PAU Química 2022 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 2

2. L’aigua de consum domèstic conté una certa quantitat d’ions fluorur (F–). Per a la pre­ venció de la càries és possible afegir-n’hi més quantitat, però cal tenir en compte que la legislació fixa una concentració màxima recomanada de fluorur en aquest tipus d’aigua d’1,5 mg L–1. a) Suposeu que l’aigua de consum domèstic conté ions fluorur només a causa de la solu­ bilització del mineral fluorita (fluorur de calci, CaF2). Escriviu l’equació de l’equilibri de solubilitat de la fluorita i raoneu, quantitativament, si la concentració d’ions fluo­ rur en aquesta aigua serà superior o inferior a la concentració màxima recomanada. [1,25 punts] b) L’aigua de consum domèstic d’un municipi és dura, ja que conté 50 mg L–1 d’ions calci. Es podria produir la precipitació de fluorur de calci a les canonades si la con­ centració d’ions fluorur en aquesta aigua fos igual a la concentració màxima recoma­ nada? Justifiqueu, quantitativament, la resposta. [1,25 punts] Dades:  Masses atòmiques relatives: F = 19,0; Ca = 40,0. Constant del producte de solubilitat: Kps(CaF2) = 3,2 × 10–11.

Pregunta 2a Equació de l’equilibri de solubilitat de la fluorita (CaF2) Reacció: CaF2(s) ⇄ Ca2+(aq) + 2 F−(aq) [0,25 punts] Es penalitza 0,10 punts si no indiquen que el fluorur de calci (reactiu) es troba en forma sòlida (“s”). Raonar, quantitativament, si la concentració d’ions fluorur en aquesta aigua serà superior o inferior a la concentració màxima recomanada Calculem la solubilitat de la fluorita en aigua: Reacció: CaF2(s) ⇄ Ca2+(aq) + 2 F−(aq) Inicial a Equilibri a – s s 2s on s = solubilitat (mol/L) Expressió de la constant de solubilitat: Kps = [Ca2+] [F−]2 [0,25 punts] No és obligatori que expliciten aquesta fórmula, sempre que en els passos següents es visualitzi bé que l’estan aplicant. Introduïm la solubilitat a l’expressió anterior: Kps = (s)·(2s)2 = 4s3 s = (Kps / 4)1/3 s = (3,2·10-11 / 4)1/3 s (solubilitat) = 2,00 x 10-4 mol / L [0,25 punts] Calculem la concentració de F- en equilibri en aquesta aigua: [F-] = 2 s = 2 x 2,00·10-4 [F-] = 4,00·10-4 mol / L [0,25 punts] Com […]