Ejercicios de solubilidad y precipitacion

universidad

1. EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD

2. 2.-Elesmaltedentalestaformadoporhidroxiapatitocálcico,Ca
5(PO
4)
3(OH)cuyoK
psvale3·10
-58
.
a)Calculalasolubilidaddelesmaltedentalenaguapura.
b)SegúnlacurvadeStephanpocodespuésdecomer,elpHdeladisoluciónquebañaelesmaltedentalpuedebajara4,7.Calculala
solubilidaddelesmalteenestascondiciones.
SOLUCION
a)Ca
5(PO
4)
3(OH)
(s)5Ca
++
(ac) + 3PO
4
-3
(ac) + HO
-
(ac) K
ps= 3·10
-58
5s 3s s
K
ps= 3·10
-58
= [Ca
++
]
5
[PO
4
-3
]
3
[HO
-
] = (5s)
5
(3s)
3
s = 84375s
9
s = 1,15·10
-7
mol/l
b)pH = 4,7 es decir pOH= 14 –4,7 = 9,3 [HO
-
] = 10
-9,3
= 5·10
-10
Ca
5(PO
4)
3(OH)
(s)5Ca
++
(ac) + 3PO
4
-3
(ac) + HO
-
(ac) K
ps= 3·10
-58
5s 3s 5·10
-10
K
ps= 3·10
-58
= (5s)
5
(3s)
3
5·10
-10
= 4,2·10
-5
s
8
s = 2,27·10
-7
mol/l
Esmalte dental
Ca5(PO4)3(OH)
H
3O
+
H
3O
+
H
3O
+
H
3O
+
Esmalte dental
Ca5(PO4)3(OH)
Ca
++
Ca
++
PO
4
-3
PO
4
-3
PO
4
-3
Ca
++

3. Ba
++
BaSO
4
8.-ElBaSO
4seutilizaenmedicinacomoconstrastepararealizarradiografíasdelaparatodigestivo.Compruebasiunpacientecon
fuerteacidezdeestómago(pH=1)sufriríaintoxicacióndeBa
++
(ac)cuandotengadichosulfatoensuestómago,sabiendoqueuna
[Ba
++
(ac)]>50Mestóxica.
SOLUCION
Se trata del caso de equilibrios simultáneos que aumentan la solubilidad del BaSO
4. El pH = 1, es cte
BaSO
4(s)Ba
++
(ac) + SO
4
=
(ac) K
ps= 1,05·10
-10
SO
4
=
(ac)+ H
3O
+
(ac) HSO
4
-
(ac) + H
2O
(l) K = 1/K
a2
BaSO
4(s)+ H
3O
+
(ac) Ba
++
(ac) + HSO
4
-
(ac) + H
2O
(l)K
g= K
ps/K
a2= 1,05·10
-10
/0,012 = 8,75·10
-9
0,1 ss
??????
??????=
��
++
????????????�
4
−
??????3�
+
=
??????
2
0,1
=8,75·10
−9
s = [Ba
++
] 3·10
-5
M Es decir s = 30 M < 50 M
Por lo tanto, la [Ba
++
] no llegaría a ser tóxica aunque próxima a serlo
H
3O
+ Ba
++
Ba
++
SO
4
=
HSO
4
-
HSO
4
-
HSO
4
-

4. 4.-A una disolución 10
-5
M en BaCl
2y 0,5 M en SrCl
2, simultáneamente, se le añade cromatopotásico, K
2CrO
4, hasta que llega un
momento que comienza a formarse un precipitado. Calcula: a) La [K
2CrO
4] añadida hasta ese momento, si el volumen no varía.
b) La [K
2CrO
4] necesaria para que precipite el otro cloruro. (K
ps,BaCrO4= 210
-10
y K
ps,SrCrO4= 410
-5
)
SOLUCION
a) K
2CrO
4CrO
4
-
+ 2K
+
BaCl
2Ba
++
+ 2Cl
-
SrCl
2Sr
++
+ 2Cl
-
x 10
-5
M 0,5 M
K
ps,BaCrO4= [Ba
++
][CrO
4
-
] = 210
-10
K
ps,SrCrO4= [Sr
++
][CrO
4
-
] = 410
-5
[CrO
4
-
] = 210
-10
/10
-5
= 2·10
-5
M [CrO
4
-
] = 410
-5
/0,5 = 8·10
-5
M
Precipita 1º el BaCrO
4porque es el que necesita la menor [K
2CrO
4] = 2·10
-5
M
b) K
ps,SrCrO4= [Sr
++
][ CrO
4
-
] = 0,5·[ CrO
4
-
] = 410
-5
[ CrO
4
-
] = [K
2CrO
4] = 810
-5
Ba
++
Sr
++ Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Sr
++
Ba
++
CrO
4
=
CrO
4
=
CrO
4
=
CrO
4
=CrO
4
=
Ba
++
BaCrO
4
CrO
4
=
SrCrO
4

