PAU Química 2013 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 6

6. La presència de ferro és un dels problemes que més sovint han d’afrontar els professionals de tractament d’aigües. Aquest element pot afectar el sabor de l’aigua, produir taques als sanitaris i a la roba blanca o formar dipòsits en les xarxes de distribució. a) Les guies de qualitat de l’Organització Mundial de la Salut recomanen que les aigües destinades al consum humà no sobrepassin els 0,3 mg L–1 de ferro. Si suposem que aquesta concentració és tota de Fe2+, quin pH tindrà l’aigua quan comenci la precipita- ció de l’hidròxid de ferro(II)? [1 punt] b) En un vas de precipitats tenim una mica d’hidròxid de ferro(II) sòlid en contacte amb una solució aquosa saturada d’aquest hidròxid. Una manera de solubilitzar el sòlid és afegir-hi aigua destiŀlada. Expliqueu dues altres maneres de solubilitzar-lo. [1 punt] Dades: Producte de solubilitat de l’hidròxid de ferro(II), a 25 °C: Ks = 4,1 × 10–15 Constant d’ionització de l’aigua, a 25 °C: Kw = 1,0 × 10–14 Massa atòmica relativa: Fe = 55,85

c) Formulació: Fe(OH)2 - hidròxid de ferro(II) - [– 0,5 p si no formula bé] Reacció de solubilitat: Fe(OH)2(s) ' Fe2+ + 2 OH- [0,1 p] Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Fe2+] · [OH-]2 [0,2 p] Calculem la concentració de Fe2+ en M: [Fe2+] = 0,3 mg Fe2+ / L x (1 g Fe2+ / 1000 mg Fe2+) x (1 mol Fe2+ / 55,85 g Fe2+) [Fe2+] = 5,3715·10-6 M [0,1 p] Calculem la [OH-], substituint la concentració de Fe2+ en l’expressió de la Kps: [OH-] = ((Kps / [Fe2+])1/2 ⇒ [OH-] = ((4,1·10-15/ 5,3715·10-6)1/2 [OH-] = 2,76·10-5 M [0,2 p] Calculem la [H3O+], a partir de la constant d’ ionització de l’aigua (Kw) i la [OH-]: Opcional: reacció: 2 H2O ' H3O+ + OH- Kw = [H3O+] · [OH-] ⇒ [H3O+] = Kw / [OH-] [H3O+] = 1,0·10-14 / 2,76·10-5 ⇒ [H3O+] = 3,623·10-10 El pH es calcula amb l’expressió pH = - log [H3O+] pH = - log 3,623·10-10 ⇒ pH = 9,4 [0,4 p] També seria correcte, a partir de la [OH-], calcular el pOH (4,6), i d’aquí el pH: ƒ pOH = - log [OH-]= - log 2,76·10-5 = 4,6 pH = 14 – pOH =14 – 4,6 = 9, […]