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Chimica A.A. 2017/2018
INGEGNERIA BIOMEDICA
Tutorato
Lezione 9
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Calcolare la solubilità molare del solfato di bario in una soluzione
0.020 M di solfato di sodio. Il prodotto di solubilità del solfato di
bario vale Kps = 1.1 x 10-10
Il solfato di sodio è un sale completamente dissociato secondo la
reazione:
Na2SO4 → 2 Na+(aq) + SO4
2-(aq)
quindi la concentrazione dello ione solfato derivante dalla dissociazione
del solfato di sodio è pari a 0.020 M.
L’equilibrio di dissociazione del solfato di bario è:
BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO4
2-(aq)
Dette x il numero di moli di BaSO4 che si sciolgono per litro di soluzione,
all’equilibrio si avranno x mol/L di Ba2+ e x mol/L di SO42-.
Poiché nella soluzione la concentrazione di SO42- è di 0.020 M
all’equilibrio si avrà: [Ba2+] = 0.020 e [SO42-] = 0.020 + x
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L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps = [Ba2+][SO42-]
Sostituendo nell’espressione del Kps i valori ricavati si ha:
1.1 x 10-10 = (x)( x + 0.020)
La risoluzione dell’equazione di secondo grado può essere semplificata
tenendo conto del fatto che, stante il fatto che il valore del Kps è molto
piccolo, x può essere trascurata rispetto a 0.020 per cui l’equazione
diviene:
1.1 x 10-10 = (x)( 0.020)
da cui x = 5.5 x 10-9 M
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Calcolare la solubilita molare in acqua del Solfato di Bario (Kps = 1,1
· 10-10).
La reazione di solubilizzazione di BaSO4 (solfato di bario) e:
BaSO4 (s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ba2+] · [SO42-] = 1,1 · 10-10
Sia [Ba2+] che [SO42-] rappresentano la solubilità molare (s) del solfato
di bario, quindi:
Kps =s· s=s2 ;ne consegue che s= Kps =1,05·10-5 M
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Calcolare la solubilita molare di Carbonato di Calcio (Kps = 8,7 · 10-
9).
La reazione di solubilizzazione di CaCO3 (carbonato di calcio) e:
CaCO3 (s) Ca2+(aq) + CO32-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [CO32-] = 8,7 · 10-
9
Sia [Ca2+] che [CO32-] rappresentano la solubilità molare (s) del
carbonato di calcio, quindi:
Kps =s· s=s2 ;ne consegue che s= Kps =9,3·10-5 M
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25.0 mL di una soluzione 0.0020 M di cromato di potassio vengono
mescolati a 75.0 mL di una soluzione di nitrato di piombo (II) 0.000125
M.
Sapendo che il Kps del cromato di piombo (II) vale 1.8 x10-14 prevedere
se si ha formazione di precipitato.
Le moli di K2CrO4 sono pari a 0.0250 L x 0.0020 M = 5.00 x 10-5
Il cromato di potassio è un elettrolita forte e quindi le moli di cromato
inizialmente presenti in soluzione sono pari a 5.00 x 10-5
Le moli di Pb(NO3)2 sono pari a 0.0750 L x 0.000125 M =9.38 x 10-6
Il nitrato di piombo è un elettrolita forte e quindi le moli di ione piombo
inizialmente presenti in soluzione sono pari a 9.38 x 10-6
Supponendo i volumi additivi, il volume della soluzione finale è 25.0 +
75.0 = 100.0 mL
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La concentrazione del cromato e del nitrato valgono rispettivamente:
[CrO42-] = 5.00 x 10-5 / 0.100 L = 5.00 x 10-4 M
[Pb2+] = 9.38 x 10-6/0.100 L= 9.38 x 10-5 M
La reazione di precipitazione è:
Pb2+(aq) + CrO4
2-(aq) ⇌ PbCrO4(s)
Usando le concentrazioni dello ione piombo e del cromato calcoliamo il
quoziente di reazione che per un equilibrio eterogeneo di tale tipo è
detto Qps
Qps = [Pb2+][CrO42-] = (9.38 x 10-5)( 5.00 x 10-4 ) = 4.7 x 10-8
Poiché il valore di Qps è maggiore rispetto al valore del Kps la
precipitazione avviene
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Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di piombo (II) se 50.0
mL di una soluzione satura di cloruro di piombo (II) contiene 0.2207
g di elettrolita (sale) disciolto
Calcoliamo le moli di PbCl2 disciolte:
moli di PbCl2 disciolte = 0.2207 g/ 278.1 g/mol = 0.0007936
consideriamo l’equilibrio di dissociazione:
PbCl2 (s) ⇌ Pb2+(aq) + 2 Cl– (aq)
Il rapporto stechiometrico è di 1:2 ciò implica che le moli di
Pb2+ presenti sono 0.0007936 e quelle di Cl– sono 2 x 0.0007936
=0.001587
Il volume della soluzione è 50.0 mL = 0.0500 L quindi:
[Pb2+] = 0.0007936 / 0.0500 = 0.0159 M
[Cl–] = 0.001587/ 0.0500 L =0.0317 M
Il prodotto di solubilità per la dissoluzione di PbCl2 è:
Kps = [Pb2+][Cl–]2
Sostituendo i valori ricavati si ha:
Kps = 0.0159 ( 0.0317)2 =1.60 x 10-5
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Calcolare le concentrazioni molari all'equilibrio di Cu+ e l- in una
soluzione satura di CuI, sapendo che il Kps del sale è 1,2 * 10-6
Scriviamo la reazione di dissociazione del sale in acqua:
CuI Cu+ + I-
in base alla stechiometria della dissociazione, la solubilità
del sale coincide con [Cu+], che a sua volte coincide con [l-].
