Barbara ha scritto:
Buon pomeriggio, ho questo problema da proporle...
Quantita equimolari di cloruro di calcio e solfato di sodio in soluzione acquosa sono mescolate insieme e la soluzione è portata a 1 dm3. Il precipitato che si forma pesa 2,5 g. Quanti grammi di cloruro di calcio e solfato di sodio sono stati mescolati? Kps di CaSO4 = 7,1×10-5.
Rispondo così:
La reazione che avviene quando si uniscono la soluzione di CaCl2 e quella di Na2SO4 porta alla formazione del sale poco solubile CaSO4 che precipita sul fondo del recipiente; gli altri ioni restano invece liberi in soluzione, dato che l’altro sale, cioè il cloruro di sodio, è molto più solubile:
CaCl2(aq) + Na2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2 NaCl(aq)
Poiché il sale che precipita non ha una Kps particolarmente piccola, rimane in parte disciolto in soluzione; non tutti gli ioni Ca2+ e SO42- presenti nelle due soluzioni iniziali vanno quindi a formare il precipitato, ma alcuni restano liberi nella soluzione finale. Per sapere quante moli di ciascuno dei due ioni ci sono nelle soluzioni iniziali dobbiamo quindi calcolare quante moli di precipitato si sono depositate e aggiungere al risultato le moli di ioni che restano in soluzione. Il numero di queste ultime è determinato dalla Kps del sale; più precisamente, contenendo le soluzioni iniziali la stessa quantità in moli di Ca2+ e SO42- ed essendo Kps CaSO4 = [Ca2+][SO42-], possiamo scrivere
[Ca2+(aq)] = [SO42-(aq)] = (Kps CaSO4)½ = 8,4×10-3 mol/dm3
n Ca2+(aq) = n SO42-(aq) = M×V = 8,4×10-3 mol/dm3×1 dm3 = 8,4×10-3 mol
Per quanto riguarda il precipitato, invece, si ha:
n CaSO4 = m/mmolare = 2,5 g/136,14 g/mol = 1,8 ×10-2 mol
Pertanto:
n Ca2+iniziale = n Ca2+(aq) + n Ca2+precipitato = 8,4×10-3 mol + 1,8 ×10-2 mol = 2,6 ×10-2 mol
n SO42-iniziale = n SO42- (aq) + n SO42-precipitato = 8,4×10-3 mol + 1,8 ×10-2 mol = 2,6 ×10-2 mol
n Ca2+iniziale = n CaCl2 m CaCl2 = n×mmolare = 2,6 ×10-2 mol×110,99 g/mol = 2,9 g
n SO42-iniziale = n Na2SO4 m Na2SO4 = n×mmolare = 2,6 ×10-2 mol×142,04 g/mol = 3,7 g
In conclusione, 2,5 g di precipitato di solfato di calcio si formano se in 1 L di soluzione si mescolano 2,9 g di cloruro di calcio e 3,7 g di solfato di sodio.