{I^-}]_0 = \frac{6 \cdot 10^{-5} \text{ mol}}{0,08 \text{ L}} = 7,5 \cdot 10^{-4} \text{ M}

Planteamos el equilibrio de precipitación del PbIX2\ce{PbI2} y calculamos el cociente de reacción (QQ):

PbIX2(s)⇌PbX2+(aq)+2 IX−(aq)\ce{PbI2 (s) <=> Pb^{2+} (aq) + 2 I^- (aq)}
Q=[PbX2+]0⋅[IX−]02=(1,125⋅10−3)⋅(7,5⋅10−4)2=6,33⋅10−10Q = [\ce{Pb^{2+}}]_0 \cdot [\ce{I^-}]_0^2 = (1,125 \cdot 10^{-3}) \cdot (7,5 \cdot 10^{-4})^2 = 6,33 \cdot 10^{-10}

Comparamos el valor de QQ con la constante del producto de solubilidad (Ks=7,9⋅10−9K_s = 7,9 \cdot 10^{-9}):Puesto que Q(6,33⋅10−10)<Ks(7,9⋅10−9)Q (6,33 \cdot 10^{-10}) < K_s (7,9 \cdot 10^{-9}), la disolución es insaturada y, por tanto, no se formará precipitado de PbIX2\ce{PbI2}.