QÜESTIONS:
01.- Completeu aquestes reaccions escrivint la fórmula i el nom de l’espècie que falta; indiqueu també si es tracta d’un àcid o d’una base:
HClO4 + NH3 ClO4- +
HNO2 + H2O H3O+ +
Ca(OH)2 + CaSO4 + 2 H2O
F- + H2O HF + J97
02.- Ens donen una dissolució d’un àcid monopròtic i ens pregunten si és fort o dèbil, quines dades necessitaríem per a respondre? Raoneu l’elecció i indiqueu també per què se’n descarten les altres:
a)El pH de la dissolució.
b)La concentració i la massa molecular relativa de l’àcid.
c)El pH i la concentració.
d)El pH i la massa molecular relativa de l’àcid. S97
03.- Quina o quines de les sals següents no modifica el pH de l’aigua quan s’hi dissol? Justifiqueu la resposta: NaHCO3; NH4NO3; KBr; KCN
Dades: HNO3 i HBr són àcids forts; NaOH i KOH són bases fortes; Kb(NH3)= 1’8·10-5;
Ka(H2CO3)= 4’3·10-7; Ka(HCO3-)= 4’7·10-11; Ka(HCN)= 4’0·10-10 J98
04.- Completeu la taula següent, indicant les espècies i constants que manquen, i ordeneu, segons la força relativa, els àcids i les bases conjugades que hi apareixen:
àcid base conjugada Ka Kb
CH3-COOH ¿? 1’8·10-5 ¿?
¿? NH3 ¿? 1’8·10-5
HCN ¿? 4’9·10-10 ¿?
¿? HCOO- ¿? 4’8·10-11 S98
05.- Escriviu les reaccions de dissociació, segons els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry, de les espècies químiques següents:
a)Àcid acètic, CH3-COOH.
b)Amoníac, NH3.
c)Hidròxid de sodi, NaOH. J99
06.- Raoneu si són certes o falses les següents afirmacions referides a una dissolució aquosa d’amoníac a la qual hem afegit clorur d’amoni:
a)El grau de dissociació de l’amoníac disminueix.
b)El pH de la dissolució augmenta. S99
07.- Raoneu quines frases de les següents són veritables i quines són falses, referides a una dissolució diluïda d’un àcid fort (HX). En cas que siguen falses, reescriviu-les correctament:
a)Hi ha espècies X-, H+, i HX en concentracions apreciables.
b)Hi ha HX en proporció major que X- i H+.
c)La concentració de protons és molt major que la d’anions. S00
08.- Es disposa al laboratori de dissolucions aquoses 0’1 M de les substàncies següents: NaNO3, H2SO4, KOH, CH3COOH i NH4Cl. Responeu, raonadament:
a)Ordeneu les dissolucions per ordre creixent de pH.
b)Si barregem 50 mL de la dissolució 0’1 M de CH3COOH amb 50 mL de la dissolució 0’1 M de KOH, indiqueu si la dissolució resultant serà àcida, bàsica o neutra. J01
09.- De les parelles de compostos següents indiqueu raonadament:
a)Quin àcid és més fort: l’àcid acètic (CH3COOH) o l’àcid fòrmic (HCOOH).
b)Quin àcid és més fort: l’àcid fluorhídric (HF) o l’acid clorhídric (HCl)
c)Quina base és més forta: el ió acetat o el ió formiat.
Dades: Ka(CH3COOH)= 1’8·10-5; Ka(HCOOH)= 2’0·10-4; Ka(HF)= 7’8·10-4; Kw= 10-14.
S01
10.- a) Quina és la diferència fonamental del concepte d’àcid base segons la teoria d’Arrhenius i de Brönsted i Lowry?
b)Tenim els àcids següents: HClO4 (àcid fort); HF (Ka=7·10-4); HClO (Ka=3’2·10-8). Escriviu les bases conjugades respectives.
c)Ordeneu, raonant-ho, les bases conjugades de l’apartat b) segons la seua força creixent com a bases. J02
11.- Indiqueu raonadament si les dissolucions aquoses següents són àcides, bàsiques o neutres:
a)HCl en concentració 0’01 M i NaOH en concentració 0’02 M.
b)CH3COOH en concentració 0’01 M i NaOH en concentració 0’01 M.
c)CH3COONa en concentració 0’01 M.
Nota: Teniu en compte que l’àcid acètic és un àcid dèbil. J03
12.- En cada un del apartats següents, raoneu si la dissolució resultant, de mesclar les dissolucions que s’indiquen, serà àcida, bàsica o neutra:
a)25 mL de CH3COOH 0’1 M + 25 mL de NaOH 0’1 M.
b)25 mL d’HCl 0’1 M + 25 mL de NaOH 0’1 M.
c)25 mL de NaOH 0’1 M + 25 mL de NH3 0’1 M. J04
PROBLEMES:
01.- S’ha preparat una dissolució, dissolent 20 litres de NH3 (gas), mesurats a 10ºC i 2 atm de pressió, en prou aigua per a obtenir 4’5 litres de dissolució. Sabent que la constant de dissociació del NH3 és 1’78·10-5 i que R= 0’082 atm·L·mol-1·K-1, calculeu:
a)Les concentracions de totes les espècies químiques presents en l’equilibri.
b)El grau de dissociació del NH3.
c)El pH i el pOH de la dissolució. J97
02.- Una dissolució aquosa d’HI 0’1 M té una concentració de protons de 0’0335 mol·dm-3. Calculeu:
a)Les concentracions de totes les espècies químiques presents en l’equilibri i la constant d’equilibri de dissociació de l’àcid.
b)La concentració inicial de iodur d’hidrogen que hauria de tenir una dissolució perquè el pH fóra 2’0. S07
03.- Determineu el grau de dissociació i el pH de les següents dissolucions aquoses, totes de concentració 0’5 M: A) NaOH (base forta); B) HCN (Ka= 4’9·10-10) J98
04.- Mesclem 1 litre de dissolució d’HNO3 (àcid fort), que té un pH 1’0, i 9 litres de Ba(OH)2 (base forta), que té un pH 11’0.
a)Calculeu les concentracions de totes les espècies presents en les dissolucions de l’àcid i de la base.
b)Escriviu la reacció de neutralització que s’hi produeix.
c)Calculeu el pH de la dissolució resultant de la mescla, considerant que els volums són additius. S98
05.- Volem saber la concentració total d’àcid acètic, CH3-COOH, en un vinagre comercial. Dos estudiants proposen i fan dos experiments diferents:
a)El primer pren amb una pipeta 5’0 mL de vinagre i hi afegeix unes gotes de fenolftaleïna. Després comprova que es consumeixen 17’0 mL de dissolució 0’25 M de NaOH per a la neutralització del vinagre. Escriviu la reacció de neutralització i calculeu la molaritat i l nombre de grams de CH3-COOH per litre de vinagre.
b)El segon busca en un llibre la Ka del CH3-COOH, que resulta ser 1’8·19-5, i mesura amb un pHmetre el pH del vinagre, que resulta ser 2’4. Escriviu la reacció de dissociació de l’àcid i calculeu la molaritat i el nombre de garms de CH3-COOH per litre de vinagre.
Dades: Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. J99
06.- El pH de 1 litre de dissolució de sosa acústica (NaOH) és 13.
a)Calculeu els grams d’àlcali utilitzats en preparar-la.
b)Quin volum d’aigua cal afegir al litre de dissolució anterior per a que el seu pH siga 12? Suposeu els volums additius.
Dades: Ar(H)=1; Ar(O)=16; Ar(Na)=23. S99
07.- Disposem d’un vas que conté una dissolució 0’10 M de l’àcid HX i un altre vas amb una dissolució 0’10 M de l’àcid HY. Es mesuren els pH de les dissolucions que resulten ser de 2’9 per a HX i 1’0 per a HY, a 25ºC.
a)Raoneu quin àcid és fort i quin dèbil en base a les dades disponibles.
b)Calculeu les constants de dissociació Ka i els graus de dissociació per a les dissolucions d’HX i HY a 25ºC.
c)Si preparem dissolucions de les sals sòdiques d’ambdós àcids: NaX (aq) i NaY (aq), raoneu el caràcter neutre, àcid o bàsic d’aquestes últimes dissolucions. J00
08.- Disposem d’un vas que conté 100 mL de dissolució 0’15 M de KOH (base forta) i un altre vas que conté 100 mL de dissolució 0’15 M de NH3 (Kb= 1’8·10-5).
a)Calculeu el pH i la concentració de totes les espècies que hi ha en l’equilibri en ambdues dissolucions.
b)Escriviu les reaccions de neutralització d’ambdues bases amb àcid clorhídric (HCl). Calculeu el volum de dissolució 0’45 M d’HCl necessari per a neutralitzar cadascuna de les dissolucions de KOH i NH3. S00
09.- Al laboratori es preparà una dissolució d’àcid iòdic, HIO3, dissolvent 3’568 g d’aquest àcid en 150 mL d’aigua. Tenint en compte que el pH de la dissolució resultant fou 1’06, calculeu:
a)La constant de dissociació, Ka, de l’àcid.
b)El grau de dissociació de l’àcid.
c)Si, després d’arribar a l’equilibri, s’afegeix 1’256 g d’HIO3, quin serà el pH de la dissolució resultant?
Dades: Ar(H)=1; Ar(O)=16; Ar(I)=127. J01
10.- Disposem de 80 mL d’una dissolució 0’15 M d’àcid clorhídric, dissolució A, i de 100 mL d’una altra dissolució 0’1 M d’hidròxid de sodi, dissolució B. Volem saber:
a)El pH de la dissolució A.
b)El pH de la dissolució B.
c)Si mesclem les dues dissolucions, quant valdrà el pH de la dissolució resultant? J02
11.- La constant d’ionització de l’àcid fòrmic (HCOOH) és de 1’77·10-4. Calculeu:
a)El pH de la dissolució formada en dissoldre 0’025 g d’àcid fòrmic en 500mL d’aigua.
b)El pH de la dissolució resultant en afegir 50 mL d’àcid clorhídric 0’02 M a 0’1 L de la dissolució anterior.
Dades: Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. S03
12.- Es dissolen 1’83 g d’àcid benzoic (C6H5COOH) en 500 mL d’aigua.
a)Calculeu el pH de la dissolució anterior.
b)Es fan reaccionar 15 mL de la dissolució anterior amb 9 mL d’una dissolució de NaOH 0’05 M. Expliqueu si la dissolució resultant serà àcida, bàsica o neutra.
Dades: Ka(C6H5COOH)= 6’4·10-5. Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. S04
13.- L’àcid acetilsalicílic, C9H8O4, és el component actiu de l’aspirina. Al dissoldre 0’523 grams d’acid acetilsalicílic en 0’05 litres d’aigua, el pH final de la dissolució resulta ser 3’36. Calculeu:
a)La constant d’acidesa de l’àcid acetilsalicílic.
b)Si a la dissolució resultant de l’apartat anterior se li afegeixen 10-5 mols d’HCl, quin serà el pH de la dissolció final?
Dades: Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. J05
14.- En el laboratori tenim dos recipients, un conté 150 mL d’HCl 0’25 M i l’altre 150 mL d’àcid acètic (CH3-COOH) 0’25 M.
a)Raoneu quina de les dues dissolucions és més àcida.
b)Calculeu el pH de cada una de les dissolucions.
c)Calculeu el volum d’aigua que cal afegir a la dissolució més àcida perquè el pH de les dues siga el mateix.
Dades: Ka(CH3COOH)= 1’8·10-5. S05
15.- Les dissolucions d’àcid “fòrmic” (àcid metanòic, HCOOH) poden produir cremades doloroses en la pell; de fet, algunes formigues (“formica”) utilitzen aquest àcid en els seus mecanismes de defensa.