Matematicamente
S = [Cu+] = [l-]
scriviamo l'equazione del Kps e sostituiamo con S
Quindi [Cu+] = [l-] = 1,09 * 10-3
[
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Calcolare quanti grammi di Cromato d’Argento (massa molare = 332
g mol-1) si sciolgono in 0,1 litri di acqua (Kps = 1,2 · 10-12).
La reazione di solubilizzazione di Ag2CrO4 (cromato di argento) e:
Ag2CrO4 (s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ag+]2 · [CrO42-] = 1,2 · 10-12
CrO42- ha lo stesso coefficiente stechiometrico del composto solido, quindi e
uguale alla solubilità molare (s), la concentrazione di ioni argento sarà invece
uguale alla solubilità molare moltiplicata per il coefficiente stechiometrico. In
altre parole: [CrO42-] = s ; [Ag+] = 2s.
Kps = [Ag+]2 · [CrO42-] = (2s)2 · s = 4s3
Ne consegue che: Kps = 3 1,2·10-12 = 6,7·10-5 M
Questo significa che (dalla definizione di molarita) in un litro di soluzione si
scioglieranno al massimo 6,7 · 10-5 moli di Ag2CrO4.
In 0,1 litri si sciogliera un decimo, cioe 6,7 · 10-6 moli.
grammi di Ag2CrO4 in 0,1 litri = 6,7 · 10-6 moli · 332 g mol-1 = 2,2 · 10-3 grammi
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Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di piombo (II) se 50.0
mL di una soluzione satura di cloruro di piombo (II) contiene 0.2207
g di elettrolita disciolto
Calcoliamo le moli di PbCl2 disciolte:
moli di PbCl2 disciolte = 0.2207 g/ 278.1 g/mol = 0.0007936
consideriamo l’equilibrio di dissociazione:
PbCl2 (s) ⇌ Pb2+(aq) + 2 Cl– (aq)
Il rapporto stechiometrico è di 1:2 ciò implica che le moli di
Pb2+ presenti sono 0.0007936 e quelle di Cl– sono 2 x 0.0007936
=0.001587
Il volume della soluzione è 50.0 mL = 0.0500 L quindi:
[Pb2+] = 0.0007936 / 0.0500 = 0.0159 M
[Cl–] = 0.001587/ 0.0500 L =0.0317 M
Il prodotto di solubilità per la dissoluzione di PbCl2 è:
Kps = [Pb2+][Cl–]2
Sostituendo i valori ricavati si ha:
Kps = 0.0159 ( 0.0317)2 =1.60 x 10-5
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Calcolare la Kps dell’Idrossido di Calcio sapendo che la solubilita
molare e 0,011 mol l-1.
La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:
Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2
La solubilità molare (s) sarà uguale a [Ca2+], mentre [OH-] sarà uguale
alla solubilità molare per il coefficiente stechiometrico di OH-, cioe [OH-]
= 2s.
Quindi:
Kps =[Ca2+]·[OH-]2 =s·(2s)2 =4s3 =4· (0,011)3 =5,3·10-6
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Calcolare la solubilita molare del Bromuro di Argento in presenza di
Bromuro di Sodio 1,0 · 10-3 M (Kps(Bromuro d’Argento) = 7,7 · 10-13).
Le reazioni presenti nell’ambiente proposto sono:
AgBr (s) Ag+(aq) + Br-(aq)
reazione di solubilizzazione di AgBr (bromuro di argento) NaBr (aq)
Na+(aq) + Br-(aq) reazione di dissociazione di NaBr (bromuro di sodio)
in acqua.
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ag+] · [Br-] = 7,7 · 10-13
La concentrazione dello ione bromuro ([Br-]) si può considerare uguale
alla concentrazione di ione bromuro derivante dalla dissoluzione del
bromuro di sodio. Ci si trova quindi in presenza di uno ione in comune.
Quindi [Br-] = 1,0 · 10-3.
La solubilità molare (s) di bromuro di argento sarà uguale alla
concentrazione di ioni argento [Ag+]:
Kps =s·[Br-]
quindi:
s=Kps /[Br-]=7,7·10-13 /1,0·10-3 =7,7·10-10 M
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Calcolare la solubilita molare dell’Idrossido di Calcio (Kps = 5,5 · 10-6)
a pH 2,0 e pH 7,0.
