Problema 5 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 1 2021

En una activitat duta a terme al laboratori per a estudiar la solubilitat de diferents carbonats metàl·lics, un grup d'estudiants realitza l'experiment següent: transfereixen a un vas de precipitats $20\text{ mL}$ d'una solució de $\mathrm{CaCl_2}$ $1{,}0 \times 10^{-2}\text{ mol L}^{-1}$; lentament, mentre escalfen una mica la solució, hi afegeixen $80\text{ mL}$ d'una solució de $\mathrm{Na_2CO_3}$ $2{,}0 \times 10^{-3}\text{ mol L}^{-1}$. Ho remenen bé, ho deixen refredar fins a la temperatura ambient ($19\text{ }^\circ\text{C}$) i observen que s'ha format un precipitat de color blanc de carbonat de calci.

DADES:

Producte de solubilitat del carbonat de calci a $19\text{ }^\circ\text{C}$: $K_{\mathrm{ps}} = 4{,}8 \times 10^{-9}$

Entalpia de dissolució del carbonat de calci a $19\text{ }^\circ\text{C}$: $\Delta H^\circ < 0$

a)

Justifiqueu, a partir dels càlculs necessaris, la formació del precipitat. Considereu additius els volums de les solucions aquoses. [1,25 punts]

b)

Mitjançant un procés de filtració, els estudiants separen el precipitat de carbonat de calci de la solució aquosa. D'aquesta solució, en fan quatre parts i les col·loquen en tubs d'assaig. Afegeixen al primer tub una solució de $\mathrm{Na_2CO_3}$, al segon una solució de $\mathrm{Ca(NO_3)_2}$, al tercer una solució d'àcid clorhídric, i al quart tub no hi afegeixen res, però l'escalfen fins a $70\text{ }^\circ\text{C}$. Expliqueu raonadament si en algun dels quatre tubs hi apareix un precipitat de carbonat de calci. [1,25 punts]