Es disposa de 250 mL d’una dissolució d’àcid metanòic que conté 1’15 g d’aquest àcid.
a)Calculeu el pH d’aquesta dissolució. (1’2 punts).
b)Si a 9 mL de la dissolució anterior s’afegeixen 6 mL d’una dissolució de NaOH 0’15 M, expliqueu si la dissolució resultant serà àcida, neutra o bàsica. (0’8 punts)
Dades: Ka(HCOOH)= 2·10-4. Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. S06
16.- Es disposa en el laboratori d’una dissolució d’àcid nítric, HNO3, del 36% de riquesa i 1’18 kg·L-1 de densitat. Tenint en compte que l’àcid nítric és un àcid fort, calculeu:
a)La molaritat de la dissolució d’HNO3 inicial. (1 punt)
b)El pH de la dissolució resultant d’afegir 5 mL de la dissolució d’HNO3 inicial a 600 mL d’aigua. (0’5 punts)
c)El pH de la dissolució resultant de mesclar 125 mL de la dissolució d’HNO3 de l’apartat anterior (b) amb 175 mL d’una dissolució de NaOH de concentració 0’075 M. (0’5 punts)
Dades: Masses atòmiques: H:1; N:14; O:16. Kw= 10-14. J07
17.- Quan es dissolen 6,15 g d’àcid benzoic, C6H5COOH, en 600 mL d’aigua el pH de la dissolució d’hidròxid de sodi 0,1 M, raoneu si la dissolució resultant serà àcida, neutra o bàsica. Dades: Masses atòmiques: H:1; C:12; O:16. J08
diumenge, 15 de febrer del 2009
PROBLEMES ÀCID-BASE PER A CLASSE
Tema 6. EQUILIBRI ACID-BASE EN MEDI AQUÓS
1. Ordena per força àcida creixent les següents espècies:
H2SO3 (pK1 = 1,81); HCOOH (pKa =3 ,75); NH4+ (pKa = 9,24)
2. La metilamina CH3NH2 (pKb = 3,30), l'anilina (fenilamina) C6H5NH2 (pKb = 9,38) i l'amoníac NH3 (pKb = 4,74) són bases.
a) Escriviu reaccions que el posen de manifest.
b) Expliqueu quin serà l'àcid conjugat més dèbil.
3. a) Com es mesura la força dels àcids o les bases segons la teoria protònica?
b) Escriu reaccions que justifiquen el caràcter àcid, bàsic o anfòter, segons la mateixa teoria, de les espècies: HCO3 NH4+, NO3 .
4. a)Utilitzant la teoria protònica, indica i justifica quals de les següents substàncies són àcids o bases: SO42- HCO3; Cl- , H3O+.
b)Dades : CH3COOH/CH3COO (pKa = 4,8); HF/F (pKa = 2,8); HCN/CN (pKa = 10,0), elegeix l'àcid més fort i la base més fort. Justifica l'elecció.
Constant de dissociació d'un àcid o d'una base. Grau de dissociació.
5. L'àcid fòrmic (HCOOH) està ionitzat en un 3,2 % en una dissolució aquosa 0,2 M. Calcula:
a) La constant d'acidesa de l'àcid fòrmic.
b) El percentatge d'ionització en una dissolució 0,01 M.
R: a)2.10-4 b) 14 %
6. Determina la concentració de OH i H+ en una dissolució d'amoníac 0,01 M, que està ionitzada en un 4,2 %. Calcula també la ka(NH4+) i la kb(NH3).
R: [OH-]=4,2.10-4 M; [H+ ]= 2,3.10-11 M
7. Respon, justificant la contestació, amb Vertader o FALS a cada una de les següents afirmacions:
a) Siga una dissolució aquosa 1 M de l'àcid fort HX:
a.1. La suma de les concentracions dels ions X i H+ és 2.
a.2. El pH de la dissolució és negatiu.
a.3. La concentració de HX (aq) és 1 M.
b)Siga una dissolució aquosa 0,1 M de l'àcid dèbil HI HA:
b.1. La concentració de l'ió H+ és igual a la de l'ió A.
b.2. El pH de la dissolució és major que 1.
b.3. La dissolució és bàsica.
.8. En el laboratori es va preparar una dissolució d'àcid iòdic (HIO3), dissolent 3,568 g d'este àcid en 150 mL d'aigua. Tenint en compte que el pH de la dissolució resultant va ser 1,06 calcula:
a) la constant de dissociació, ka, de l'àcid
b) el grau de dissociació de l'àcid
R: a) 0.157 b) 65,4%
9. Determina el grau de dissociació i el pH de les següents dissolucions aquoses, totes elles de concentració 0,5 M:
A) NaOH (base forta) B) HCN (Ka=4,9.10-10)
R: A) 100% ; pH=13,7 B) 3,12.10-3 % ; pH= 4,8
Hidròlisi d'una sal.
10. Seguidament se citen quatre sals. Per a totes elles, escriu el seu nom químic (o la seua fórmula): KCl; acetat de sodi (etanoat de sodi); KCN; NaBr; clorur d'amoni; NaClO4. Indica, per a cada una d'elles, si al dissoldre's en aigua produiran dissolucions àcides, bàsiques o neutres, explicant-lo.
Dades: ka (CH3COOH)= 1,8.10-5; ka (HCN)= 4,9.10-10; kb (NH3)= 1,8.10-5;
11. De les següents parelles de compostos indiqueu raonadament:
a) què àcid és més fort l'àcid acètic(CH3COOH) o l'àcid fòrmic (HCOOH)
b) què àcid és més fort: l'àcid fluorhídric (HF) o l'àcid clorhídric (HCl)
c) quina base és més forta: l'ió acetat o l'ió formiat
Dades: ka(àcid acètic)= 1,8.10-5 ka (àcid fòrmic)= 2,0.10-4
ka(àcid fluorhídric )= 7,8.10-4 Kw=10-14
12. a) Defineix àcids i bases segons la teoria protònica de Brönsted. Quines són les bases conjugades dels següents àcids de Brönsted?: HCl, H2O, NH4+, CH3COOH.
b) Indica quina de les següents afirmacions és correcta o falsa, explicant-lo:
b.1. En els parells àcid-base conjugats quant major siga la ka menor és la kb.
b.2. Una dissolució d'acetat de sodi (acetat de sodi) té un pH = 7.
b.3. Una dissolució de clorur d'amoni té un pH > 7.
b.4. Una dissolució de clorur de sodi té un pH = 7.
13. En cada un dels següents apartat, raoneu si la dissolució resultant al mesclar les dissolucions que s’indiquen , serà àcida, bàsica o neutra. a) 25 mL de CH3COOH 0,1 M + 25 mL de NaOH 0,1 M b) 25 mL de HCl 0,1 M + 25 mL de NaOH 0,1 M c) 25 mL de NaCl 0,1 M + 25 mL de CH3COONa 0,1 M d) 25 mL de HCl 0,1 M + 25 mL de NH3 0,1 M
Indicadors àcid-base.
14. Explica, mitjançant reaccions, el fet observat que en una dissolució aquosa d'amoníac, la fenolftaleína s'acoloreix de roig, mentre que una dissolució de clorur d'amoni no s'acoloreix.
Volumetries de neutralització.
15.-L'àcid acètic té una constant de dissociació d' 1,8.10-5 i l'àcid fòrmic (metanoic) 1,8.10-4. Es preparen dissolucions de la mateixa molaritat de cadascuna. Quina de les dues tindrà major pH ?. Es valoren volums iguals de cada una d'elles quina gasta més volum de NaOH ?
16.- Es desitja esbrinar la concentració total d'àcid acètic, CH3-COOH, en un vinagre comercial. Dos estudiants proposen i realitzen dos experiments diferents:
A) El primer pren amb una pipeta 5,0 mL de vinagre i afig unes gotes de fenolftaleína. Després comprova que es consumeixen 17,0 mL de dissolució 0,25 M de NaOH per a la neutralització del vinagre. Escriu la reacció de neutralització i calcula la molaritat i el nombre de grams de CH3-COOH per litre de vinagre.
B) El segon busca en un llibre la ka del CH3-COOH que resulta ser 1,8.10-5, i mesura amb un pHmetre el pH del vinagre, que resulta ser 2,4. Escriu la reacció de dissociació de l'àcid i calcula la molaritat i el nombre de grams de CH3-COOH per litre de vinagre.
R: A) 0,85 M i 51 g B) 0,88 M i 52,8 g
17. Una dissolució d'àcid fòrmic, HCOOH, que conté 10 g per litre de dissolució, té un pH de 2,2.
a) Calcula la constant d'acidesa de l'àcid fòrmic.
b)Es mesclen 10 mL de la dissolució àcida amb 30 mL d'una dissolució d'hidròxid de sodi 0,1 M. Dedueix com serà la dissolució resultant (àcida, bàsica o neutra).
R: a) 1,9 10-4 b) Bàsica
18. Es preparen 100 mL d'una dissolució aquosa a partir de 10 mL de NH3 (d = 0,9 g/ml; 25 % de riquesa). La constant de basicitat de l'amoníac és 1,8x10-5 M.
a) Calcula el pH de la dissolució.
a) Es fa reaccionar 10 mL de la dita dissolució amb 15 mL de dissolució 0,88 M d'àcid clorhídric. Explica si la dissolució resultant serà àcida, bàsica o neutra.
R: a) 12 b) àcida
19. L'hidracina (N2H4) és extremadament soluble en aigua, i les seues dissolucions dèbilment alcalines. Quan 4 g de hidracina es dissolen en aigua fins a obtindre 250 mL de dissolució, el pH de la dissolució va ser 10,85. Calcula:
a) El pKb de l'hidracina.
b) El volum de dissolució d'àcid clorhídric 0,2 M necessari per a neutralitzar totalment 10 mL de la dissolució de hidracina. Raona si el pH en el punt d'equivalència d'esta valoració serà àcid, bàsic o neutre.
R: a) 21,4 b) 25 mL
20. Calcula la constant d'acidesa d'un àcid dèbil HA monoprótic si es sap que en una dissolució 0,05 M d’aquest àcid està dissociat un 0,15 %. Quin és el pH de la dissolució?. Quants mL d'una dissolució 0,01 M d'hidròxid de sodi es necessitarien per a neutralitzar completament 100 mL de la dissolució anterior?
R a) 1,12.10-7 b) 4,12 c) 500 mL
21. Calcula el contingut (en %) en hidròxid de bari d'una mostra sòlida, si es dissol 2 g d'esta mostra en aigua fins a obtindre 100 mL de dissolució i 10 mL d'esta consumeixen 21,6 mL d'àcid clorhídric 0,1 M per a la seua neutralització. R: 92,5 %
22.- Disposem d'un got que conté una dissolució 0,1 M d'àcid HX i un altre got amb una dissolució 0,1 M d'àcid HY. Es mesura el pH d'estes dissolucions i resulta ser de 2,9 per a HX i d' 1,0 per a HY , a 25ºC.
A) Raona que àcid és més fort i quin és més dèbil a partir de les dades disponibles
B)Calcula les constants de dissociació ka i el grau de dissociació per a les dissolucions de HX i HY a 25ºC.
C)Si es prepararen dissolucions de les sals sòdiques d'estos dos àcids: NaX(ac) i NaY (ac). Raona el caràcter neutre, àcid o bàsic d'estes últimes dissolucions.
R: B) 1,59.10-5 i 1,26 % per a HX ; 100% per a HY
23. Quin volum d'una dissolució d'àcid acètic (àcid etanoic ) 0,1 M es necessitarà per poder neutralitzar 25 ml d'hidròxid de sodi 0,2 M?. R: 50 ml
5. Equilibri de solubilitat. Producte de solubilitat
24. Escriure l'expressió de Kps de les següents substàncies: clorur de plata, fluorur de calci, carbonat de bari (CaCO3), fosfat de calci (Ca3(PO4)2, hidròxid de magnesi.
25. Per preparar 250 mL de dissolució saturada de bromat de plata, AgBrO3, s’utilitzen 1,75 g d'esta sal. Quin es el valor del producte de solubilitat del bromat de plata?.
R: 8,82.10-4
26. Calcula quants grams de iodat de coure (II), Cu(IO3)2, es poden dissoldre en 5 L d'aigua si el seu producte de solubilitat és Kps = 7,4·10-8. R: 5,37 g
27. La solubilitat del carbonat de plata és 0,0032 g/100 mL. Calcula el producte de solubilitat de la dita sal. R: 6,24.10-12
28. El producte de solubilitat del fluorur de bari és 1,7·10-6. Calcula la solubilitat en g/L del fluorur de bari. R: 1,31 g/L
Efecte ió comú
29. Una dissolució saturada de fluorur de calci està en equilibri amb fluorur de calci sòlid. Explica què succeirà si es realitzen les següents operacions:
a) S'afig fluorur de sodi.
b) S'afig fluorur de calci.
c) S'afig aigua.