La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:
Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2 = 5,5 · 10-6
La concentrazione di ioni OH- e fissata dal pH, quindi la solubilità molare di
Ca(OH)2 (s) e uguale alla concentrazione di ioni calcio.
Cioe: [Ca2+] = s.
La solubilità molare a pH = 2,0:
Se pH = 2,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-2 M
[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-2 =1,0·10-12 M
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Poiche Kps =s·[OH-]2 allora:
s=Kps /[OH-]2 =5,5·10-6 /(1,0·10-12)2 =5,5·10+18 M
s = 5,5 · 10+18 M e un numero molto grande, molto superiore alla concentrazione
molare dell’acqua (ca. 55 M) e quindi non realistico. Si può dire che Ca(OH)2 ha
una solubilità molto elevata a pH = 2,0.
La solubilità molare a pH = 7,0:
Se pH = 10,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-7 M
[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-7 =1,0·10-7 M
Poiche Kps =s·[OH-]2 allora s=Kps /[OH-]2 =5,5·10-6 /(1,0·10-7)2 =5,5·10+8 M
Anche in questo caso s = 5,5 · 10+8 M e un numero superiore alla concentrazione
molare dell’acqua (ca. 55 M) e quindi poco realistico. Si può dire che Ca(OH)2 ha
una solubilità molto elevata anche a pH = 7,0 ma comunque inferiore alla solubilità
dello stesso idrossido a pH acido.
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Calcolare la solubilita molare dell’idrossido di ferro (III) in acqua a pH
7 (Kps = 2,0 · 10-39)
La reazione di solubilizzazione di Fe(OH)3 (idrossido di ferro(III)) e:
Fe(OH)3 (s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Fe3+] · [OH-]3 = 2,0 ·10-39
La concentrazione di ioni OH- e fissata dal pH, quindi la solubilità
molare di Fe(OH)3 (s) e uguale alla concentrazione di ioni Fe3+.
Cioe: [Fe3+] = s.
Se pH = 7,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-7 M
[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-7 =1,0·10-7 M
Poiche Kps =s·[OH-]3
allora s = Kps /[OH-]3 =2,0·10-39 /(1,0·10-7)3 =2,0·10-18 M
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Determinare il pH al quale inizia a precipitare il soluto in una
soluzione 0,1 M di Ca(OH)2 (Kps = 5,5 · 10-6)
La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:
Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2 = 5,5 · 10-6
La soluzione di Ca(OH)2 0,1 M e esattamente satura per una
concentrazione di ioni OH- definita come segue:
[OH−]= K /[Ca2+]= 5,5·10-6/0,1=7,4·10-3M
pOH = -log10[OH-] = 2,13
pH = 14 - pOH = 14 - 2,13 = 11,87
A pH inferiori a 11,87 la soluzione e limpida, mentre a pH maggiori di
11,87 la soluzione presenta un corpo di fondo, cioe e presente un
precipitato di Ca(OH)2.
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Indicare la Kps di Fe(OH)2 a 25 °C, sapendo che il pH di una sua
soluzione acquosa satura vale 9.06 alla stessa temperatura.
La reazione di solubilizzazione di Fe(OH)2 (idrossido di ferro(II)) e:
Fe(OH)2 (s) Fe2+(aq) + 2OH-(aq)
L’espressione della Kps sarà quindi:
Kps = [Fe2+] · [OH-]2
Dall’equazione chimica bilanciata si evince che [Fe2+] = 1⁄2 [OH-]
L’espressione della Kps sarà quindi:
Kps = 1⁄2 [OH-] · [OH-]2 = 1⁄2 [OH-]3
pOH = 14 - pH = 14 - 9,06 = 4,94
[OH-] = 10-pOH = 1,1 · 10-5 M
Kps =0,5·(1,1·10-5)3 =6,6·10-16
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Calcolare la solubilità del Cromato d’Argento in acqua conoscendo
che il prodotto di solubilità del cromato di argento è pari a 1.1 x 10-12
L’equilibrio di dissociazione del cromato di argento e:
Ag2CrO4 (s) ⇌ 2 Ag+(aq) + CrO4
2-(aq)
Dette x il numero di moli di Ag2CrO4 che si sciolgono per litro di
soluzione, all’equilibrio si avranno 2x mol/L di Ag+ e x mol/L di CrO42- .
L’espressione del prodotto di solubilità per l’equilibrio e pari a:
Kps = [Ag+]2 [CrO4 2-]
Sostituendo nell’espressione del Kps i valori ricavati si ha:
Kps = 1.1 x 10-12 = (x) (2x)2 = 4x3
Da cui x = ∛1.1 x 10-12/ 4 = 6.5 x 10-5 M
All’equilibrio quindi:
[Ag+] = 2 x 6.5 x 10-5 = 1.3 x 10-4 M e [CrO42-] = 6.5 x 10-5 M