5. IO
3
–
Pb
++
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
Pb
++
Pb
++
Pb(IO
3)
2
Pb
++
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
Pb
++
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–Pb
++
Pb
++
Pb
++
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–
IO
3
–Pb
++
Pb(IO
3)
2
4.-Enunvasodeprecipitadostenemos1litrodedisolucióndePb(IO
3)
2enequilibriocon275mgdePb(IO
3)
2sólido.Calcula:
a)ElK
ps,sialevaporarladisoluciónasequedadlamasadelsólidoaumentaen25mg
b)Elvolumenmínimodeaguaquehayqueañadirallitrodedisoluciónparadisolverlos275mgdeprecipitadosólido.
SOLUCION (M-atPb=207,2g/mol;M-atI=126,9g/mol)
a)Pb(IO
3)
2(s)Pb
++
(ac)+2IO
3

(ac)
-s s 2s K
ps=[Pb
++
][IO
3

]
2
=s·(2s)
2
=4s
3
Alevaporartodoeldisolventedeladisolución,precipitanlos0,025gdePb(IO
3)
2disueltosasaturación.Portanto:
??????=
0,025??????
557
1&#3627408447;
=4,5·10
−5
?????? y K
ps=4(4,5·10
-5
)
3
=3,6·10
-13
b)En1litrohaydisueltosasaturación25mgdesal;luegoparadisolverasaturación275mgsenecesitarán:275mg/25mg/litro=11litrosdeagua.
Allitrodedisoluciónhayqueañadirlecomomínimo11litrosdeagua

6. 4.-TenemosunadisoluciónsaturadadeMn(OH)
2.Calcula:a)ElpH
b)La[Mn
++
]máximaposibleenunadisoluciónreguladora0,1MdeNH
3y0,2MdeClNH
4.(K
NH3=1,810
-5
yK
ps=210
-13
)
SOLUCION
a)Mn(OH)
2(s)Mn
++
(ac)+2HO
-
(ac) K
ps=[Mn
++
][HO
-
]
2
=s(2s)
2
=4s
3
=210
-13
-s s 2s
s=3,7·10
-5
mol/l[HO
-
]=2·3,7·10
-5
=7,4·10
-5
mol/l pOH=4,1 pH=9,9
Mn(OH)
2
Mn
++
HO
–
Mn
++
Mn
++
Mn
++
HO
–
HO
–
HO
–
HO
–
HO
–
HO
–
HO
–

7. b) ClNH
4Cl-+NH
4
+
(ac)
0,2 --- ---
---- 0,2 0,2
NH
3(ac)+H
2ONH
4
+
(ac)+HO
-
(ac) K
NH3=1,810
-5
0,1M 0,2M x
??????=
&#3627408449;??????
4
+
??????&#3627408450;
−
&#3627408449;??????3
=
0,2·&#3627408485;
0,1
=1,8·10
−5
x=[HO
-
]=9·10
-6
M
Enestadisoluciónreguladorala[HO
-
]semantieneconstanteen9·10
-6
M.
Mn
++
(ac)+2HO
-
(ac) K
ps=[Mn
++
][HO
-
]
2
=s(9·10
-6
)
2
=s·8,1·10
-11
=210
-13
s 9·10
-6
[Mn
++
]
max=2,5·10
-3
M
Mn
++
HO
–
NH
4
+NH
3
Mn
++
Mn
++Mn
++
HO
–
HO
–
NH
4
+
NH
4
+
Mn(OH)
2


8. 2. ¿Cuántos g de PbCl
2son necesarios para preparar 200 cc de disolución saturada?. (K
ps= 1,610
-5
y M
PbCl2= 278,1 g/mol).
SOLUCION
PbCl
2(s)Pb
++
(ac) + 2Cl
-
(ac)
Equilibrio s 2s
K
ps= 1,610
-5
= [Pb
++
][Cl
-
]
2
= s·4s
2
= 4s
3
s = (1,610
-5
/4)
1/3
= 0,016 mol PbCl
2/l
Moles de PbCl
2= 0,0160,2 = 3,210
-3
g de PbCl
2= 3,210
-3
278,1 = 0,89
Pb
++
Cl
-
Cl
-
Pb
++
Cl
-
Cl
-
Pb
++
Cl
-
Cl
-
PbCl
2
PbCl
2
PbCl
2
PbCl
2