30. En quin d'estos tres líquids es dissoldrà una major quantitat de clorur de plom (II)?:
a). Aigua pura.
b). Una dissolució 0,1 M de nitrat de plom (II).
c). Una dissolució 0,1 M de clorur de sodi.
31. El producte de solubilitat del CaF2 es 1,7.10-10. Calcula la solubilitat del fluorur de calci en: a) aigua pura b) una dissolució de Ca(NO3)2 0, 1 M c) una dissolució de NaF 0,1 M d) Explica mitjançant les consideracions generals sobre equilibris químics en que cas serà major la solubilitat en aigua pura o en una dissolució de nitrat de calci. Compara les conclusions amb els resultats numèrics obtinguts anteriorment.
R: a) 3,49.10-4 M b) 2.10-5 M c) 1,7.10-8 M
1. Ordena per força àcida creixent les següents espècies:
H2SO3 (pK1 = 1,81); HCOOH (pKa =3 ,75); NH4+ (pKa = 9,24)
2. La metilamina CH3NH2 (pKb = 3,30), l'anilina (fenilamina) C6H5NH2 (pKb = 9,38) i l'amoníac NH3 (pKb = 4,74) són bases.
a) Escriviu reaccions que el posen de manifest.
b) Expliqueu quin serà l'àcid conjugat més dèbil.
3. a) Com es mesura la força dels àcids o les bases segons la teoria protònica?
b) Escriu reaccions que justifiquen el caràcter àcid, bàsic o anfòter, segons la mateixa teoria, de les espècies: HCO3 NH4+, NO3 .
4. a)Utilitzant la teoria protònica, indica i justifica quals de les següents substàncies són àcids o bases: SO42- HCO3; Cl- , H3O+.
b)Dades : CH3COOH/CH3COO (pKa = 4,8); HF/F (pKa = 2,8); HCN/CN (pKa = 10,0), elegeix l'àcid més fort i la base més fort. Justifica l'elecció.
Constant de dissociació d'un àcid o d'una base. Grau de dissociació.
5. L'àcid fòrmic (HCOOH) està ionitzat en un 3,2 % en una dissolució aquosa 0,2 M. Calcula:
a) La constant d'acidesa de l'àcid fòrmic.
b) El percentatge d'ionització en una dissolució 0,01 M.
R: a)2.10-4 b) 14 %
6. Determina la concentració de OH i H+ en una dissolució d'amoníac 0,01 M, que està ionitzada en un 4,2 %. Calcula també la ka(NH4+) i la kb(NH3).
R: [OH-]=4,2.10-4 M; [H+ ]= 2,3.10-11 M
7. Respon, justificant la contestació, amb Vertader o FALS a cada una de les següents afirmacions:
a) Siga una dissolució aquosa 1 M de l'àcid fort HX:
a.1. La suma de les concentracions dels ions X i H+ és 2.
a.2. El pH de la dissolució és negatiu.
a.3. La concentració de HX (aq) és 1 M.
b)Siga una dissolució aquosa 0,1 M de l'àcid dèbil HI HA:
b.1. La concentració de l'ió H+ és igual a la de l'ió A.
b.2. El pH de la dissolució és major que 1.
b.3. La dissolució és bàsica.
.8. En el laboratori es va preparar una dissolució d'àcid iòdic (HIO3), dissolent 3,568 g d'este àcid en 150 mL d'aigua. Tenint en compte que el pH de la dissolució resultant va ser 1,06 calcula:
a) la constant de dissociació, ka, de l'àcid
b) el grau de dissociació de l'àcid
R: a) 0.157 b) 65,4%
9. Determina el grau de dissociació i el pH de les següents dissolucions aquoses, totes elles de concentració 0,5 M:
A) NaOH (base forta) B) HCN (Ka=4,9.10-10)
R: A) 100% ; pH=13,7 B) 3,12.10-3 % ; pH= 4,8
Hidròlisi d'una sal.
10. Seguidament se citen quatre sals. Per a totes elles, escriu el seu nom químic (o la seua fórmula): KCl; acetat de sodi (etanoat de sodi); KCN; NaBr; clorur d'amoni; NaClO4. Indica, per a cada una d'elles, si al dissoldre's en aigua produiran dissolucions àcides, bàsiques o neutres, explicant-lo.
Dades: ka (CH3COOH)= 1,8.10-5; ka (HCN)= 4,9.10-10; kb (NH3)= 1,8.10-5;
11. De les següents parelles de compostos indiqueu raonadament:
a) què àcid és més fort l'àcid acètic(CH3COOH) o l'àcid fòrmic (HCOOH)
b) què àcid és més fort: l'àcid fluorhídric (HF) o l'àcid clorhídric (HCl)
c) quina base és més forta: l'ió acetat o l'ió formiat
Dades: ka(àcid acètic)= 1,8.10-5 ka (àcid fòrmic)= 2,0.10-4
ka(àcid fluorhídric )= 7,8.10-4 Kw=10-14
12. a) Defineix àcids i bases segons la teoria protònica de Brönsted. Quines són les bases conjugades dels següents àcids de Brönsted?: HCl, H2O, NH4+, CH3COOH.
b) Indica quina de les següents afirmacions és correcta o falsa, explicant-lo:
b.1. En els parells àcid-base conjugats quant major siga la ka menor és la kb.
b.2. Una dissolució d'acetat de sodi (acetat de sodi) té un pH = 7.
b.3. Una dissolució de clorur d'amoni té un pH > 7.
b.4. Una dissolució de clorur de sodi té un pH = 7.
13. En cada un dels següents apartat, raoneu si la dissolució resultant al mesclar les dissolucions que s’indiquen , serà àcida, bàsica o neutra. a) 25 mL de CH3COOH 0,1 M + 25 mL de NaOH 0,1 M b) 25 mL de HCl 0,1 M + 25 mL de NaOH 0,1 M c) 25 mL de NaCl 0,1 M + 25 mL de CH3COONa 0,1 M d) 25 mL de HCl 0,1 M + 25 mL de NH3 0,1 M
Indicadors àcid-base.
14. Explica, mitjançant reaccions, el fet observat que en una dissolució aquosa d'amoníac, la fenolftaleína s'acoloreix de roig, mentre que una dissolució de clorur d'amoni no s'acoloreix.
Volumetries de neutralització.
15.-L'àcid acètic té una constant de dissociació d' 1,8.10-5 i l'àcid fòrmic (metanoic) 1,8.10-4. Es preparen dissolucions de la mateixa molaritat de cadascuna. Quina de les dues tindrà major pH ?. Es valoren volums iguals de cada una d'elles quina gasta més volum de NaOH ?
16.- Es desitja esbrinar la concentració total d'àcid acètic, CH3-COOH, en un vinagre comercial. Dos estudiants proposen i realitzen dos experiments diferents:
A) El primer pren amb una pipeta 5,0 mL de vinagre i afig unes gotes de fenolftaleína. Després comprova que es consumeixen 17,0 mL de dissolució 0,25 M de NaOH per a la neutralització del vinagre. Escriu la reacció de neutralització i calcula la molaritat i el nombre de grams de CH3-COOH per litre de vinagre.
B) El segon busca en un llibre la ka del CH3-COOH que resulta ser 1,8.10-5, i mesura amb un pHmetre el pH del vinagre, que resulta ser 2,4. Escriu la reacció de dissociació de l'àcid i calcula la molaritat i el nombre de grams de CH3-COOH per litre de vinagre.
R: A) 0,85 M i 51 g B) 0,88 M i 52,8 g
17. Una dissolució d'àcid fòrmic, HCOOH, que conté 10 g per litre de dissolució, té un pH de 2,2.
a) Calcula la constant d'acidesa de l'àcid fòrmic.
b)Es mesclen 10 mL de la dissolució àcida amb 30 mL d'una dissolució d'hidròxid de sodi 0,1 M. Dedueix com serà la dissolució resultant (àcida, bàsica o neutra).
R: a) 1,9 10-4 b) Bàsica
18. Es preparen 100 mL d'una dissolució aquosa a partir de 10 mL de NH3 (d = 0,9 g/ml; 25 % de riquesa). La constant de basicitat de l'amoníac és 1,8x10-5 M.
a) Calcula el pH de la dissolució.
a) Es fa reaccionar 10 mL de la dita dissolució amb 15 mL de dissolució 0,88 M d'àcid clorhídric. Explica si la dissolució resultant serà àcida, bàsica o neutra.
R: a) 12 b) àcida
19. L'hidracina (N2H4) és extremadament soluble en aigua, i les seues dissolucions dèbilment alcalines. Quan 4 g de hidracina es dissolen en aigua fins a obtindre 250 mL de dissolució, el pH de la dissolució va ser 10,85. Calcula:
a) El pKb de l'hidracina.
b) El volum de dissolució d'àcid clorhídric 0,2 M necessari per a neutralitzar totalment 10 mL de la dissolució de hidracina. Raona si el pH en el punt d'equivalència d'esta valoració serà àcid, bàsic o neutre.
R: a) 21,4 b) 25 mL
20. Calcula la constant d'acidesa d'un àcid dèbil HA monoprótic si es sap que en una dissolució 0,05 M d’aquest àcid està dissociat un 0,15 %. Quin és el pH de la dissolució?. Quants mL d'una dissolució 0,01 M d'hidròxid de sodi es necessitarien per a neutralitzar completament 100 mL de la dissolució anterior?
R a) 1,12.10-7 b) 4,12 c) 500 mL
21. Calcula el contingut (en %) en hidròxid de bari d'una mostra sòlida, si es dissol 2 g d'esta mostra en aigua fins a obtindre 100 mL de dissolució i 10 mL d'esta consumeixen 21,6 mL d'àcid clorhídric 0,1 M per a la seua neutralització. R: 92,5 %
22.- Disposem d'un got que conté una dissolució 0,1 M d'àcid HX i un altre got amb una dissolució 0,1 M d'àcid HY. Es mesura el pH d'estes dissolucions i resulta ser de 2,9 per a HX i d' 1,0 per a HY , a 25ºC.
A) Raona que àcid és més fort i quin és més dèbil a partir de les dades disponibles
B)Calcula les constants de dissociació ka i el grau de dissociació per a les dissolucions de HX i HY a 25ºC.
C)Si es prepararen dissolucions de les sals sòdiques d'estos dos àcids: NaX(ac) i NaY (ac). Raona el caràcter neutre, àcid o bàsic d'estes últimes dissolucions.
R: B) 1,59.10-5 i 1,26 % per a HX ; 100% per a HY
23. Quin volum d'una dissolució d'àcid acètic (àcid etanoic ) 0,1 M es necessitarà per poder neutralitzar 25 ml d'hidròxid de sodi 0,2 M?. R: 50 ml
5. Equilibri de solubilitat. Producte de solubilitat
24. Escriure l'expressió de Kps de les següents substàncies: clorur de plata, fluorur de calci, carbonat de bari (CaCO3), fosfat de calci (Ca3(PO4)2, hidròxid de magnesi.
25. Per preparar 250 mL de dissolució saturada de bromat de plata, AgBrO3, s’utilitzen 1,75 g d'esta sal. Quin es el valor del producte de solubilitat del bromat de plata?.
R: 8,82.10-4
26. Calcula quants grams de iodat de coure (II), Cu(IO3)2, es poden dissoldre en 5 L d'aigua si el seu producte de solubilitat és Kps = 7,4·10-8. R: 5,37 g
27. La solubilitat del carbonat de plata és 0,0032 g/100 mL. Calcula el producte de solubilitat de la dita sal. R: 6,24.10-12
28. El producte de solubilitat del fluorur de bari és 1,7·10-6. Calcula la solubilitat en g/L del fluorur de bari. R: 1,31 g/L
Efecte ió comú
29. Una dissolució saturada de fluorur de calci està en equilibri amb fluorur de calci sòlid. Explica què succeirà si es realitzen les següents operacions:
a) S'afig fluorur de sodi.
b) S'afig fluorur de calci.
c) S'afig aigua.
30. En quin d'estos tres líquids es dissoldrà una major quantitat de clorur de plom (II)?:
a). Aigua pura.
b). Una dissolució 0,1 M de nitrat de plom (II).
c). Una dissolució 0,1 M de clorur de sodi.
