PAU Química 2013 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 2

2. Un estudiant duu a terme l’experiment següent al laboratori, a una temperatura de 20 °C: transfereix a un vas de precipitats, amb l’ajut d’una proveta, 40 mL d’una solució aquosa de H2SO4 1,0 × 10–3 mol L–1, i 160 mL d’una solució aquosa de BaCl2 5,0 × 10–3 mol L–1. Remena bé la mescla amb una vareta de vidre i observa de seguida l’aparició d’un preci- pitat de color blanc. a) Expliqueu raonadament, a partir dels càlculs necessaris, la formació del precipitat. [1 punt] b) L’estudiant separa el precipitat blanc de la solució aquosa incolora mitjançant un procés de filtració. Amb la solució aquosa del filtrat omple dos tubs d’assaig fins a la meitat; en un hi afegeix una mica d’una solució aquosa concentrada de Na2SO4 i en l’altre, una mica d’aigua destiŀlada. Expliqueu raonadament què succeirà a cada tub. [1 punt] Dades: Constant de producte de solubilitat del BaSO4, a 20 °C: Ks = 1,1 × 10–10 Considereu additius els volums de les solucions aquoses.

a) Reacció de precipitació del BaSO4 (opcionalment la reacció de solubilitat del BaSO4): Ba2+(aq) + SO4 2- (aq) ' BaSO4 (s) (es pot posar sense equilibri) ó BaCl2(aq) + H2SO4(aq) ' BaSO4(s) + 2 HCl(aq) (es pot posar sense equilibri) El producte de solubilitat del sulfat de bari es pot escriure com: Kps = [Ba2+] [SO4 2-] [0,2 p] Perquè una sal precipiti cal que el valor Q (amb les concentracions inicials) sigui superior a la Kps: Q > Kps [0,2 p] Calculem les concentracions inicials en barrejar les dues solucions, tenint en compte 2-, i per cada mol de BaCl2 tenim un que per cada mol de H2SO4 tenim un mol de SO4 mol de Ba2+. Suposem els volums additius. [Ba2+] = (160 mL · 5,0·10-3 mols/L) / (160 + 40) ml = 4 · 10-3 M 2-] = (40 ml · 1,0·10-3 mols/L) / (160 + 40) ml = 2 · 10-4 M [SO4 [0,2 p] Q = [Ba2+]o · [SO4 2-]o = (4 · 10-3) · (2 · 10-4) = 8,0 · 10-7 [0,2 p] Q > Kps ⇒ Per tant, es formarà precipitat de sulfat de bari [0,2 p] b) Separem, per filtració, i obtenim: - un sòlid blanc: sulfat […]