9. 6.-Calcula cuantos g de ZnSse disolverán en 700 ml de disolución acuosa de NH
31,5 M. ¿Cuántos gramos se hubiesen disuelto en
agua pura?. (K
psZnS= 210
-25
y K
dZn(NH3)4++ = 1,2510
-9
).
SOLUCION
Sumamoslasreacciones:ZnS
(s)
Zn
++
(aq)
+S
=
(aq)
K
psZnS
=210
-25
Zn
++
+4NH
3
Zn(NH
3
)
4
++
K
f
=810
8
ZnS
(s)
+4NH
3
Zn(NH
3
)
4
++
+S
=
K
global
=1,6·10
-16
In. 1,5 --- ---
Eq. 1,5–4s s s
s=2,85·10
-8
moles/l molesZnS=2·10
-8
gZnS=1,95·10
-6g
Enaguapura
ZnS
(s)
Zn
++
(aq)
+S
=
(aq)
K
psZnS
=210
-25
=[Zn
++
][S
=
]=s
2
Eq -s s s
s=4,47·10
-13
mol/l masa=4,47·10
-13
·0,7·97,44=3,05·10
-11
g
NH
3
ZnS
S
=
Zn(NH
3
)
4
++
S
=
Zn
++
??????
??????????????????&#3627408463;&#3627408462;??????=
[Zn(NH
3
)
4
++
][S
=
]
[NH
3
]
4 =
s
2
(1,5)
4=1,6·10
−16

10. 5.-AunpacienteconuntrastornopsiquiátricoselehasuministradolitioSienelsuerosanguíneola[Li
+
(ac)]=0,001Mysabiendo
queenelsuerola[HCO
3
-
]=20mMypH=7,4.¿Precipitará?,sinoesasícalculala[Li
+
]
maxqueadmiteelsuero.
SOLUCIÓN (K
psLi2CO3=8,1510
-4
yparaH
2CO
3,K
a2=4,710
-11
).
HCO
3
-
+H
2OCO
3
=
+H
3O
+
0,02 x 4·10
-8
??????
&#3627408462;2
=4,7·10
−11
=
&#3627408485;·4·10
−8
0,02
x=[CO
3
=
]=2,35·10
-5
M
Q=[Li
+
]
2
o[CO
3
=
]
o=(0,001)
2
(2,35·10
-5
)=2,35·10
-11
M Q<K
psNohayprecipitación
2Li
+
+CO
3
=
 K
ps=[Li
+
]
2
[CO
3
=
]=8,1510
-4
=2,35·10
-5
(x)
2
x 2,35·10
-5
x=[Li
+
]
max=5,9M
Li
+
H
2CO
3
HCO
3
-
H
3O
+
CO
3
=
4·10
-8
10
-3



11. 1.-Calcula:a)losmgdeC
2O
4Caqueprecipitan,silohacen,en7Ldeltorrentesanguíneoquetieneunaconcentraciónde8,9·10
-5
MdeC
2O
4
-2
yseincorporan5·10
-4
molesdeCa
++
.(K
psOx.Ca=2,3·10
-9
)
SOLUCION
a)[CaCl
2]=5·10
-4
/5=10
-4
M
CaCl
2Ca
++
+2Cl
-
C
2O
4Na Na
+
+C
2O
4
=
Inicial10
-4
M --- --- 8,9·10
-5
M --- ---
Final--- 10
-4
M 8,9·10
-5
M
Ca
++
+C
2O
4
=
C
2O
4Ca(s) K
e=1/K
ps=1/2,3·10
-9
Inicio10
-4
8,9·10
-5
Eq 10
-4
–x8,9·10
-5
-x
ComoK
eestanelevada,podemosconsiderarquelareacciónesprácticamentecompletahastaquela[reactivolimitante]sehacecasiceroy
plantearelequilibriodeestamanera
Ca
++
+C
2O
4
=
C
2O
4Ca K
e=1/K
ps=1/2,3·10
-9
Inicio 10
-4
8,9·10
-5
Eq 10
-4
–8,9·10
-5
x
Portantoprecipitan8,9·10
-5
MdeCaC
2O
4
MasadeCaC
2O
4queprecipita:8,9·10
-5
·128·7·100080mg
CaCl
2Na
2C
2O
4
Ca
++
C
2O
4
=
C
2O
4
=
Ca
++
Ca
++
C
2O
4
=
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Na
+
Na
+Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
CaC
2O
4