31. El producte de solubilitat del CaF2 es 1,7.10-10. Calcula la solubilitat del fluorur de calci en: a) aigua pura b) una dissolució de Ca(NO3)2 0, 1 M c) una dissolució de NaF 0,1 M d) Explica mitjançant les consideracions generals sobre equilibris químics en que cas serà major la solubilitat en aigua pura o en una dissolució de nitrat de calci. Compara les conclusions amb els resultats numèrics obtinguts anteriorment.
R: a) 3,49.10-4 M b) 2.10-5 M c) 1,7.10-8 M
dimarts, 20 de gener del 2009
PROBLEMES EQUILIBRI DEL TEMA
TEMA 6:
EQUILIBRI QUÍMIC
1. - Càlcul de constants d'equilibris homogenis. Relació entre les constants: Kc i Kp.
1.- Donades les següents equacions: 1) CO(g) + H2O(g) <===> CO2(g)+H2(g)
2)2SO2(g) + O2(g)<===> 2SO3(g)
3)3) N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g).
Escriu la relació entre Kc i Kp per a cada una.
2.- Quan es mesclen 1 mol de N2 i 3 moles de H2 a certa temperatura i a una pressió constant de 10 atm s'obtenen 0,4 moles de NH3 en l'equilibri. Calcula: a) els mols de cada gas en l'equilibri; b) la pressió parcial de cada gas en l'equilibri; c) Kp per a la reacció N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g) a la temperatura a què es va fer la reacció.
R: a) 0,8 N2; 2,4 H2 ; 0,4 NH3 b) 2,22 atm N2; 6,67 atm H2 1,11 atm NH3
c) 1,87. 10-3
3.-S'introdueix una mostra de pentaclorur de fòsfor en un flascó a una temperatura de 427°C. El pentaclorur es dissocia parcialment produint clor i triclorur de fòsfor:
PCl5(g) <===> Cl2(g) + PCl3(g)
Si les pressions parcials del clor i del pentaclorur en equilibri són, respectivament, 0,5 i 0,4 atm, calcula els valors de Kc i Kp, així com les fraccions molars dels components de la mescla en equilibri.
R: a) kp=0,625; Kc=0,018 b) xPCl5=0,285 ; xCl2=xPCl3= 0,357
4. El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S a altes temperatures segons la següent reacció: CO2(g) + H2S (g) <===> COS(g) + H2O (g)
En un experiment es col·loquen 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 L a 337ºC i una quantitat suficient de H2S perquè la pressió total fora de 10 atm una vegada aconseguit l'equilibri. Quan s'aconsegueix l'equilibri hi ha 0,01 moles d'aigua. Determina: a) els moles de cada gas en l'equilibri b) el valor de Kc c) el valor de kp
R: a) 0,09; 0,389; 0,01; 0,01 b) 2,86.10-3 c) 2,86.10-3
2- Càlculs en l'equilibri:
5.- La reacció CH3-(CH2)2-CH3 (g) <===> CH(CH3)3 (g) té una constant d'equilibri de 2,5 a certa temperatura. Si inicialment s’introdueix 1 mol de butà i 0,2 moles de metilpropà, calcula el percentatge de butà que es converteix en metilpropà. R: 66 %
6.- Per a la reacció H2(g) + I2(g) <===> 2HI(g), K = 50 a 450 °C. En un recipient d'un litre s’introdueixen 1 mol de H2, 1 mol d'I2 i 2 moles de HI, a) determina en quin sentit es produirà reacció; b) calcula quants moles de cada gas hi haurà quan se abast l'equilibri. R: mols I2=mols H2=0,44 ; mols de HI=2,88
7.- per a la reacció N2O4(g) <===> 2NO2(g), Kp té un valor de 66 atm a 134°C. S’introdueix 1 mol de N2O4 en un recipient i s’escalfa fins a 134 °C. En l'equilibri la pressió és 10 atm. Calcula quants mols de NO2 hi haurà en la mescla d’ equilibri.
R:1,56 mols
3. - Equilibris Heterogenis
8.- En un recipient tancat de 32 L de capacitat, hi ha carboni sòlid que reacciona amb CO2 i forma CO. A 600K el sistema aconsegueix l'equilibri: C(s) + CO2(g) <===> 2CO(g) i està present en el reactor; carboni en excés; 1,5 moles de CO(g) i 0,5 moles de CO2(g). a) Calcula Kc b) A la mateixa temperatura i en el recipient existeixen 30 g de CO2 quan s’introdueix prou carboni per aconseguir l'equilibri anterior. Calcula el nombre de moles d'estos dos gasos en l'equilibri.
R: a) 0,1406 b) 0,9 moles CO; 0,21 moles CO2
9.- El compost NH2COONH4 (s) es descompon al escalfar-lo segons la reacció: NH2COONH4 (s) <===> CO2(g) + 2 NH3(g).
En un recipient en què prèviament s'ha fet el buit, s’escalfa una quantitat del compost sòlid i s'observa que la pressió total dels gasos en l'equilibri és 0,843 atm a 400 K.
a)Calcula les constants d'equilibri Kc i Kp a 400K.
b)Calcula la quantitat (en mols) del compost sòlid que quedarà sense descompondre si s’introdueix 1 mol en un recipient buit d'1 litre i s’escalfa fins a 400 K.
R: a) Kp=0,088; Kc=2,49.10-6 b) 0,999
10- Quan el clorur d'amoni s’escalfa a 275°C en un recipient tancat d'1 litre, es descompon donant lloc a clorur d'hidrogen gasós i amoníac gasós aconseguint-se l'equilibri. La constant Kp = 1,04.10-2 atm2. Quina serà la massa de clorur d’amoni que queda sense descompondre quan s’aconsegueix l'equilibri si en el recipient s’introdueixen 0,980 g de sal sòlida?.
R: 0,858 g
11.- A 600 K s’introdueix en un matràs 1 mol de CO2 i C en excés, la pressió total en l'interior del recipient és d' 1 atm. Quan s'aconsegueix l'equilibri mantenint constant la temperatura, la pressió total en el recipient és 1,5 atm. Calcula: a) Kp a 600 K per a l'equilibri CO2(g) + C(s) <===> 2CO(g); b) nombre de moles de CO2 i CO presents en l'equilibri.
R: a) 2 b) 0,5 moles CO2 ; 1 mol de CO
12.- En un recipient que conté NH3(g) a una pressió de 0,5 atm, es col·loquen 5 gr de NH4HS(s). NH4HS(s) <===> NH3(g) + H2S(g) Kp=0,11
a) Calcula la pressió total del gas que omplirà el recipient, una vegada que s'haja aconseguit l'equilibri.
b) Calcula la fracció molar de cada un dels gasos presents en l'equilibri.
c) ¿Quin haguera sigut el resultat de les dos preguntes anteriors si en comptes de dipositar 5 grams de NH4HS(s) s'hagueren introduït 10 g?.
R: a) 0,83 atm b) 0,8; 0,199
13. Considerem la seguent reacció en equilibri C (s) + CO2 (g)<==> 2 CO(g) a 1200ºC. En un recipient d’1 litre es disposen inicialment de totes les substàncies indicades i en les quantitats següents: 20,83 g de C; 26,84 g de CO2 y 21,36 g de CO. Desprès d'un temps s’aconsegueix l’equilibri. En aquestes condicions la quantitat de CO2 es de 36,34 g. a) En quin sentit s'ha produït la reacció en aquest sistema? b) calculeu kc a 1200ºC per aquesta reacció c) calculeu kc per a la reacció inversa.
R: b) 0,132 c) 7,57
3. - Pertorbacions de l'estat d'equilibri.
14.- En l'obtenció de l'àcid sulfúric, una etapa important és la corresponent a l'oxidació del diòxid de sofre gasós per a formar el triòxid segons la reacció:
SO2(g) + 1/2 O2(g) <====> SO3(g) Hº = -88,6 kJ.
Com es modificarà l'equilibri: a) quan augmenta la temperatura. Canviarà la constant d'equilibri? b) al duplicar el volum del recipient de reacció a temperatura constant. Canviarà la constant d'equilibri? c) quan augmenta la pressió total del sistema a temperatura constant d) quan s’afig un catalitzador
15.- Considereu l'equilibri: N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g) H = -92,4 kJ que es desenvolupa en un recipient de volum fix. Indiqueu com afectarà a aquest equilibri cadascuna de les operacions següents: a) Augment de la pressió. b) Augment de la temperatura. c) Addició d'un gas inert que no participa en la reacció, per exemple argó. d) Addició d'hidrogen. Expliqueu la resposta.
16.- En la descomposició del fosgè : COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g) H° > 0.
a) Si a temperatura constant es duplica el volum del recipient. Augmentarà, disminuirà o no es modificarà?: i) la quantitat de CO en la mescla; ii) La constant d'equilibri; iii) La pressió parcial de COCl2.
b) Si es refreda el recipient de reacció. ¿Com es modifica?: i) la quantitat de CO?.
ii) La constant d'equilibri.
17.- Donat el sistema en equilibri:
6 CO2(g) + 6H2O (l) <===> C6H12O6(s) + 6O2 (g) Hº =2816 KJ
a) Expresseu la constant d'equilibri Kp
b) Predieu com es modifica la quantitat de glucosa en l'equilibri quan: b.1) s'augmenta la temperatura b.2) s’introdueix un catalitzador.
18.-Per a l'equilibri N2O4(g) <===> 2 NO2(g) els valors de Kp a 400K i 500 K són respectivament 47,9 i 1,70.103 atm. Justifica l'efecte que produirà en la concentració de NO2 les següents modificacions de l'equilibri
A)Un augment de temperatura a pressió constant
B)Un augment de pressió a temperatura constant
C)Un augment de volum a temperatura
EQUILIBRI QUÍMIC
1. - Càlcul de constants d'equilibris homogenis. Relació entre les constants: Kc i Kp.
1.- Donades les següents equacions: 1) CO(g) + H2O(g) <===> CO2(g)+H2(g)
2)2SO2(g) + O2(g)<===> 2SO3(g)
3)3) N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g).
Escriu la relació entre Kc i Kp per a cada una.
2.- Quan es mesclen 1 mol de N2 i 3 moles de H2 a certa temperatura i a una pressió constant de 10 atm s'obtenen 0,4 moles de NH3 en l'equilibri. Calcula: a) els mols de cada gas en l'equilibri; b) la pressió parcial de cada gas en l'equilibri; c) Kp per a la reacció N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g) a la temperatura a què es va fer la reacció.
R: a) 0,8 N2; 2,4 H2 ; 0,4 NH3 b) 2,22 atm N2; 6,67 atm H2 1,11 atm NH3
c) 1,87. 10-3
3.-S'introdueix una mostra de pentaclorur de fòsfor en un flascó a una temperatura de 427°C. El pentaclorur es dissocia parcialment produint clor i triclorur de fòsfor:
PCl5(g) <===> Cl2(g) + PCl3(g)
Si les pressions parcials del clor i del pentaclorur en equilibri són, respectivament, 0,5 i 0,4 atm, calcula els valors de Kc i Kp, així com les fraccions molars dels components de la mescla en equilibri.
R: a) kp=0,625; Kc=0,018 b) xPCl5=0,285 ; xCl2=xPCl3= 0,357
4. El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S a altes temperatures segons la següent reacció: CO2(g) + H2S (g) <===> COS(g) + H2O (g)
En un experiment es col·loquen 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 L a 337ºC i una quantitat suficient de H2S perquè la pressió total fora de 10 atm una vegada aconseguit l'equilibri. Quan s'aconsegueix l'equilibri hi ha 0,01 moles d'aigua. Determina: a) els moles de cada gas en l'equilibri b) el valor de Kc c) el valor de kp
R: a) 0,09; 0,389; 0,01; 0,01 b) 2,86.10-3 c) 2,86.10-3
2- Càlculs en l'equilibri:
5.- La reacció CH3-(CH2)2-CH3 (g) <===> CH(CH3)3 (g) té una constant d'equilibri de 2,5 a certa temperatura. Si inicialment s’introdueix 1 mol de butà i 0,2 moles de metilpropà, calcula el percentatge de butà que es converteix en metilpropà. R: 66 %
6.- Per a la reacció H2(g) + I2(g) <===> 2HI(g), K = 50 a 450 °C. En un recipient d'un litre s’introdueixen 1 mol de H2, 1 mol d'I2 i 2 moles de HI, a) determina en quin sentit es produirà reacció; b) calcula quants moles de cada gas hi haurà quan se abast l'equilibri. R: mols I2=mols H2=0,44 ; mols de HI=2,88
7.- per a la reacció N2O4(g) <===> 2NO2(g), Kp té un valor de 66 atm a 134°C. S’introdueix 1 mol de N2O4 en un recipient i s’escalfa fins a 134 °C. En l'equilibri la pressió és 10 atm. Calcula quants mols de NO2 hi haurà en la mescla d’ equilibri.
