Reacciones de precipitación: ejercicios resueltos

Las reacciones de precipitación son procesos químicos en los que se forma un sólido insoluble, conocido como precipitado, a partir de la mezcla de dos soluciones acuosas. Estos ejercicios te ayudarán a entender cómo predecir la formación de precipitados usando la tabla de solubilidad y el producto de solubilidad (Kps).

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Determina si se formará un precipitado al mezclar 100 mL de una solución 0,1 M de AgNO3 con 100 mL de una solución 0,1 M de NaCl.

Datos:

• Concentración de AgNO3 = 0,1 M
• Concentración de NaCl = 0,1 M
• Kps de AgCl = 1,8 x 10^-10

Resolución paso a paso:

1. Calcula la concentración de iones Ag+ y Cl- después de mezclar las soluciones:
   • Volumen total = 100 mL + 100 mL = 200 mL
   • [Ag+] = (0,1 M * 100 mL) / 200 mL = 0,05 M
   • [Cl-] = (0,1 M * 100 mL) / 200 mL = 0,05 M
2. Calcula el producto iónico:
   • Producto iónico = [Ag+][Cl-] = 0,05 * 0,05 = 2,5 x 10^-3
3. Compara el producto iónico con el Kps:
   • 2,5 x 10^-3 > 1,8 x 10^-10
   • Como el producto iónico es mayor que el Kps, se formará un precipitado.

Solución: Se formará un precipitado de AgCl.

Ejercicio 2

Enunciado: ¿Qué masa de AgCl se formará al mezclar 250 mL de una solución 0,2 M de AgNO3 con 250 mL de una solución 0,2 M de NaCl?

Datos:

• Concentración de AgNO3 = 0,2 M
• Concentración de NaCl = 0,2 M
• Volumen total = 500 mL
• Masa molar de AgCl = 143,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula la cantidad de moles de Ag+ y Cl-:
   • Moles de Ag+ = 0,2 M * 0,25 L = 0,05 moles
   • Moles de Cl- = 0,2 M * 0,25 L = 0,05 moles
2. Dado que la reacción es 1:1, todo el Ag+ y Cl- reaccionarán para formar AgCl.
3. Calcula la masa de AgCl formada:
   • Masa de AgCl = 0,05 moles * 143,5 g/mol = 7,175 g

Solución: Se formarán 7,175 g de AgCl.

Ejercicio 3

Enunciado: ¿Se formará un precipitado al mezclar 50 mL de una solución 0,05 M de Ba(NO3)2 con 50 mL de una solución 0,05 M de Na2SO4?

Datos:

• Kps de BaSO4 = 1,1 x 10^-10

Resolución paso a paso:

1. Calcula la concentración de iones Ba2+ y SO4^2- después de mezclar:
   • Volumen total = 100 mL
   • [Ba2+] = (0,05 M * 50 mL) / 100 mL = 0,025 M
   • [SO4^2-] = (0,05 M * 50 mL) / 100 mL = 0,025 M
2. Calcula el producto iónico:
   • Producto iónico = [Ba2+][SO4^2-] = 0,025 * 0,025 = 6,25 x 10^-4
3. Compara el producto iónico con el Kps:
   • 6,25 x 10^-4 > 1,1 x 10^-10
   • Como el producto iónico es mayor que el Kps, se formará un precipitado.

Solución: Se formará un precipitado de BaSO4.

Ejercicio 4

Enunciado: Calcula la concentración de iones Ca2+ en una solución saturada de CaF2, dado que el Kps de CaF2 es 3,9 x 10^-11.

Datos:

• Kps de CaF2 = 3,9 x 10^-11

Resolución paso a paso:

1. La ecuación de disolución de CaF2 es:
   • CaF2(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2F-(aq)
2. Si la solubilidad de CaF2 es s, entonces:
   • [Ca2+] = s
   • [F-] = 2s
3. El Kps se expresa como:
   • Kps = [Ca2+][F-]^2 = s(2s)^2 = 4s^3
4. Resuelve para s:
   • 4s^3 = 3,9 x 10^-11
   • s^3 = 9,75 x 10^-12
   • s = (9,75 x 10^-12)^(1/3)
   • s ≈ 2,14 x 10^-4 M

Solución: La concentración de iones Ca2+ es 2,14 x 10^-4 M.

Ejercicio 5

Enunciado: ¿Qué volumen de una solución 0,1 M de K2SO4 se necesita para precipitar completamente el Ba2+ de 100 mL de una solución 0,1 M de Ba(NO3)2?

Datos:

• Reacción: Ba2+ + SO4^2- → BaSO4(s)

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de Ba2+ en la solución:
   • Moles de Ba2+ = 0,1 M * 0,1 L = 0,01 moles
2. La reacción es 1:1, por lo que se necesitan 0,01 moles de SO4^2-.
3. Calcula el volumen de K2SO4 necesario:
   • Moles de SO4^2- en K2SO4 = 0,1 M
   • Volumen = 0,01 moles / 0,1 M = 0,1 L = 100 mL

Solución: Se necesitan 100 mL de la solución de K2SO4.

Ejercicio 6

Enunciado: Determina si se formará un precipitado al mezclar 150 mL de una solución 0,02 M de Pb(NO3)2 con 150 mL de una solución 0,02 M de KI.

Datos:

• Kps de PbI2 = 7,9 x 10^-9

Resolución paso a paso:

1. Calcula la concentración de iones Pb2+ y I- después de mezclar:
   • Volumen total = 300 mL
   • [Pb2+] = (0,02 M * 150 mL) / 300 mL = 0,01 M
   • [I-] = (0,02 M * 150 mL) / 300 mL = 0,01 M
2. Calcula el producto iónico:
   • Producto iónico = [Pb2+][I-]^2 = 0,01 * (0,01)^2 = 1,0 x 10^-6
3. Compara el producto iónico con el Kps:
   • 1,0 x 10^-6 > 7,9 x 10^-9
   • Como el producto iónico es mayor que el Kps, se formará un precipitado.

Solución: Se formará un precipitado de PbI2.

Errores frecuentes

1. No ajustar las concentraciones después de mezclar soluciones: Es crucial recalcular las concentraciones de los iones en la solución final.
2. Confundir el producto iónico con el Kps: Asegúrate de comparar correctamente el producto iónico calculado con el Kps para determinar si se forma un precipitado.
3. Olvidar el volumen total al calcular concentraciones: Siempre ten en cuenta el volumen total de la mezcla para calcular las concentraciones correctas.