PAU Química 2020 · Setembre · Sèrie 4 · Exercici 4

4. L’acumulació de sediments minerals en les canonades, vàlvules i bombes és un dels pro­ blemes més importants per a la indústria petroliera, ja que redueix significativament la producció dels pous. Aquestes incrustacions poden ser, entre altres substàncies, de sulfat de bari (BaSO4), un compost difícil d’eliminar perquè és summament resistent als agents químics i mecànics. a) Escriviu l’equació de l’equilibri de solubilitat del sulfat de bari i calculeu-ne la solubi­ litat en aigua a 25 °C, expressada en mol · L–1. [1,25 punts] b) Justifiqueu, a partir dels càlculs necessaris, si a 25 °C es formaran incrustacions de sulfat de bari en un pou petrolífer quan es mesclin 4,00 L d’aigua que conté 1,96 × 10–3 mol · L–1 d’ions bari amb 1,00 L d’una altra aigua que conté 3,08 × 10–2 mol · L–1 d’ions sulfat. [1,25 punts] Dada:  Constant del producte de solubilitat a 25 °C: Kps(BaSO4) = 1,08 × 10–10. Nota:  Considereu additius els volums de les solucions aquoses.

Equació de l’equilibri de solubilitat del BaSO4 BaSO4(s) ⇄ Ba2+(aq) + SO42-(aq) [0,4 p] Càlcul de la solubilitat del sulfat de bari BaSO4(s) ⇄ Ba2+(aq) + SO42-(aq) Inicial a Equilibri a – s s s on s = solubilitat (mols/L) Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Ba2+] [SO42] [0,25 p] Introduïm la solubilitat (s) a la Kps, i resolem l’equació: Kps = (s)·(s) = s2 s = (Kps)1/2 s = (1,08x10-10)1/2  s (solubilitat) = 1,04·10-5 mol/L [0,6 p] Pregunta 4b Justificar si es formaran incrustacions de sulfat de bari El producte de solubilitat del sulfat de bari s’escriu Kps = [Ba2+] [SO42-] Condició: perquè una sal precipiti cal que el valor Q (amb les concentracions inicials) sigui superior a la Kps. Precipitació  Q > Kps [0,2 p] Calculem les concentracions inicials en barrejar les dues solucions. Suposem els volums additius: [Ba2+]o = (4,0 L x 1,96·10-3 mols/L) / (4,0 + 1,0) L = 1,568·10-3 M [SO42-]o = (1,0 L x 3,08·10-2 mols/L) / (4,0 + 1,0) L = 6,160·10-3 M [0,4 p] Q = [Ba2+]o · [SO4 […]