R:1,56 mols
3. - Equilibris Heterogenis
8.- En un recipient tancat de 32 L de capacitat, hi ha carboni sòlid que reacciona amb CO2 i forma CO. A 600K el sistema aconsegueix l'equilibri: C(s) + CO2(g) <===> 2CO(g) i està present en el reactor; carboni en excés; 1,5 moles de CO(g) i 0,5 moles de CO2(g). a) Calcula Kc b) A la mateixa temperatura i en el recipient existeixen 30 g de CO2 quan s’introdueix prou carboni per aconseguir l'equilibri anterior. Calcula el nombre de moles d'estos dos gasos en l'equilibri.
R: a) 0,1406 b) 0,9 moles CO; 0,21 moles CO2
9.- El compost NH2COONH4 (s) es descompon al escalfar-lo segons la reacció: NH2COONH4 (s) <===> CO2(g) + 2 NH3(g).
En un recipient en què prèviament s'ha fet el buit, s’escalfa una quantitat del compost sòlid i s'observa que la pressió total dels gasos en l'equilibri és 0,843 atm a 400 K.
a)Calcula les constants d'equilibri Kc i Kp a 400K.
b)Calcula la quantitat (en mols) del compost sòlid que quedarà sense descompondre si s’introdueix 1 mol en un recipient buit d'1 litre i s’escalfa fins a 400 K.
R: a) Kp=0,088; Kc=2,49.10-6 b) 0,999
10- Quan el clorur d'amoni s’escalfa a 275°C en un recipient tancat d'1 litre, es descompon donant lloc a clorur d'hidrogen gasós i amoníac gasós aconseguint-se l'equilibri. La constant Kp = 1,04.10-2 atm2. Quina serà la massa de clorur d’amoni que queda sense descompondre quan s’aconsegueix l'equilibri si en el recipient s’introdueixen 0,980 g de sal sòlida?.
R: 0,858 g
11.- A 600 K s’introdueix en un matràs 1 mol de CO2 i C en excés, la pressió total en l'interior del recipient és d' 1 atm. Quan s'aconsegueix l'equilibri mantenint constant la temperatura, la pressió total en el recipient és 1,5 atm. Calcula: a) Kp a 600 K per a l'equilibri CO2(g) + C(s) <===> 2CO(g); b) nombre de moles de CO2 i CO presents en l'equilibri.
R: a) 2 b) 0,5 moles CO2 ; 1 mol de CO
12.- En un recipient que conté NH3(g) a una pressió de 0,5 atm, es col·loquen 5 gr de NH4HS(s). NH4HS(s) <===> NH3(g) + H2S(g) Kp=0,11
a) Calcula la pressió total del gas que omplirà el recipient, una vegada que s'haja aconseguit l'equilibri.
b) Calcula la fracció molar de cada un dels gasos presents en l'equilibri.
c) ¿Quin haguera sigut el resultat de les dos preguntes anteriors si en comptes de dipositar 5 grams de NH4HS(s) s'hagueren introduït 10 g?.
R: a) 0,83 atm b) 0,8; 0,199
13. Considerem la seguent reacció en equilibri C (s) + CO2 (g)<==> 2 CO(g) a 1200ºC. En un recipient d’1 litre es disposen inicialment de totes les substàncies indicades i en les quantitats següents: 20,83 g de C; 26,84 g de CO2 y 21,36 g de CO. Desprès d'un temps s’aconsegueix l’equilibri. En aquestes condicions la quantitat de CO2 es de 36,34 g. a) En quin sentit s'ha produït la reacció en aquest sistema? b) calculeu kc a 1200ºC per aquesta reacció c) calculeu kc per a la reacció inversa.
R: b) 0,132 c) 7,57
3. - Pertorbacions de l'estat d'equilibri.
14.- En l'obtenció de l'àcid sulfúric, una etapa important és la corresponent a l'oxidació del diòxid de sofre gasós per a formar el triòxid segons la reacció:
SO2(g) + 1/2 O2(g) <====> SO3(g) Hº = -88,6 kJ.
Com es modificarà l'equilibri: a) quan augmenta la temperatura. Canviarà la constant d'equilibri? b) al duplicar el volum del recipient de reacció a temperatura constant. Canviarà la constant d'equilibri? c) quan augmenta la pressió total del sistema a temperatura constant d) quan s’afig un catalitzador
15.- Considereu l'equilibri: N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g) H = -92,4 kJ que es desenvolupa en un recipient de volum fix. Indiqueu com afectarà a aquest equilibri cadascuna de les operacions següents: a) Augment de la pressió. b) Augment de la temperatura. c) Addició d'un gas inert que no participa en la reacció, per exemple argó. d) Addició d'hidrogen. Expliqueu la resposta.
16.- En la descomposició del fosgè : COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g) H° > 0.
a) Si a temperatura constant es duplica el volum del recipient. Augmentarà, disminuirà o no es modificarà?: i) la quantitat de CO en la mescla; ii) La constant d'equilibri; iii) La pressió parcial de COCl2.
b) Si es refreda el recipient de reacció. ¿Com es modifica?: i) la quantitat de CO?.
ii) La constant d'equilibri.
17.- Donat el sistema en equilibri:
6 CO2(g) + 6H2O (l) <===> C6H12O6(s) + 6O2 (g) Hº =2816 KJ
a) Expresseu la constant d'equilibri Kp
b) Predieu com es modifica la quantitat de glucosa en l'equilibri quan: b.1) s'augmenta la temperatura b.2) s’introdueix un catalitzador.
18.-Per a l'equilibri N2O4(g) <===> 2 NO2(g) els valors de Kp a 400K i 500 K són respectivament 47,9 i 1,70.103 atm. Justifica l'efecte que produirà en la concentració de NO2 les següents modificacions de l'equilibri
A)Un augment de temperatura a pressió constant
B)Un augment de pressió a temperatura constant
C)Un augment de volum a temperatura
dimarts, 23 de desembre del 2008
problemes d'equilibri químic selectivitat
QÜESTIONS:
01.- Les reaccions següents han assolit l’equilibri a una mateixa temperatura:
H2 + I2 2 HI Kp
2 HI H2 + I2 Kp’
½ H2 + ½ I2 HI Kp’’
HI ½ H2 + ½ I2 Kp’’’
Calculeu les constants Kp’, Kp’’ i Kp’’’; sabent que Kp= 59,42 S97
02.- Per a una hipotètica reacció, que té com a equació química A (g) B (g), es plantegen com a possibles gràfiques de la concentració en funció del temps:
Justifiqueu quin gràfica correspondrà a cadascun del casos següents:
a) Kc1; b) Kc1; ) Kc 1 J98
03.- Tenim una mescla formada pels gasos següents: CO, Cl2 i COCl2 a 400ºC i 1 atm de pressió en l’equilibri CO(g) + Cl2(g) COCl2(g). Raoneu i justifiqueu si les afirmacions següents són correctes o no:
Si s’introdueix en el sistema una petita quantitat de Cl2, mantenint el volum i la temperatura constants, quan el sistema restablesca l’equilibri:
a)El quocient [COCl2]equilibri/[CO]equilibri·[Cl2]equilibri serà major.
b)La massa de CO serà major.
c)La massa de Cl2 serà major.
d)La concentració de COCl2 serà menor. S98
04.- Per a l’equilibri químic representat per la reacció N2O4(g) 2 NO2(g), els valors de Kp a 400 K i 500 K són, respectivament, 47,9 i 1,70·103 atm. Justifiqueu l’efecte que produiran en la concentració de NO2 les modificacions de l’equilibri següents:
a)Un augment de temperatura a pressió constant.
b)Un augment de pressió a temperatura constant.
c)Un augment de volum a temperatura constant. J99
05.- Per a l’equilibri NH4Cl(s) NH3(g) + HCl (g), el valor de Kp és 1,04·10-2 atm2.
a)Si col·loquem 1 mol de NH4Cl(s) en un recipient de parets rígides, inicialment buit, i el tanquem, quina serà la pressió parcial de l’HCL (g), en atm, en l’equilibri?
b)Si després d’assolir l’equilibri s’hi afegeix una petita quantitat de NH4Cl(s), mantenint el volum i la temperatura constants, què passarà amb les concentracions d’NH3 i d’HCl? S99
06.- Determineu la Kp a 1120 K de l’equilibri químic representat per
C (s) + CO2(g) + 2 Cl2(g) 2 COCl2(g)
A partir de les constants d’equilibri següents, a 1120 K:
C (s) + CO2(g) 2 CO (g) Kp1= 1,3·1014
COCl2(g) CO (g) + Cl2(g) Kp2= 1,667·1012 S00
07.- La constant d’equilibri del sistema H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) val a 54,27 a 425ºC. Es desitja saber:
a)Quant val la constant per el procés de formació d’un mol de iodur d’hidrogen.
b)Quant val la constant de l’equilibri de descomposició d’un mol de iodur d’hidrogen.
c)Si en un recipient s’introdueixen, en les condicions de treball inicials, 0,3 mol d’hidrogen, 0,27 mol de iode i un mol de iodur d’hidrogen, fins on es desplaçarà l’equilibri? J01
08.- Per a l’equilibri químic representat per la reacció:
CO (g) + 3 H2(g) H2O (g) + CH4 (g) H= -230 kJ
Justifiqueu raonadament l’efecte que produiria en la concentració de CH4 (g) les modificacions de l’equilibri següents:
a)Un augment de la temperatura a pressió constant.
b)Una disminució del volum del reactor mantenint constant la temperatura.
c)L’addició d’un catalitzador. S01
09.- La reacció d’obtenció industrial de l’amoníac està basada en la reacció:
N2 (g) + 3 H2(g) 2 NH3 (g) Hº= -92 kJ
Raoneu quin efecte tindrà sobre l’equilibri cadascun dels canvis següents:
a)Una disminució del volum del reactor a temperatura constant.
b)Un increment de la temperatura a pressió constant.
c)L’addició d’un catalitzador. J02
10.- Es disposa d’un sistema en equilibri a 25ºC que conté C (s), CO (g) i CO2 (g):
C (s) + CO2(g) 2 CO (g) H= +172,4 kJ·mol-1
Justifiqueu si la quantitat de CO (g) es manté constant, augmenta o disminueix quan:
a)Augmenta la temperatura.
b)Disminueix la pressió.
c)S’introdueix C (s) en el recipient. S02
11.- El diòxid de nitrogen, NO2, de color marró-grogenc, reacciona amb si mateix (mimerització), per a donar tetraòxid de dinitrogen, N2O4, que és un gas incolor. Una mescla en equilibri a 0ºC és quasi incolora, mentre que a 100ºC té un color marró-grogenc. Responeu raonadament les qüestions següents:
a) Escriviu l’equilibri químic corresponent a la reacció de dimerització.
b) La reacció de dimerització, és exotèrmica o endotèrmica?
c) Escriviu l’expressió de la constant d’equilibri Kp, per a la dissociació del dímer, en funció del grau de dissociació i la pressió total. J04
12.- Les equacions següents representen reaccions reversibles en les quals es desitja augmentar la concentració de la substància subratllada en l’equilibri:
i) 2 SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H= -94,05 kJ·mol-1
ii) CO(g) + 2 H2O(g) CH3OH(g) + O2(g) H= +90,74 kJ·mol-1
iii) 2 NH3 N2(g) + 3H2(g) H= +92,80 kJ·mol-1
Quines condicions serien les adequades per a cada d’aquestes? Justifiqueu la resposta.
a)Augmentant T i P.
b)Disminuint T i augmentant P.
c)Disminuint T i P.
