Práctica 13. Equilibrios de solubilidad. Química General II

Práctica 13. Equilibrio de solubilidad RESULTADOS DE LA PRIMERA PARTE . Solubilidad de distintos compuestos de Cu (II).

Tabla 3. Solubilidad Solubilidad de distintos compuestos compuestos de cobre. Ecuación química de precipitación CuSO4(ac) + Na2CO3(ac)

1 + K 4[Fe(CN)6](ac) 2 + NaOH(ac)

 1 + Na2SO4(ac)

→

Observaciones Se produce un precipitado azul verdoso.

 2 + K 2CO3(ac)

Se forma un precipitado color café.

→

 3 + Na4[Fe(CN)6](ac)

Se forma un precipitado azul.

 4 + NaOH (ac)

Se forma un precipitado café oscuro.

→

3 + Na2S(ac)

→

CUESTIONARIO 1. Considerando que todas las reacciones son de doble sustitución, escribe en la los compuestos 1,2,3 y 4

Tabla 4 las fórmulas y los nombres de

Tabla 4. Compuestos de cobre (ll) como productos de precipitación 1

CuCO3 (Carbonato de cobre (II))

3

Cu(OH)2 (Hidróxido de cobre (II))

2

Cu2[Fe(CN)6] (Hexacianoferrato de cobre (II))

4

CuS (Sulfuro de cobre (II))

2. En las siguientes expresiones, en las que las concentraciones de las especies se expresan e ntre paréntesis cuadrados, coloca en cada caso el coeficiente necesario para expresar la relación entre la concentración de los aniones y los cationes al disolverse cada uno de los compuestos de cobre (ll) formados durante la práctica. [Cu2+] = 2 [OH -] [Cu2+] = 1/2 [Fe(CN) 64-] 1 [Cu2+] = [CO32-]

1/2 [Cu2+] = [OH-] 2 [Cu2+] = [Fe(CN)64-] [Cu2+]= 1 [S-2]

3. En la Tabla 5 escribe los equilibrios de solubilidad solubilidad para cada uno de los precipitados (pp) de cobre (ll) observados, así como la correspondiente expresión matemática de la constante de solubilidad en cada caso.

Tabla 5. Equilibrios de solubilidad de los precipitados de sales de cobre (ll)

pp

Equilibrios de solubilidad

1

CuCO3(s)

2

Cu2[Fe(CN)6](s)

Expresión de la Kps

 Cu2+(ac)+CO2-3(ac)

→

 2Cu2+(ac)+ [Fe(CN)6]4-

→

(ac)

3

Cu(OH)2(s)

4

CuS(s)

 Cu2+(ac)+2OH -(ac)

→

 Cu2+(ac)+S2-(ac)

→

Valor de la K ps

Solubilidad molar de [Cu2+]

1.4x10-10 

1.18x10 -10 M

₃− + 1 − +    Fe( Fe() )  1 −+ − 1+ 1

16

6.38x10 -6 M

20

1.76x10 -7 M

6.3x10-36 

2.44x10 -18 M

1.3 x 10

−

2.2 x 10

−

   

4. En la Tabla 6 y para cada caso expresa las ecuaciones que te permiten calcular los valores de solubilidad molar para cada uno de los compuestos poco solubles de cobre (ll).

Tabla 6. Ecuaciones para el cálculo de los valores de solubilidad molar de los compuestos de cobre (ll) pp

Operaciones

1

En la molécula CuCO 3 , al disociarse, la K  ps tiene un valor x2 de acuerdo al balance de materia :CuCO3(s)  Cu2+(ac) + CO2-3(ac) →

Conc.I.

