PAU Química 2013 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 1

1. La fluorització de l’aigua potable consisteix en l’addició limitada i controlada d’ions fluorur en el sistema públic d’aigua potable, amb l’objectiu de reduir el risc de càries dental de la població, tot i que actualment se’n discuteix l’efectivitat. Aquest fluorur s’afegeix habitualment en forma de fluorur de sodi fins a tenir una concentració de 5,0 × 10–5 mol L–1 de fluorur. Quan l’aigua potable d’una ciutat és dura, perquè conté molta quantitat d’ions Ca2+, pot precipitar el fluorur de calci. a) Quina és la concentració màxima d’ions Ca2+ (expressada en mol L–1) que pot con- tenir l’aigua perquè no es produeixi un precipitat de fluorur de calci? [1 punt] b) Si se’ns forma un precipitat de 10,0 g de fluorur de calci, quina quantitat mínima d’aigua pura necessitarem afegir per a dissoldre’l? [1 punt] Dades: Producte de solubilitat del fluorur de calci: Ks = 3,9 × 10–11 Masses atòmiques relatives: F = 19; Ca = 40

Pregunta 1 a) Formulació: CaF2 (fluorur de calci) [– 0,5 p si no formula bé] Reacció: CaF2 ' Ca2+ + 2 F- [0,2 p] Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Ca2+] [F-]2 [0,2 p] [F-] = 5,0·10-5 M; substituïm el valor d’aquesta concentració de fluorur a la Kps i calculem la concentració d’ions calci: Kps = [Ca2+] [F-]2 ⇒ 3,9·10-11 = [Ca2+] · (5,0·10-5)2 [Ca2+] = 3,9·10-11 / (5,0·10-5)2 ⇒ [Ca2+] = 1,56·10-2 M La concentració màxima de calci perquè no precipiti el CaF2 és 1,56·10-2 M [0,6 p] b) Cal calcular la solubilitat del fluorur de calci: CaF2 ' Ca2+ + 2 F- Equilibri: Inicial a - - Equilibri a – s s 2s Substituïm el valor de la solubilitat (s) a la constant de solubilitat: Kps = (s) · (2s)2 [0,3 p] 3,9·10-11 = (s)· (2s)2 ⇒ 3,9·10-11 = 4s3 Calculem la solubilitat (s): s = (3,9·10-11 / 4)1/3 ⇒ s = 2,136·10-4 mol / L [0,3 p] Per dissoldre 2,136·10-4 mols de CaF2 necessitem, com a mínim, un litre de solució (aigua). Calculem el volum d’aigua que es necessita per a dissoldre 10,0 g de […]