Augmentant T i disminuint P. S04
13.- Raoneu l’efecte que tindrà sobre l’equilibri següent cadascun dels canvis:
4 HCl (g) + O2(g) 2 H2O(g) + 2 Cl2(g) Hº= -115 kJ
a)Augmentar la temperatura.
b)Augmentar la pressió total reduint el volum.
c)Afegir O2(g).
d)Eliminar parcialment HCl (g).
e)Afegir un catalitzador. J05
14.- En certs dispositius es què és necessari eliminar el diòxid de carboni, CO2 (g), produït per la respiració, s’utilitza l peròxid de potassi, K2O2 (s), per a transformar-lo en oxigen, O2 (g), d’acord amb l’equilibri:
K2O2(s) + CO2(g) K2CO3(s) + 1/2 O2(g) H= -15,2 kJ·mol-1
Indiqueu, raonadament, com afectaria cadascuna de les accions següents la capacitat del sistema per a produir oxigen:
a)Augment de la concentració de CO2. (0,5 punts)
b)Disminució de la temperatura a què es duu a terme la reacció. (0,5 punts)
c)Reducció del volum del reactor fins a assolir la meitat del volum inicial. (0,5 punts)
d)Augment de la quantitat inicial de K2O2(s). (0,5 punts) J07
15.-Per a l’equilibri químic donat per l’equació:
SnO2(s) + 2 H2(g) Sn(s) + 2H2O(g)
La constant d’equilibri Kp val 2,54 10-7 a 400 K i el seu valor és 8,67 10-5 quan la temperatura de treball és de 500 K. Contesteu raonadament si, per a aconseguir major producció d’estany, seran favorables les condicions següents:
a)Augmentar la temperatura de treball.
b)Augmentar el volum del reactor.
c)Augmentar la quantitat d’hidrogen n el sistema.
d)Afegir un catalitzador a l’equilibri. (0,5 punts cada apartat) J08
PROBLEMES:
01.- En un recipient de 10 litres s’introdueixen 0,61 mol de CO2(g) i 0,39 mol d’H2(g) i s’escalfa a 1250ºC. Després d’assolir l’equilibri, s’analitza la mescla i es troba que hi ha 0,35 mol de CO2(g).
a)Calculeu Kc i Kp per a l’equació CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2Og(g) a 1250ºC.
b)Prediu, justificadament, qué passarà amb les concentracions de totes les espècies, si s’hi afegeix una petita quantitat d’H2(g) a temperatura constant.
c)Després d’assolir l’equilibri plantejat en l’enunciat, s’hi afegeixen 0,22 mol d’H2(g) a temperatura constant. Calculeu els mols existents en el nou equilibri de cadascuna de les espècies. J97
02.- Per a la reacció del N2O4 gasós, segons l’equació: N2O4(g) 2 NO2(g), la Kp val 2,49 a 60ºC, si expressem les pressions en atmosferes.
a)Calculeu el grau de dissociació del N2O4 a 60ºC i una pressió total en l’equilibri d’1 atm.
b)Suposant que disminuirem el volum a temperatura constant, prediu justificadament:
b1) Què passaria amb la quantitat (mol) de NO2?
b2) Què passaria amb la concentració de NO2? S97
03.- A la temperatura de 400ºC el NH3 es troba dissociat en un 40 % en N2 i H2 quan la pressió total del sistema és 710 mmHg. Calculeu:
a)La pressió parcial de cadascun dels gasos en l’equilibri.
b)Sabent que el volum del recipient és 486,5 L, calculeu el nombre de mols de cada espècie en l’equilibri.
c)El valor de Kp a 400ºC per a 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g).
Dades Ar(H)=1; Ar(N)=14; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J98
04.- El fosgen, COCl2, es descompon a elevada temperatura i dóna monòxid de carboni, CO, i clor, Cl2. En una experiència s’injecten 0,631 g de fosgen en un recipient rígid de 472,0 cm3 a 1000 K. Quan s’hi assoleix l’equilibri s’observa que la pressió total és 2,175 atm.
a)Calculeu Kc per a la reacció COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) a 1000 K.
b)Després d’assolir l’equilibri disminuïm el volum a la meitat i mantenim la temperatura constant. Indiqueu qualitativament què passarà amb el nombre de mols i amb la concentració de les espècies existents.
Dades Ar(C)=12; Ar(O)=16; Ar(Cl)=35,5. S98
05.- El compost NH2CO2NH4(s) es descompon en ser escalfat segons la reacció:
NH2CO2NH4(s) CO2(g) + 2 NH3(g)
En un recipient, en el qual s’ha fet el buit prèviament, s’escalfa una certa quantitat del compost sòlid i es pot comprovar que la pressió total del gas en l’equilibri és 0,843 atm a 400 K.
a)Calculeu Kp i Kc per a l’equilibri representat.
b)Calculeu la quantitat (en mol) del compost sòlid que quedarà sense descompondre si s’introdueix 1 mol en un recipient buit d’1 L i s’escalfa fins a 400 K.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S99
06.- Per la reacció CO2(g) + C(s) 2 CO(g) el valor de la constant Kp a 817ºC és 10. Calculeu:
a)La pressió parcial del CO si en l’equilibri a 817ºC la pressió total és de 4 atm.
b)La fracció molar de CO2 en l’equilibri anterior.
c)La Kc a 817ºC. S99
07.- En un recipient de parets rígides es fa el buit i després s’introdueix N2O4(g) fins arribar a una pressió de 1,00 atm a 100ºC. El N2O4 es dissocia parcialment segons: N2O4(g) 2 NO2(g). A l’arribar a l’equilibri la pressió total és de 1,78 atm a 100ºC.
a)Calculeu la concentració inicial de N2O4 expressada en mol·L-1.
b)Calculeu les concentracions d’equilibri d’ambdós compostos, expressada en mol·L-1. Calculeu també el grau de dissociació del N2O4 a 100ºC.
c)Calculeu Kc i Kp de la reacció de dissociació a 100ºC.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J00
08.- Per a l’equilibri H2 (g) + CO2(g) H2O(g) + CO (g), la Kc és 4,40 a 2000 K.
a)Calculeu la concentració de cada espècie en l’equilibri si inicialment s’hi ha introduït 1,00 mol de CO2 i 1,00 mol d’H2, en un recipient buit de 4,68 L, a 2000 K.
b)Raoneu què passarà, després d’haver arribat a l’equilibri, si mantenint la temperatura constant es redueix el volum a la meitat. Quines seran ara les concentracions de les espècies existents? I la pressió total?
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S00
09.- El pentaclorur de fòsfor es dissocia d’acord amb l’equilibri homogeni en fase gasosa següent: PCl5 PCl3 + Cl2
A una temperatura determinada, s’introdueix en un matràs d’un litre de capacitat un mol de pentaclorur de fòsfor i s’arriba a l’equilibri quan es dissocia el 35 % de la quantitat del pentaclorur inicial. Si la pressió de treball resulta ser de 1,5 atm, es vol saber:
a)La constant d’equilibri en funció de les concentracions molars.
b)Les pressions parcials dels gasos en el moment de l’equilibri.
c)La constant d’equilibri en funció de les pressions parcials. S01
10.- El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S, a altes temperatures, d’acord amb:
CO2(g) + H2S (g) COS (g) + H2O(g)
En un experiment van ser col·locats 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 L, a 337ºC, i una quantitat suficient d’H2S perquè la pressió total fóra de 10 atm una vegada aconseguit l’equilibri. En la mescla obtinguda després d’haver-se assolit l’equilibri hi havia 0,01 mol d’aigua. Determine:
a)El nombre de mols de cadascuna de les espècies en l’equilibri.
b)El valor de Kc.
c)El valor de Kp
Dades Ar(H)= 1; Ar(C)=12; Ar(O)=16; Ar(S)=32. J02
11.- L’obtenció d’un halogen en el laboratori pot realitzar-se tractant un hidràcid amb un oxidant. Per al cas del clor, la reacció ve donada per l’equilibri:
HCl (g) + O2 (g) H2O(g) + Cl2 (g)
a)Ajusteu la reacció.
b)Escriviu l’expressió matemàtica de la constant d’equilibri Kc.
c)Si en un recipient de 2,5 L s’introdueixen 0,07 mol de clorur d’hidrogen i la meitat d’aquesta quantitat d’oxigen, s’arriba a l’equilibri quan es formen 0,01 mol de clor i igual quantitat d’aigua. Calculeu el valor de la constant d’equilibri. S02
12.- Per a l’equilibri: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2 (g), la constant Kp val 10 a la temperatura de 690 K. Si inicialment s’introdueixen en un reactor, de 15 L de volum, 0,3 mol de CO i 0,2 mol d’H2O, calculeu:
a)Les concentracions de cadascuna de les espècies (CO, H2O, CO2 i H2) una vegada el sistema arribe a l’equilibri.
b)La pressió en l’interior del recipient després d’arribar-se a l’equilibri.
c)Si la constant d’equilibri Kp corresponent a aquest mateix equilibri arriba a un valor de 66,2 a 55 K, deduïu si es tracta d’una reacció endotèrmica o exotèrmica.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J03
13.- La formació de SO3 i O2 és una etapa intermèdia en la síntesi industrial de l’àcid sulfúric: S’introdueixen 128 g de SO2(g) i 64 g d’O2(g) en un recipient tancat de 2 L en el qual s’ha fet prèviament el buit. S’escalfa a 830ºC i després d’arribar a l’equilibri s’observa que ha reaccionat el 80 % del SO2 inicial.
a)Calculeu la composició (en mol) de la mescla en equilibri i el valor de Kc.
b)Calculeu la pressió parcial de cada component en la mescla en equilibri i, a partir d’aquestes pressions parcials, calculeu el valor de Kp.
Dades: Ar(O)=16; Ar(S)=32; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S03
14.- En el procés Deacon el clor (g) s’obté segons l’equilibri següent:
2 HCl (g) + O2(g) 2 H2O(g) + 2 Cl2(g)
S’introdueixen 3,285 g d’HCl(g) i 3,616 g d’O2(g) en un recipient tancat de 10 L en el qual s’ha fet prèviament el buit. S’escalfa la mescla a 390ºC i quan s’ha arribat a l’equilibri en aquesta temperatura s’observa la formació de 2,655 g de Cl2(g).
a)Calculeu el valor de Kc.
b)Calculeu la pressió parcial de cada component en la mescla d’equilibri i, a partir d’aquestes pressions parcials, calculeu el valor de Kp.
Dades: : Ar(H)=1; Ar(Cl)=35,5; Ar(O)=16. J04
15.- La constant d’equilibri Kc és de 0,14 a 550ºC per a la reacció següent:
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
En un recipient de 5,00 L s’introdueixen 11 g de diòxid de carboni, 0,5 g d’hidrogen i s’escalfa a 550ºC. Calculeu:
a)La composició de la mescla de gasos en equilibri.
b)La composició de la mescla quan s’arribe de nou a l’equilibri després d’afegir 11 g més de diòxid de carboni a la mescla anterior.
