PAU Química 2015 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 5

5. Per a mantenir les piscines en condicions acceptables per al bany es fan servir diferents productes químics. Així, per a eliminar-ne la matèria orgànica i els agents patògens es pot utilitzar NaClO i per a controlar el creixement de les algues es fan servir sals solubles de coure(II), com ara el CuSO4. a) Omplim una piscina amb 80 m3 d’aigua. Quin seria el pH de l’aigua de la piscina si hi afegíssim 149 g de NaClO? Suposeu que l’aigua era inicialment neutra i que el volum de l’aigua es manté en afegir-hi la sal. [1 punt] b) El pH d’una altra piscina és 7,2, valor recomanat normalment per a tenir una bona eficiència en l’ús dels productes que hi afegim per mantenir l’aigua neta i lliure de microorganismes. Quina concentració màxima d’ions Cu2+ hi pot haver en aquesta piscina si volem evitar que es produeixi la precipitació del Cu(OH)2 en afegir-hi una sal soluble de coure(II)? [1 punt] Dades:  Suposeu que la temperatura és sempre 25 °C. L’hipoclorit de sodi, NaClO, és una sal soluble en aigua. Masses atòmiques relatives: O = 16,0; Na = 23,0; Cl = 35,5. Constant de basicitat de l’ió hipoclorit (ClO−) a 25 °C: Kb = 3,3 × 10–7. Constant d’ionització de l’aigua a 25 °C: Kw = 1,0 × 10–14. Constant del producte de solubilitat del Cu(OH)2 a 25 °C: Kps = 6,0 × 10–20.

pH d’una solució de NaClO Dades. V = 80 m3 x (1000 dm3 / 1 m3) x (1 L / 1 dm3) = 80000 L m = 149 g de NaClO M (NaClO) = 23,0 + 35,5 + 16,0 = 74,5 g/mol n (mols de NaClO) = 149 g NaClO x (1 mol NaClO / 74,5 g NaClO) = 2,0 Concentració inicial de NaClO = n / V = 2,0 / 80000 = 2,5x10-5 M [0,1 p] Reacció de dissolució de la sal: NaClO  Na+ + ClO− Reacció d’equilibri àcid – base de l’ió ClO−: ClO− + H2O  HClO + OH- Inicial 2,5x10-5 Equilibri 2,5x10-5 – x x x [0,2 p] Kb = [HClO] · [OH-] / [ClO−] [0,2 p] 3,3x10-7 = [(x) · (x)] / (2,5x10-5 – x) Suposant que 2,5x10-5 – x ≈ 2,5x10-5  3,3x10-7 = x2 / 2,5x10-5 x = (3,3x10-7 x 2,5x10-5)1/2 x = 2,87·10-6 [OH-] = 2,87·10-6 M [0,2 p] Ionització de l’aigua: Kw = [H3O+] · [OH-] = 1,0·10-14 [H3O+] = 1,0·10-14 / 2,87·10-6 [H3O+] = 3,48x10-9 M [0,1 p]  pH = – log [H3O+] = – log (3,48x10-9)  pH = 8,5 [0,2 p]  Si l’equació 1 es resol sense cap aproximació s’arriba a una equació de segon grau que dóna aproximadament la mateixa solució: pH=8,4 (la dècima […]