PAU Química 2019 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 2

2. Una indústria de galvanoplàstia genera aigües residuals que contenen una concentra­ ció molt alta de l’ió Zn2+. Per a eliminar una bona part d’aquest ió, aquesta empresa industrial opta per addicionar a les aigües residuals una solució bàsica que el precipiti en forma de Zn(OH)2. a) Calculeu la solubilitat del Zn(OH)2 a 25 °C, expressada en mol/L. [1 punt] b) A quin pH cal ajustar les aigües residuals quan provoquem la precipitació del Zn(OH)2 si volem que les aigües residuals que genera aquesta indústria de galvano­ plàstia continguin, com a màxim, 800 mg/m3 de Zn2+? [1 punt] Dades:  Massa atòmica relativa: Zn = 65,4. Constant del producte de solubilitat del Zn(OH)2 a 25 °C: Kps = 3,3 × 10–17. Constant d’ionització de l’aigua a 25 °C: Kw = 1,0 × 10–14.

Zn(OH)2(s)  Zn2+ + 2 OH− Reacció: [0,2 p] Inicial a Equilibri a – s s 2s on s = solubilitat (mols/L) Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Zn2+] [OH−]2 [0,2 p] Introduïm la solubilitat a l’expressió anterior: Kps = (s)·(2s)2 = 4s3 [0,3 p] s = (Kps / 4)1/3 s = (3,3 x 10-17 / 4)1/3  s (solubilitat) = 2,02 x 10-6 mol/L [0,3 p] Calculem la concentració màxima de Zn2+ (en mol/L) que volem en l’aigua residual (800 mg Zn2+) / (1 m3 de solució) x (1 g Zn2+ / 1000 mg Zn2+) x (1 mol Zn2+ / 65,4 g Zn2+) x x (1 m3 solució /1000 dm3 solució) x (1 dm3 solució / 1 L solució) = = 1,223·10-5 mol / L de Zn2+ [0,2 p] Calculem la concentració de OH- Reacció: Zn(OH)2(s)  Zn2+ + 2 OH− Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Zn2+] [OH−]2 Obtenim la concentració de OH- perquè es compleixi la Kps amb la concentrada màxima de Zn2+ que volem a la solució (la solució estaria saturada): [OH−] = (Kps / [Zn2+])1/2 = (3,3 x 10-17 / 1,223·10-5)1/2 [OH−] = 1,6426 x 10-6 mol/L [0,5 p] Calculem el pH […]