Dades: Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. S04
16.- En un recipient de 200 mL de capacitat i mantingut a 400ºC s’introdueixen 2,56 g de iodur d’hidrogen i s’assoleix l’equilibri següent:
2 HI(g) H2(g) + I2(g)
La constant d’equilibri en aquestes condicions val Kp= 0,017. Es desitja saber:
a)El valor de Kc per a aquest equilibri. (0,5 punts)
b)La concentració de cadascun dels components en l’equilibri. (1 punt)
c)La pressió total en l’equilibri. (0,5 punts)
Dades: Ar(H)=1; Ar(I)=126,9; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. J07
17.- El iode reacciona amb l’hidrogen segons l’equació següent:
H2(g) + I2(g) 2 HI(g)
L’anàlisi d’una mescla gasosa de I2(g), H2(g), HI(g), continguda en un recipient d’1L a 227ºC, on s’ha assolit l’equilibri, va donar el resultat següent; 2,21·10-3 mol d’HI; 1,46·10-3 mol d’I2 i 2,09·10-3 mol d’H2.
a)Quina és la pressió de cada un dels gasos en l’equilibri a 227ºC i la pressió total en l’interior del recipient? (0,5 punts)
b)Escriviu l’expressió de la constant d’equilibri, Kp, per a la reacció indicada i calculeu el seu valor numèric. (0,5 punts)
c)Esn el mateix recipient, després de fer el buit, s’introdueixen 10 g d’I2 i 10 g d’HI i es manté a 227ºC. Calculeu la quantitat (grams) de cada un dels components de la mescla quan s’assolisca l’equilibri. (1 punt)
Dades: Ar(H)=1; Ar(I)=126,9; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. S07
18.- La formamida (metanamida), HCONH2, és un compost orgànic de gran importància en l’obtenció de fàrmacs i fertilitzants agrícoles. A altes temperatures, la formamida es dissocia en amoníac, NH3, i monòxid de carboni, CO, d’acord amb l’equilibri:
HCONH2(g) NH3(g) + CO(g) Kc = 4,84 a 400 K
En un recipient d’emmagatzemament industrial de 200 L (en el qual prèviament s’ha fet el buit) mantingut a una temperatura de 400 K s’afegeix formamida fins que la pressió inicial en el seu interior és d’1,45 atm. Calculeu:
a)Les quantitats de formamida, amoníac i monòxid de carboni que conté el recipient una volta s’assolisca l’equilibri. (0,8 punts)
b)El garu de disociació de la formamida en aquestes condicions (percentatge de reactiu dissociat en l’equilibri). (0,6 punts)
c)Deduïu raonadament si el grau de dissociació de la formamida augmentaria o minvaria si a la mescla de l’apartat anterior s’afegeix NH3. (0,6 punts)
Dada: R = 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. J08
01.- Les reaccions següents han assolit l’equilibri a una mateixa temperatura:
H2 + I2 2 HI Kp
2 HI H2 + I2 Kp’
½ H2 + ½ I2 HI Kp’’
HI ½ H2 + ½ I2 Kp’’’
Calculeu les constants Kp’, Kp’’ i Kp’’’; sabent que Kp= 59,42 S97
02.- Per a una hipotètica reacció, que té com a equació química A (g) B (g), es plantegen com a possibles gràfiques de la concentració en funció del temps:
Justifiqueu quin gràfica correspondrà a cadascun del casos següents:
a) Kc1; b) Kc1; ) Kc 1 J98
03.- Tenim una mescla formada pels gasos següents: CO, Cl2 i COCl2 a 400ºC i 1 atm de pressió en l’equilibri CO(g) + Cl2(g) COCl2(g). Raoneu i justifiqueu si les afirmacions següents són correctes o no:
Si s’introdueix en el sistema una petita quantitat de Cl2, mantenint el volum i la temperatura constants, quan el sistema restablesca l’equilibri:
a)El quocient [COCl2]equilibri/[CO]equilibri·[Cl2]equilibri serà major.
b)La massa de CO serà major.
c)La massa de Cl2 serà major.
d)La concentració de COCl2 serà menor. S98
04.- Per a l’equilibri químic representat per la reacció N2O4(g) 2 NO2(g), els valors de Kp a 400 K i 500 K són, respectivament, 47,9 i 1,70·103 atm. Justifiqueu l’efecte que produiran en la concentració de NO2 les modificacions de l’equilibri següents:
a)Un augment de temperatura a pressió constant.
b)Un augment de pressió a temperatura constant.
c)Un augment de volum a temperatura constant. J99
05.- Per a l’equilibri NH4Cl(s) NH3(g) + HCl (g), el valor de Kp és 1,04·10-2 atm2.
a)Si col·loquem 1 mol de NH4Cl(s) en un recipient de parets rígides, inicialment buit, i el tanquem, quina serà la pressió parcial de l’HCL (g), en atm, en l’equilibri?
b)Si després d’assolir l’equilibri s’hi afegeix una petita quantitat de NH4Cl(s), mantenint el volum i la temperatura constants, què passarà amb les concentracions d’NH3 i d’HCl? S99
06.- Determineu la Kp a 1120 K de l’equilibri químic representat per
C (s) + CO2(g) + 2 Cl2(g) 2 COCl2(g)
A partir de les constants d’equilibri següents, a 1120 K:
C (s) + CO2(g) 2 CO (g) Kp1= 1,3·1014
COCl2(g) CO (g) + Cl2(g) Kp2= 1,667·1012 S00
07.- La constant d’equilibri del sistema H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) val a 54,27 a 425ºC. Es desitja saber:
a)Quant val la constant per el procés de formació d’un mol de iodur d’hidrogen.
b)Quant val la constant de l’equilibri de descomposició d’un mol de iodur d’hidrogen.
c)Si en un recipient s’introdueixen, en les condicions de treball inicials, 0,3 mol d’hidrogen, 0,27 mol de iode i un mol de iodur d’hidrogen, fins on es desplaçarà l’equilibri? J01
08.- Per a l’equilibri químic representat per la reacció:
CO (g) + 3 H2(g) H2O (g) + CH4 (g) H= -230 kJ
Justifiqueu raonadament l’efecte que produiria en la concentració de CH4 (g) les modificacions de l’equilibri següents:
a)Un augment de la temperatura a pressió constant.
b)Una disminució del volum del reactor mantenint constant la temperatura.
c)L’addició d’un catalitzador. S01
09.- La reacció d’obtenció industrial de l’amoníac està basada en la reacció:
N2 (g) + 3 H2(g) 2 NH3 (g) Hº= -92 kJ
Raoneu quin efecte tindrà sobre l’equilibri cadascun dels canvis següents:
a)Una disminució del volum del reactor a temperatura constant.
b)Un increment de la temperatura a pressió constant.
c)L’addició d’un catalitzador. J02
10.- Es disposa d’un sistema en equilibri a 25ºC que conté C (s), CO (g) i CO2 (g):
C (s) + CO2(g) 2 CO (g) H= +172,4 kJ·mol-1
Justifiqueu si la quantitat de CO (g) es manté constant, augmenta o disminueix quan:
a)Augmenta la temperatura.
b)Disminueix la pressió.
c)S’introdueix C (s) en el recipient. S02
11.- El diòxid de nitrogen, NO2, de color marró-grogenc, reacciona amb si mateix (mimerització), per a donar tetraòxid de dinitrogen, N2O4, que és un gas incolor. Una mescla en equilibri a 0ºC és quasi incolora, mentre que a 100ºC té un color marró-grogenc. Responeu raonadament les qüestions següents:
a) Escriviu l’equilibri químic corresponent a la reacció de dimerització.
b) La reacció de dimerització, és exotèrmica o endotèrmica?
c) Escriviu l’expressió de la constant d’equilibri Kp, per a la dissociació del dímer, en funció del grau de dissociació i la pressió total. J04
12.- Les equacions següents representen reaccions reversibles en les quals es desitja augmentar la concentració de la substància subratllada en l’equilibri:
i) 2 SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H= -94,05 kJ·mol-1
ii) CO(g) + 2 H2O(g) CH3OH(g) + O2(g) H= +90,74 kJ·mol-1
iii) 2 NH3 N2(g) + 3H2(g) H= +92,80 kJ·mol-1
Quines condicions serien les adequades per a cada d’aquestes? Justifiqueu la resposta.
a)Augmentant T i P.
b)Disminuint T i augmentant P.
c)Disminuint T i P.
Augmentant T i disminuint P. S04
13.- Raoneu l’efecte que tindrà sobre l’equilibri següent cadascun dels canvis:
4 HCl (g) + O2(g) 2 H2O(g) + 2 Cl2(g) Hº= -115 kJ
a)Augmentar la temperatura.
b)Augmentar la pressió total reduint el volum.
c)Afegir O2(g).
d)Eliminar parcialment HCl (g).
e)Afegir un catalitzador. J05
14.- En certs dispositius es què és necessari eliminar el diòxid de carboni, CO2 (g), produït per la respiració, s’utilitza l peròxid de potassi, K2O2 (s), per a transformar-lo en oxigen, O2 (g), d’acord amb l’equilibri:
K2O2(s) + CO2(g) K2CO3(s) + 1/2 O2(g) H= -15,2 kJ·mol-1
Indiqueu, raonadament, com afectaria cadascuna de les accions següents la capacitat del sistema per a produir oxigen:
a)Augment de la concentració de CO2. (0,5 punts)
b)Disminució de la temperatura a què es duu a terme la reacció. (0,5 punts)
c)Reducció del volum del reactor fins a assolir la meitat del volum inicial. (0,5 punts)
d)Augment de la quantitat inicial de K2O2(s). (0,5 punts) J07
15.-Per a l’equilibri químic donat per l’equació:
SnO2(s) + 2 H2(g) Sn(s) + 2H2O(g)
La constant d’equilibri Kp val 2,54 10-7 a 400 K i el seu valor és 8,67 10-5 quan la temperatura de treball és de 500 K. Contesteu raonadament si, per a aconseguir major producció d’estany, seran favorables les condicions següents:
a)Augmentar la temperatura de treball.
b)Augmentar el volum del reactor.
c)Augmentar la quantitat d’hidrogen n el sistema.
d)Afegir un catalitzador a l’equilibri. (0,5 punts cada apartat) J08
PROBLEMES:
01.- En un recipient de 10 litres s’introdueixen 0,61 mol de CO2(g) i 0,39 mol d’H2(g) i s’escalfa a 1250ºC. Després d’assolir l’equilibri, s’analitza la mescla i es troba que hi ha 0,35 mol de CO2(g).
a)Calculeu Kc i Kp per a l’equació CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2Og(g) a 1250ºC.
b)Prediu, justificadament, qué passarà amb les concentracions de totes les espècies, si s’hi afegeix una petita quantitat d’H2(g) a temperatura constant.
c)Després d’assolir l’equilibri plantejat en l’enunciat, s’hi afegeixen 0,22 mol d’H2(g) a temperatura constant. Calculeu els mols existents en el nou equilibri de cadascuna de les espècies. J97
02.- Per a la reacció del N2O4 gasós, segons l’equació: N2O4(g) 2 NO2(g), la Kp val 2,49 a 60ºC, si expressem les pressions en atmosferes.
a)Calculeu el grau de dissociació del N2O4 a 60ºC i una pressió total en l’equilibri d’1 atm.
b)Suposant que disminuirem el volum a temperatura constant, prediu justificadament:
b1) Què passaria amb la quantitat (mol) de NO2?
b2) Què passaria amb la concentració de NO2? S97
03.- A la temperatura de 400ºC el NH3 es troba dissociat en un 40 % en N2 i H2 quan la pressió total del sistema és 710 mmHg. Calculeu:
a)La pressió parcial de cadascun dels gasos en l’equilibri.
b)Sabent que el volum del recipient és 486,5 L, calculeu el nombre de mols de cada espècie en l’equilibri.
c)El valor de Kp a 400ºC per a 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g).
Dades Ar(H)=1; Ar(N)=14; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J98
04.- El fosgen, COCl2, es descompon a elevada temperatura i dóna monòxid de carboni, CO, i clor, Cl2. En una experiència s’injecten 0,631 g de fosgen en un recipient rígid de 472,0 cm3 a 1000 K. Quan s’hi assoleix l’equilibri s’observa que la pressió total és 2,175 atm.
a)Calculeu Kc per a la reacció COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) a 1000 K.
b)Després d’assolir l’equilibri disminuïm el volum a la meitat i mantenim la temperatura constant. Indiqueu qualitativament què passarà amb el nombre de mols i amb la concentració de les espècies existents.
Dades Ar(C)=12; Ar(O)=16; Ar(Cl)=35,5. S98
05.- El compost NH2CO2NH4(s) es descompon en ser escalfat segons la reacció:
NH2CO2NH4(s) CO2(g) + 2 NH3(g)
En un recipient, en el qual s’ha fet el buit prèviament, s’escalfa una certa quantitat del compost sòlid i es pot comprovar que la pressió total del gas en l’equilibri és 0,843 atm a 400 K.
a)Calculeu Kp i Kc per a l’equilibri representat.
b)Calculeu la quantitat (en mol) del compost sòlid que quedarà sense descompondre si s’introdueix 1 mol en un recipient buit d’1 L i s’escalfa fins a 400 K.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S99
06.- Per la reacció CO2(g) + C(s) 2 CO(g) el valor de la constant Kp a 817ºC és 10. Calculeu:
a)La pressió parcial del CO si en l’equilibri a 817ºC la pressió total és de 4 atm.
b)La fracció molar de CO2 en l’equilibri anterior.
c)La Kc a 817ºC. S99
07.- En un recipient de parets rígides es fa el buit i després s’introdueix N2O4(g) fins arribar a una pressió de 1,00 atm a 100ºC. El N2O4 es dissocia parcialment segons: N2O4(g) 2 NO2(g). A l’arribar a l’equilibri la pressió total és de 1,78 atm a 100ºC.
a)Calculeu la concentració inicial de N2O4 expressada en mol·L-1.
b)Calculeu les concentracions d’equilibri d’ambdós compostos, expressada en mol·L-1. Calculeu també el grau de dissociació del N2O4 a 100ºC.
c)Calculeu Kc i Kp de la reacció de dissociació a 100ºC.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J00
08.- Per a l’equilibri H2 (g) + CO2(g) H2O(g) + CO (g), la Kc és 4,40 a 2000 K.
a)Calculeu la concentració de cada espècie en l’equilibri si inicialment s’hi ha introduït 1,00 mol de CO2 i 1,00 mol d’H2, en un recipient buit de 4,68 L, a 2000 K.
b)Raoneu què passarà, després d’haver arribat a l’equilibri, si mantenint la temperatura constant es redueix el volum a la meitat. Quines seran ara les concentracions de les espècies existents? I la pressió total?