12. b)LasolubilidaddelCaC
2O
4,enorinapH=5.(ParaelH
2C
2O
4supK
a2=4,3).
H
3O
+
10
-5
C
2O
4
=
Ca
++
SOLUCION
b)C
2O
4CaCa
++
+C
2O
4
=
-s s x
C
2O
4
=
+H
2OHC
2O
4
-
+HO
-
K
h=K
w/K
a2=10
-14
/5·10
-5
=2·10
-10
x y
s=x+y x=[C
2O
4
=
] y=[HC
2O
4
-
]=
&#3627408446;
ℎ&#3627408438;2&#3627408450;
4
=
??????&#3627408450;
−
=
2·10
−10
&#3627408438;2&#3627408450;
4
=
10
−9
=0,2??????
2??????
4
=
s=[C
2O
4
=
]+0,2[C
2O
4
=
]=1,2[C
2O
4
=
] x=[C
2O
4
=
]=s/1,2
K
ps=[Ca
++
]
e,libre[C
2O
4
=
]
e,libre=s·x=s·(s/1,2)=s
2
/1,2 s
2
=1,2·2·10
-9
s=4,9·10
-5
M
CaC
2O
4
HC
2O
4
-
x
y

13. 8.-Seechan10gdeAgNO
3
a500mldeunadisolucióndeácidoacético1M.¿Habráprecipitación?.
SOLUCION (K
psCH3COOAg
=2·10
-3
yK
acetico
=1,8·10
-5
).
[AgNO
3]=10/169,9/0,5=0,118M AgNO
3NO
3
-
+Ag
+
Inicial0,118M --- ---
Final --- 0,118 0,118
CH
3COOH+H
2OCH
3COO
-
+H
3O
+
In. 1M --- ---
Eq. 1-x x x
x=[CH
3COO
-
]=4,24·10
-3
Ag
+
+CH
3COO
-

0,118 4,24·10
-3
Q=0,118·4,24·10-3=5·10
-4
Q<K
psluegonohayprecipitación
??????=
??????
2
1−??????
=1,8·10
−5
??????
CH
3COOH
CH
3COO
ˉ
H3O
+
AgNO
3 Ag
+
NO
3
-


14. 4.-Ingieres100mldeunadisoluciónacuosadeMg(OH)
2.Elvolumendejugogástricoesde1,5litrosysupH1,3.Suponiendoque
elMg(OH)
2estáenexceso,¿cuántosgramossedisolverándelantiácido?.(K
ps=5,6·10
-12
)
SOLUCION
[H
3O
+
]
jugo=10
-1,3
=0,05
Volumendisolución=1,5L+0,1L=1,6L [H
3O
+
]
final=0,05·1/1,6=0,031M
Mg(OH)
2(s)Mg
++
(ac)+2HO
-
(ac) K
ps=5,610
-12
2HO
-
+2H
3O
+
2H2O K=10
28
Mg(OH)
2(s)+2H
3O
+
Mg
++
(ac)+2H
2O K
global=5,6·10
16
In 0,031
Eq exceso 0 0,0155
DadoelvalortangrandedelaK
globalycomoelMg(OH)
2estaenexceso,prácticamentetodoslosprotonessonneutralizados.Por
tanto,segúnlaestequiometría,sehandisuelto0,0155molesdeantiácidoporlitro.
MasadeMg(OH)
2=0,0155·1,6·58,3=1,45g
Mg
++
Mg
++
Mg
++
H
2OH
2O
H
2O H
2O
Mg(OH)
2
H
3O
+H
3O
+
H
3O
+
H
3O
+
Mg
++
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-

