PAU Química 2015 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. Els detergents contenen grans quantitats de fosfats, que són una de les causes de contami­ nació de les aigües. El sanejament és un procés clau per a garantir la qualitat de l’aigua i, per tant, la salut i la preservació del medi. Un mètode per a eliminar els fosfats de les aigües residuals consisteix a precipitar-los com a fosfat d’alumini, AlPO4. a) Escriviu la reacció de l’equilibri de solubilitat del fosfat d’alumini. Calculeu la solubili­ tat d’aquesta sal a 20 °C, expressada en mol L–1. [1 punt] b) Es vol abocar una aigua residual amb una concentració molt alta de fosfats en un aqüífer on, per exigències legals, només és permès d’abocar-hi aigua amb una con­ centració de fosfats menor de 0,20 mg L–1. Per això, abans d’abocar-la s’hi afegeix una quantitat de AlCl3(s) que aconsegueix precipitar una part del fosfat i deixa una con­ centració en equilibri de l’ió Al3+ a l’aigua de 2,6 × 10–15 mol L–1. Justifiqueu si l’aigua residual tractada compleix les exigències legals per a abocar-la a l’aqüífer. Suposeu que la temperatura de l’aigua és de 20 °C. [1 punt] Dades:  Constant del producte de solubilitat, a 20 °C: Kps(AlPO4) = 1,3 × 10–20. Masses atòmiques relatives: O = 16,0; P = 31,0. El clorur d’alumini, AlCl3, és una sal soluble en aigua.

Reacció d’equilibri de solubilitat: AlPO4(s)  Al3+(aq) + PO4 3- (aq) [0,3 p]  Ho considerem correcte si no posen el subíndex “aq” (aquós), però és imprescindible que hi hagi el subíndex “s”en el fosfat d’alumini indicant que es troba en estat sòlid. AlPO4(s)  Al3+ + PO4 3- Càlcul de la solubilitat 3(aq) Al3+(aq) + PO4  AlPO4(s) Inicial a Equilibri a – s s s on s = solubilitat (mols/L) Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Al3+] [PO4 3] [0,2 p] Introduïm la solubilitat a l’expressió anterior: Kps = (s)·(s) = s2 [0,2 p] s = (Kps)1/2 s = (1,3x10-20)1/2  s (solubilitat) = 1,14·10-10 mol/L [0,3 p]  Si no indiquen les unitats, o són errònies, es penalitzen 0,2 p. 3] Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Al3+] [PO4 [Al3+] = 2,6x10-15 M Dades: Kps (AlPO4) = 1,3x10-20 3 perquè amb la concentració en equilibri es Calculem la concentració de PO4 compleixi la Kps (tenim la solució saturada, en equilibri amb el precipitat): 3]  [PO4 Kps = [Al3+] [PO4 3-] = Kps / [Al3 […]