“A”

Se dis:

X

Al Eq:

A-X

X

Despejando 1.4x10-10 = x2,

3

pp

En la molécula Cu2[Fe(CN)6]( , al disociarse, la K  ps tiene un valor 4x 3 de acuerdo al balance de materia : Cu2[Fe(CN)6](s)  2Cu2+(ac) + [Fe(CN)6]4-(ac)

2

→

Conc.I. Se dis: Al Eq:

X

=√1.4x10− = 1.18x10

M

→

X

X A-X

1.3x10-16 = 4x3,

4

“A”

X A-X

“A”

2X

X

Despejando -5

La molécula Cu(OH) 2 al disociarse, la Kps tiene un valor de 4x 3 según el balance: Cu(OH)2(s)  Cu2+(ac) + 2OH-(ac) Conc.I. Se dis: Al Eq:

,

Operaciones

2X

 =   1.3x10⁻ⁱ⁶ = 3.19x10

-6

En la molécula CuS, al disociarse, la K  ps tiene un valor x 2 de acuerdo al balance de materia : CuS(s) Cu2+(ac)+S2-(ac) Conc.I.

“A”

Se dis:

X

Al Eq:

A-X

X

X

Despejando 2.2x10-20 = 4x3,

 =   2.2x10− = 1.76x10

-7

Despejando 6.3x10-36 = x2,

M

=√6.3x10− = 2.51x10

-18

M

5. Escribe la expresión de la constante de equilibrio para cada una de las siguientes reacciones y calcula su valor utilizando los datos de K  ps  ps de la Tabla 5. (Sugerencia: conviene multiplicar el numerador y el denominador en estas 2+ expresiones por [Cu ] o por [Cu2+]2). Predecir hacia qué lado se desplazará el equilibrio en cada caso. NOTA: No olvides balancear las ecuaciones.

Tabla 5.

M

CuS(s) + CO32-(ac)  Operaciones:

CuCO3(S) + S2-(ac)

[] [] = . = 4.5x10   .

Cu2[Fe(CN)6](s) + 4OH-(ac)

[]

Keq=  

-26

El equilibrio se desplaza hacia:  reactivos

  ( ) (  )     Keq=  

2Cu(OH)2(s) + [Fe(CN)6]4-(ac)

 [] .  ( ) (  )     Operaciones:    = (.) = 2.69x10

23

El equilibrio se desplaza hacia:  productos

6. Ordena de menor Cu2[Fe(CN)6].

a mayor solubilidad,  los siguientes compuestos de cobre (ll): Cu(OH) 2, CuCO3, CuSO4, CuS y

CuS < CuCO3 < Cu(OH)2 < Cu2[Fe(CN)6]

solubilidad. RESULTADOS DE LA SGUNDA PARTE. Factores que afectan la solubilidad.

EFECTO DE LA TEMPERATURA 1. Escribe la ecuación química de la reacción que se llevó a cabo entre el nitrato de plomo(ll) y el yoduro de potasio. Anota las observaciones del experimento a 90°C.

 (( ) () )  2 () ) →  ()  ↓  2 () )

Ecuación química:    Observaciones: Al combinar los reactivos indicados del lado izquierdo de la ecuación, se f ormó un precipitado amarillo intenso, mismo que elevado a altas temperaturas, comenzó a disolverse, proceso revertido en un baño de agua fría. 2. Escribe la ecuación del equilibrio de solubilidad del producto poco soluble de la reacción anterior, y la correspondiente correspondiente expresión del equilibrio de solubilidad.

() ←→ +() )  2−() ) −+ 1

3. ¿Cómo afecta la temperatura a la solubilidad de las sales de plomo(ll)? La temperatura estimula las fuerzas de interacción entre los iones, lo que permite que las moléculas del solvente rompan con más efectividad los enlaces iónicos.

EFECTO DEL IÓN COMÚN 4. Escribe la ecuación química de la reacción que se llevó a cabo entre el nitrato de plomo (ll) y el cloruro de sodio. Anota las observaciones antes y después de añadir más cloruro de sodio

( ( ) () )  2 2 () ) →  ()  ↓  2 () )

Ecuación química:    Antes: La cantidad de precipitado blanquecino en ambos tubos es muy parecida. Después: Al añadir un exceso de ión cloruro, inmediatamente se produce más precipitado en ese tubo. 5. Escribe la ecuación del equilibrio de solubilidad del producto poco soluble de la reacción anterior, y la correspondiente correspondiente expresión del producto de solubilidad.

