UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II Práctica 11: Equilibrios de Solubilidad PROBLEMAS: • Ordenar, de menor a mayor solubilidad, los siguientes compuestos de cobre: Cu(OH)2, CuCO3, CuSO4, CuS y Cu2[Fe(CN)6]. • ¿Cómo afectan la temperatura, un ion común y el pH a la solubilidad de sales poco solubles? Introducción La solubilidad de un compuesto químico se puede definir como la máxima cantidad, expresada en gramos, que pueda disolverse de éste en 100g de agua a una temperatura constante. En general, a mayor temperatura, la solubilidad aumenta. Los datos reportados en libros y tablas se encuentran a 25°C. En el caso de los compuestos iónicos, el proceso de disolución involucra la disociación de los iones. Una gran cantidad de compuestos iónicos son muy poco solubles en agua y su solubilidad suele cuantificarse mediante el estudio del siguiente equilibrio: MX(s) M+(ac) + X-(ac) La concentración del sólido se considera constante, lo que da como resultado la siguiente expresión de la constante de solubilidad (también conocida como producto de solubilidad): Kps = [M+][X-] A la concentración de cada uno de los iones presentes en disolución al momento de la precipitación del sólido se le llama solubilidad molar. Los factores que afectan la solubilidad son la temperatura, el ion común y el pH. Tarea Previa 1.- ¿Qué es la solubilidad molar? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 1. Escribe la ecuación del equilibrio de solubilidad para el PbI2 (pKps = 7.5) y calcula su solubilidad molar (mol/L). Cálculos: QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 1 __________________________________________________________________________________________ 4. Compuesto TlBr La2(C2O4)3 FeCrO4 Ni3(AsO4)2 Zn(IO3)2 Nombre Masa molar pKps 2.1 5.5 5. Completa la siguiente tabla. Ordena los compuestos de la pregunta anterior del más soluble al menos soluble. Considera una disolución saturada de fluoruro de calcio en la cual se ha establecido el equilibrio: CaF2(s) Ca2+(ac) + 2F-(ac) Kps = 4 x 10-11 a) ¿Cuál es la concentración molar de calcio (II) presente en la disolución? Cálculos: QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 2 .4 Kps S (mol/L) S (g/L) Cálculos: 3.6 25.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II 2.62 24. En un vaso de precipitados de 50 mL colocar aproximadamente 15 mL de una disolución 0. 4. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Reactivos Parte A Parte B CuSO4 0. Añadir en el mismo vaso. 3. gota a gota y con agitación. Anotar todas las observaciones en la Tabla 1 RESULTADOS: Parte A. No olvidar ir anotando todos los cambios de color y estado físico. 6. Cálculos: c) Compara las dos concentraciones molares y explica la marcada diferencia.1 M NaOH 1 M Na2S sólido Pb(NO3)2 0. Anota en la Tabla 1 todas las observaciones realizadas durante el experimento QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 3 . A la mezcla de la reacción anterior agregarle. K4[Fe(CN)6] 0. repetir el mismo procedimiento agregando Na2S sólido.1M Na2CO3 sólido K4[Fe(CN)6] 0. 2. Repetir el procedimiento del punto anterior ahora añadiendo NaOH 1 M a la mezcla de reacción.1M H2SO4 6 M NaCl sólido CuSO4 0.1 M de CuSO4. Anotar los cambios observados.1M Procedimiento Parte A. poco a poco y con agitación constante.1 M.1M KI 0. Na2CO3 sólido con la ayuda de una espátula hasta que la disolución pierda su color azul. Por último.1 M hasta que se observe un cambio permanente en el sólido formado. Solubilidad de distintos compuestos de Cu(II) 1. 5.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II b) Calcula la concentración molar de calcio (II) si a esta disolución saturada le agregas NaF de modo que la concentración total de fluoruros sea 0. 4x10-10 2 1. responde la pregunta 3.Escribe los equilibrios de solubilidad para cada uno de los precipitados de cobre (1-4).UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Reacción de precipitación LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II Tabla 1: Solubilidad de distintos compuestos de Cu(II) Observaciones CuSO4(ac) + Na2CO3(ac) → 1 + Na2SO4(ac) 1 + K4[Fe(CN)6](ac) → 2 + K2CO3(ac) 2 + NaOH(ac) → 3 + Na4[Fe(CN)6](ac) 3 + Na2S(ac) → 4 + NaOH(ac) Cuestionario 1.Considerando que todas las reacciones son de doble sustitución. 3 y 4. 2. Antes de llenar la última columna. 1 3 2 4 2. en la segunda y tercera columnas de la Tabla 2. escribe en el siguiente cuadro las fórmulas y los nombres de 1.3x10-16 3 2. así como correspondiente expresión matemática de la constante de solubilidad en cada caso.2x10-20 4 6...3x10-36 Solubilidad molar [Cu2+] Cálculos: QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 4 . Tabla 2 pp Equilibrio de solubilidad Expresión de la Kps Valor de la Kps 1 1. (ac) CuCO3(s) + S2-(ac) Keq = B) Cu2[Fe(CN)6](s) + 4OH- 2Cu(OH)2 (s) + [Fe(CN)6]4- Keq = 4. (Sugerencia: Para realizar el cálculo conviene multiplicar el numerador y el denominador en estas expresiones por [Cu2+] o por [Cu2+]2) A) CuS(s) + CO32.Escribe la expresión de la constante de equilibrio para cada una de las siguientes reacciones (A y B) A) CuS(s) + CO32.Utilizando los datos de las constantes de la Tabla 2. calcula el valor de la constante de equilibrio de la reacción A y de la reacción B..UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II 3..