Pregunta 6 · Química Física I UB 2023

Pregunta 6 (2 punts). Equilibri de solubilitat de l'iodat de potassi i efectes iònics

A una temperatura de 25 °C, la solubilitat de l'iodat de potassi ($\mathrm{KIO}_3$, $M = 214{,}0\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$) en aigua és de 9,16 g de sal per cada 100 mL d'aigua pura. La variació d'energia lliure estàndard de Gibbs per a la reacció de dissolució és $\Delta_{\text{dis}}G^\circ = 19{,}6\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$. La pressió de vapor de la dissolució saturada és de 2,970 kPa.

Dades:

$P_{v,\text{aigua}}^*(25\text{ }^\circ\text{C}) = 3{,}1699\text{ kPa}$; procés endotèrmic: $\Delta_{\text{dis}}H^\circ > 0$.

a)

Calculeu l'activitat ($a_w$) i el coeficient d'activitat ($\gamma_w$) de l'aigua en aquesta dissolució saturada.

b)

Calculeu el coeficient d'activitat iònic mitjà ($\gamma_\pm$) de l'electròlit a la saturació. És aplicable la llei límit de Debye-Hückel en aquestes condicions? Justifiqueu la resposta.

c)

Un cop assolit l'equilibri de solubilitat del $\mathrm{KIO}_3$, completeu la taula indicant quina variació (Augmenta / Disminueix / No canvia) experimentaran la força iònica ($I$), el coeficient $\gamma_{\pm,\mathrm{KIO}_3}$, el producte de solubilitat ($K_{\text{ps}}$) i la solubilitat ($s$) davant de cadascuna de les pertorbacions indicades, així com l'efecte responsable (Efecte salí / Efecte ió comú / Principi de Le Chatelier):

Què passarà si...?

Magnitud

Comportament

Correspon a...

Afegim clorur de potassi (KCl, electròlit fort)

$I$

$\gamma_{\pm,\mathrm{KIO}_3}$

$K_{\text{ps}}$

$s$

Afegim nitrat de sodi ($\text{NaNO}_3$, electròlit fort)

$I$

$\gamma_{\pm,\mathrm{KIO}_3}$

$K_{\text{ps}}$

$s$

Augmentem la temperatura ($\Delta_{\text{dis}}H^\circ > 0$)

$I$

$\gamma_{\pm,\mathrm{KIO}_3}$

$K_{\text{ps}}$

$s$