15. 1.-La[Ca
++
]enelsuerosanguíneoes4mg/dl.SialtomarunalatadeCoca-Colade330mlconuna[H
3PO
4]=0,006M;enel
torrentesanguíneo(5L)entranel0,2%delosmolesdeH
3PO
4.¿SeformaráprecipitadosielsuerosanguíneotienepH=7,4?.
SOLUCION (K
psdeCa
3(PO
4)
2=2,1·10
-33
yparaelH
3PO
4supK
a1=2,16,pK
a2=7,2ypK
a3=12,3).
ComoelpHes7,4próximoapK
a2,elequilibrioprincipalesel2º
[H
2PO
4
-
]
o[H
3PO
4]
o=0,006·0,33·2·10
-3
/5=7,9·10
-7
M [Ca
++
]
o=(0,04g/40g/mol/l)/5=2·10
-4
M
H
2PO
4
-
+H
2OHPO
4
=
+H
3O
+
7,9·10
-7
–x x 4·10
-8
??????
&#3627408462;2
=6,3·10
−8
=
&#3627408485;·4·10
−8
7,9·10
−7
−&#3627408485;
x=[HPO
4
=
]=4,85·10
-7
M
HPO
4
=
+H
2OPO
4
-3
+H
3O
+
4,85·10
-7
y 4·10
-8
??????
&#3627408462;2
=5·10
−13
=
&#3627408486;·4·10
−8
4,85·10
−7
y=[PO
4
-3
]=6,1·10
-12
M
2PO
4
-3
+3Ca
++
 K
ps=[Ca]
3
[PO
4
-3
]
2
=2,1·10
-33
6,1·10
-12
2·10
-4
Q=(2·10
-4
)
3
(6,1·10
-12
)
2
=8·10
-12
·3,7·10
-23
=3·10
-34
Q<K
ps (NOPrecipita)
Ca
++
H
3PO
4
H
2PO
4
-
H
3O
+
HPO
4
=
PO
4

4·10
-8
2·10
-4




16. 8.-ElGa(OH)
3(s)tieneunK
ps=7,3·10
-36
.Calcula:a)Susolubilidad,enpg/l,enaguapura.
b)LosgramosdeGa(NO
3)
3quecomomáximosepuedenechara1litrodeunadisoluciónreguladoradepH=3,antesdeque
comiencelaprecipitación.(1picogramo=1pg=10
-12
g)
SOLUCION
a)LosHO
-
queaportaestabase(7,2·10
-10
)sondespreciablesfrentealosdelagua(K
w>>100K
ps)
Ga(OH)
3(s) Ga
+3
+3HO

K
ps=[Ga
+++
][HO

]
3
--- 10
-7
s s+10
-7
7,3·10
-36
=s[10
-7
]
3
s=7,3·10
-15
M
s=7,3·10
-15
·120,723=8,81·10
-13
g/l=0,9pg/l
b)PorserunadisoluciónreguladoradepH=3,la[HO

]=10
-11
Myesconstante
Ga(NO
3)
33NO
3

+Ga
+3
Ga
+3
+3HO

Ga(OH)
3(s) K
ps=[Ga
+++
][HO

]
3
Final--- 3x x x 10
-11
7,3·10
-36
=x[10
-11
]
3
x=[Ga
+3
]=[Ga(NO
3)
3]=7,3·10
-3
M molesdeGa(NO
3)
3=1L·7,3·10
-3
M=7,3·10
-3
gdeGa(NO
3)
3parasaturación=7,3·10
-3
·255,723g/mol=1,867
Ga
+3
–
HO
–
HO
–
HO
Ga
+3
Ga
+3
Ga
+3
Ga(OH)
3
HO
-
HO
-

17. 4.-AunadisoluciónacuosaequimolarenlassalessolublesTlNO
3yAgNO
3,seleañadelasalsolubleNaI,sinvariarelvolumen,
hastaalcanzarlasaturaciónenlassalesTlIyAgI.Enestasituaciónsedeterminaquela[Tl
+
]es510
-4
M.Calcula:
a)La[Ag
+
]enladisolución.K
psAgI=1,210
-17
b)LasolubilidaddelTlI.K
psTlI=410
-8
SOLUCION
a)TlI
(s)I

(ac)+Tl
+
(ac) K
ps=[I
-
][Tl
+
]=x·5·10
-4
=410
-8
x 510
-4
x=[I
-
]=8·10
-5
M
AgI
(s)I

(ac)+Ag
+
(ac) K
ps=[I
-
][Ag
+
]=x·y=8·10
-5
·y=1,210
-17
x y y=[Ag
+
]=1,5·10
-13
M
b)TlI
(s)I

(ac)+Tl
+
(ac) K
ps=[I
-
][Tl
+
]=s·s=s
2
=410
-8
-s s s s=2·10
-4
M
Ag
+ Ag
+
–
I
Na
+
–
I Na
+
Tl
+
Tl
+
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
Tl
+
NO
3
-
AgI
–
I Na
+