(ac) Cálculos: CuCO3(s) + S2-(ac) Keq = B) Cu2[Fe(CN)6](s) + 4OHCálculos: 2Cu(OH)2 (s) + [Fe(CN)6]4- Keq = QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 5 . yoduro de potasio 0.Escribe el equilibrio de solubilidad del producto poco soluble de la reacción anterior. Calentar el tubo en baño María a 90°C y observar lo que ocurre. A) El equilibrio se desplaza hacia ______________________ B) El equilibrio se desplaza hacia ______________________ Parte B. En un tubo de ensaye colocar 2 mL de una disolución 0... 2. Registrar la temperatura de trabajo. Factores que afectan la solubilidad Efecto de la temperatura 1. y la correspondiente expresión del producto de solubilidad.Escribe la reacción que se llevó a cabo entre el nitrato de plomo y el yoduro de potasio. gota a gota.¿Cuál es el efecto de la temperatura en esta reacción de equilibrio? Explica a qué se debe (recuerda el principio de Le Chatelier) ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 6 . 3.1 M de nitrato de plomo y añadir.. Retirar el tubo del baño y dejarlo enfriar lentamente en la gradilla. 2.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II Predecir hacia qué lado se desplazará o se encuentra favorecido el equilibrio en cada caso. Anotar aquí las observaciones. OBSERVACIONES ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 1.1 M hasta precipitación completa. . agitar y observar lo ocurrido y tomar nota aquí.. A uno de los dos tubos. OBSERVACIONES ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 1. Cálculos: 4. sabiendo que su Kps es 2. 3..4x 10-4.Calcula la concentración de Pb2+ en una solución de Pb(NO3)2 a la que se ha añadido un exceso de NaCl..UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II Ion Común 1.¿Cuál es la concentración de Cl. En dos tubos de ensayo colocar 5 mL de una disolución 0.. tal que la concentración final del ion cloruro sea 0. 2.1M Cálculos: QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 7 .Calcula la solubilidad molar del Pb2+ en una solución saturada de PbCl2. Comparar la cantidad de sólido formado en ambos vasos. A cada uno de ellos añadirle 0.5g de NaCl.06 g de cloruro de sodio. añadirle otros 0.1 M de nitrato de plomo.Escribe la reacción que se llevó a acabo entre el nitrato de plomo y el cloruro de sodio.en estas mismas condiciones? Cálculos: 5.Escribe la ecuación del equilibrio de solubilidad del producto poco soluble de la reacción anterior. 2. 1 M de sulfato de cobre.¿Cuál es el efecto del pH en esta reacción de equilibrio? Explica a qué se debe (recuerda el principio de Le Chatelier) ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Residuos: Recolecta todos los residuos que contengan Plomo. gota a gota y con agitación... Añadirle. OBSERVACIONES ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 1.Escribe la reacción que se llevó a cabo entre el sulfato de cobre y el hidróxido de sodio. 2..¿Cuál es el ión común que participa en la reacción? _____________________________________________ 7. gota a gota. 3.Escribe la reacción que se llevó a cabo entre este producto y el ácido sulfúrico. Agregar. una disolución 0. Los residuos de Cobre pueden desecharse en la tarja con abundante agua. para su tratamiento posterior.. ácido sulfúrico 6M hasta obtener una disolución homogénea color azul.. 4.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II 6. QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 8 .1 M de hidróxido de sodio hasta precipitación completa.¿Cuál es su efecto en esta reacción de equilibrio? Explica a qué se debe dicho efecto (recuerda el principio de Le Chatelier) ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ pH 1.Escribe el equilibrio de solubilidad del producto poco soluble de la reacción anterior. En un tubo de ensayo colocar 3 mL de una disolución 0. 2.. los siguientes compuestos de cobre: Cu(OH)2. de menor a mayor solubilidad. CuCO3.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II CONCLUSIONES: Ordenar. un ion común y el pH a la solubilidad de sales poco solubles? Temperatura________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Ion común _________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ pH ________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ QGII 2013-2 Equilibrios de Solubilidad 9 . CuSO4. ___________________________________________________________________________________________ ¿Cómo afectan la temperatura. CuS y Cu2[Fe(CN)6].