() ←→ +() )   2−() ) −+ 1

6. Expresa la concentración de iones Cl -en función de la concentración de iones Pb 2+, en una disolución saturada de PbCl2. [Cl-] = 2 [Pb 2+] 7. Expresa la concentración de iones Pb 2+ en función de la concentración de iones Cl - en una disolución saturada de PbCl2. [Pb2+] = ½ [Cl-] 8. Calcula la solubilidad molar (S) del Pb 2+ en una disolución saturada de PbCl 2, sabiendo que su K  ps es 2.4X10 -4.

Operaciones: La molécula Cu(OH) 2 al disociarse, la Kps tiene un valor de 4x 3 según el balance:

() ←→ +() )   2 −() )

Conc.I. Se dis: Al Eq:

“A”

X A-X

X

2X

Despejando 2.4x10-4 = 4x3,

 =   2.4x10− = 0.0391 M

9. ¿Cuál es la concentración de Cl - en estas mismas m ismas condiciones?

2(0.0391 M) = 0.0782M 10. Calcula la concentración de Pb 2+ en una solución de Pb(NO 3)2 a la que se ha añadido un excesos de NaCl, tal que la concentración final del ion cloruro, [Cl -]=0.1M

() ←→ +() )   2−() ) . X = 2.4X10 0.024M  -4



11. ¿Cómo afecta la presencia de un ion común a la solubilidad de las sales de plomo (ll)? Provoca que disminuya, ya que la constante de equilibrio relaciona el producto de las concentraciones de los iones, es decir, al aumentar una, disminuye la otra. Visto desde la ecuación química, si aumentamos la concentración de alguno de los productos, es decir, algún ión, el equilibrio se desplazará a la izquierda para compensarlo, generando más precipitado.

EFECTO DEL PH 12. Escriba la ecuación química de la reacción que se llevó a cabo entre el sulfato de cobre (ll) y el hidróxido de sodio. Anota las observaciones después de agregar NaOH 0.1 M y H 2SO4 6 M

Práctica 13. Equilibrio de solubilidad RESULTADOS DE LA PRIMERA PARTE . Solubilidad de distintos compuestos de Cu (II).

Tabla 3. Solubilidad Solubilidad de distintos compuestos compuestos de cobre. Ecuación química de precipitación CuSO4(ac) + Na2CO3(ac)

1 + K 4[Fe(CN)6](ac) 2 + NaOH(ac)

 1 + Na2SO4(ac)

→

Observaciones Se produce un precipitado azul verdoso.

 2 + K 2CO3(ac)

Se forma un precipitado color café.

→

 3 + Na4[Fe(CN)6](ac)

Se forma un precipitado azul.

 4 + NaOH (ac)

Se forma un precipitado café oscuro.

→

3 + Na2S(ac)

→

CUESTIONARIO 1. Considerando que todas las reacciones son de doble sustitución, escribe en la los compuestos 1,2,3 y 4

Tabla 4 las fórmulas y los nombres de

Tabla 4. Compuestos de cobre (ll) como productos de precipitación 1

CuCO3 (Carbonato de cobre (II))

3

Cu(OH)2 (Hidróxido de cobre (II))

2

Cu2[Fe(CN)6] (Hexacianoferrato de cobre (II))

4

CuS (Sulfuro de cobre (II))

2. En las siguientes expresiones, en las que las concentraciones de las especies se expresan e ntre paréntesis cuadrados, coloca en cada caso el coeficiente necesario para expresar la relación entre la concentración de los aniones y los cationes al disolverse cada uno de los compuestos de cobre (ll) formados durante la práctica. [Cu2+] = 2 [OH -] [Cu2+] = 1/2 [Fe(CN) 64-] 1 [Cu2+] = [CO32-]

1/2 [Cu2+] = [OH-] 2 [Cu2+] = [Fe(CN)64-] [Cu2+]= 1 [S-2]

3. En la Tabla 5 escribe los equilibrios de solubilidad solubilidad para cada uno de los precipitados (pp) de cobre (ll) observados, así como la correspondiente expresión matemática de la constante de solubilidad en cada caso.

Tabla 5. Equilibrios de solubilidad de los precipitados de sales de cobre (ll)