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S00
09.- El pentaclorur de fòsfor es dissocia d’acord amb l’equilibri homogeni en fase gasosa següent: PCl5 PCl3 + Cl2
A una temperatura determinada, s’introdueix en un matràs d’un litre de capacitat un mol de pentaclorur de fòsfor i s’arriba a l’equilibri quan es dissocia el 35 % de la quantitat del pentaclorur inicial. Si la pressió de treball resulta ser de 1,5 atm, es vol saber:
a)La constant d’equilibri en funció de les concentracions molars.
b)Les pressions parcials dels gasos en el moment de l’equilibri.
c)La constant d’equilibri en funció de les pressions parcials. S01
10.- El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S, a altes temperatures, d’acord amb:
CO2(g) + H2S (g) COS (g) + H2O(g)
En un experiment van ser col·locats 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 L, a 337ºC, i una quantitat suficient d’H2S perquè la pressió total fóra de 10 atm una vegada aconseguit l’equilibri. En la mescla obtinguda després d’haver-se assolit l’equilibri hi havia 0,01 mol d’aigua. Determine:
a)El nombre de mols de cadascuna de les espècies en l’equilibri.
b)El valor de Kc.
c)El valor de Kp
Dades Ar(H)= 1; Ar(C)=12; Ar(O)=16; Ar(S)=32. J02
11.- L’obtenció d’un halogen en el laboratori pot realitzar-se tractant un hidràcid amb un oxidant. Per al cas del clor, la reacció ve donada per l’equilibri:
HCl (g) + O2 (g) H2O(g) + Cl2 (g)
a)Ajusteu la reacció.
b)Escriviu l’expressió matemàtica de la constant d’equilibri Kc.
c)Si en un recipient de 2,5 L s’introdueixen 0,07 mol de clorur d’hidrogen i la meitat d’aquesta quantitat d’oxigen, s’arriba a l’equilibri quan es formen 0,01 mol de clor i igual quantitat d’aigua. Calculeu el valor de la constant d’equilibri. S02
12.- Per a l’equilibri: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2 (g), la constant Kp val 10 a la temperatura de 690 K. Si inicialment s’introdueixen en un reactor, de 15 L de volum, 0,3 mol de CO i 0,2 mol d’H2O, calculeu:
a)Les concentracions de cadascuna de les espècies (CO, H2O, CO2 i H2) una vegada el sistema arribe a l’equilibri.
b)La pressió en l’interior del recipient després d’arribar-se a l’equilibri.
c)Si la constant d’equilibri Kp corresponent a aquest mateix equilibri arriba a un valor de 66,2 a 55 K, deduïu si es tracta d’una reacció endotèrmica o exotèrmica.
Dades: R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 J03
13.- La formació de SO3 i O2 és una etapa intermèdia en la síntesi industrial de l’àcid sulfúric: S’introdueixen 128 g de SO2(g) i 64 g d’O2(g) en un recipient tancat de 2 L en el qual s’ha fet prèviament el buit. S’escalfa a 830ºC i després d’arribar a l’equilibri s’observa que ha reaccionat el 80 % del SO2 inicial.
a)Calculeu la composició (en mol) de la mescla en equilibri i el valor de Kc.
b)Calculeu la pressió parcial de cada component en la mescla en equilibri i, a partir d’aquestes pressions parcials, calculeu el valor de Kp.
Dades: Ar(O)=16; Ar(S)=32; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1 S03
14.- En el procés Deacon el clor (g) s’obté segons l’equilibri següent:
2 HCl (g) + O2(g) 2 H2O(g) + 2 Cl2(g)
S’introdueixen 3,285 g d’HCl(g) i 3,616 g d’O2(g) en un recipient tancat de 10 L en el qual s’ha fet prèviament el buit. S’escalfa la mescla a 390ºC i quan s’ha arribat a l’equilibri en aquesta temperatura s’observa la formació de 2,655 g de Cl2(g).
a)Calculeu el valor de Kc.
b)Calculeu la pressió parcial de cada component en la mescla d’equilibri i, a partir d’aquestes pressions parcials, calculeu el valor de Kp.
Dades: : Ar(H)=1; Ar(Cl)=35,5; Ar(O)=16. J04
15.- La constant d’equilibri Kc és de 0,14 a 550ºC per a la reacció següent:
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
En un recipient de 5,00 L s’introdueixen 11 g de diòxid de carboni, 0,5 g d’hidrogen i s’escalfa a 550ºC. Calculeu:
a)La composició de la mescla de gasos en equilibri.
b)La composició de la mescla quan s’arribe de nou a l’equilibri després d’afegir 11 g més de diòxid de carboni a la mescla anterior.
Dades: Ar(H)=1; Ar(C)=12; Ar(O)=16. S04
16.- En un recipient de 200 mL de capacitat i mantingut a 400ºC s’introdueixen 2,56 g de iodur d’hidrogen i s’assoleix l’equilibri següent:
2 HI(g) H2(g) + I2(g)
La constant d’equilibri en aquestes condicions val Kp= 0,017. Es desitja saber:
a)El valor de Kc per a aquest equilibri. (0,5 punts)
b)La concentració de cadascun dels components en l’equilibri. (1 punt)
c)La pressió total en l’equilibri. (0,5 punts)
Dades: Ar(H)=1; Ar(I)=126,9; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. J07
17.- El iode reacciona amb l’hidrogen segons l’equació següent:
H2(g) + I2(g) 2 HI(g)
L’anàlisi d’una mescla gasosa de I2(g), H2(g), HI(g), continguda en un recipient d’1L a 227ºC, on s’ha assolit l’equilibri, va donar el resultat següent; 2,21·10-3 mol d’HI; 1,46·10-3 mol d’I2 i 2,09·10-3 mol d’H2.
a)Quina és la pressió de cada un dels gasos en l’equilibri a 227ºC i la pressió total en l’interior del recipient? (0,5 punts)
b)Escriviu l’expressió de la constant d’equilibri, Kp, per a la reacció indicada i calculeu el seu valor numèric. (0,5 punts)
c)Esn el mateix recipient, després de fer el buit, s’introdueixen 10 g d’I2 i 10 g d’HI i es manté a 227ºC. Calculeu la quantitat (grams) de cada un dels components de la mescla quan s’assolisca l’equilibri. (1 punt)
Dades: Ar(H)=1; Ar(I)=126,9; R= 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. S07
18.- La formamida (metanamida), HCONH2, és un compost orgànic de gran importància en l’obtenció de fàrmacs i fertilitzants agrícoles. A altes temperatures, la formamida es dissocia en amoníac, NH3, i monòxid de carboni, CO, d’acord amb l’equilibri:
HCONH2(g) NH3(g) + CO(g) Kc = 4,84 a 400 K
En un recipient d’emmagatzemament industrial de 200 L (en el qual prèviament s’ha fet el buit) mantingut a una temperatura de 400 K s’afegeix formamida fins que la pressió inicial en el seu interior és d’1,45 atm. Calculeu:
a)Les quantitats de formamida, amoníac i monòxid de carboni que conté el recipient una volta s’assolisca l’equilibri. (0,8 punts)
b)El garu de disociació de la formamida en aquestes condicions (percentatge de reactiu dissociat en l’equilibri). (0,6 punts)
c)Deduïu raonadament si el grau de dissociació de la formamida augmentaria o minvaria si a la mescla de l’apartat anterior s’afegeix NH3. (0,6 punts)
Dada: R = 0,082 atm·dm3·mol-1·K-1. J08
diumenge, 21 de desembre del 2008
ENTALPIA PROBLEMES
Tema 4.
Termoquímica.
1. càlcul directe de l’entalpia
1. Quan es forma 1 mol de HI(g) a partir de H2 (g) i I2 (g) a 25º C i 1 atm, es desprenen 26,3 kJ. Deduir el Hº per les reaccions següents:
a) H2(g) + I2(g) 2 HI(g) b) 2 HI(g) H2 (g) + I2 (g)
2. Entalpia de formació estàndard
2. a) Calcula l’entalpia estàndard de formació de l’ozó (O3) gas, sabent:
3 O2 (g) 2 O3(g) Hº= +68 Kcal
b)algun dels següents Hº és l’entalpia estàndard de formació de l’aigua líquida?
H+ (ac) + OH-(ac) H2O(l) Hº=-13.6 Kcal
2 H2(g) + O2 (g) 2 H2O(l) Hº=-136.6 Kcal
3. Llei de Hess
3. Calculeu l’entalpia de formació estàndard del monòxid de nitrogen a pressió constant, expressant-la en KJ/mol, a partir de les següents equacions termoquímiques:
N2(g) + 2 O2(g) 2 NO2(g) Hº= 67,78 KJ/mol
2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2(g) Hº= -112,92 KJ/mol R: 90,35 KJ/mol
4. El metanol és un combustible potencial del futur. S'obté industrialment a pressions elevades, a uns 300°C en presència d'un catalitzador. Calculeu l'entalpia corresponent a l'obtenció d'1 g de metanol segons la reacció:
2 H2(g) + CO(g) CH3OH(l).
Dades: Combustió del metanol a diòxid de carboni i aigua líquida H = -726,6 kJ/mol.
Formació de diòxid de carboni H=-393,5 kJ/mol;
Formació de monòxid de carboni H=-110,5 kJ/mol;
Formació d'aigua líquida H= -285,5 kJ/mol. Sol.: -4 KJ
5. A partir de les dades següents a 25°C, Calculeu l'entalpia de combustió de l'età i la calor despresa en la combustió d'1 m3 d'età en condicions normals. Dades:
Hidrogenació de l'eté Hº= -137,10 kJ/mol
Combustió de l'eté Hº= -1411 kJ/mol.
Formació d'aigua Hº= -285,5 kJ/mol. Sol.: 6,9·104 KJ
6. La calor de formació del gas butà es –29,8 kcal/mol, i els calors de formació del diòxid de carboni i el vapor d’aigua es de –94 kcal/mol i –57,8 kcal/mol, respectivament. Escriu i ajusta la reacció de combustió del butà i calcula les kcal que proporciona una bombona que conté 4 kg de butà. R: 43,8.103 kcal
7.- Les entalpíes de combustió estándar, Hº de l’eté, C2H4(g), i de l’etanol, C2H5OH (l) son -1411 kJ/mol, -764 kJ/mol, respectivament. Calculeu:
a) L’entalpía en condicions estándar de la reacció C2H4(g) + H2O (l) CH3CH2OH(l)
b) indiqueu si la reacció es exotérmica o endotérmica
c) la quantitat d’ energía que es absorbida o despresa al sintetizar 75 g de etanol a partir de l’ ete i l’ aigua. R: a) -647 kJ c) -1055 kJ
8. A partir de les reaccion següents:
Na(s) + ½ Cl2(g) Na(g) + Cl(g) Hº =+230 kJ
Na(g) + Cl Na+(g) + Cl-(g) Hº =+147 kJ
Na(s) + ½ Cl2 (g) NaCl(s) Hº =-411 kJ
a) Calculeu la variació d’entalpía de la reacció Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s)
b) Calculeu la quantitat d’ energia intercambiada en forma de calor quan es formen 100 g de NaCl (s) segons la reacció de l’apartad a)
c) Calculeu l’entalpia de formació del NaCl expresada en kJ/mol i J/g
R: a) -788 kJ b) -1347 kJ c) -411 kJ/mol ; -7025,6 J/g
Entalpies d’enllaç
9. Quan s’afig HCl a CH2=CH-CH3 (propé) se obté CH3-CHCl-CH3 (2-cloropropà). Calcula l’entalpia de reacció a partir de les entalpies d’enllaç següents; C-C 348 kJ/mol C=C 619 kJ/mol ; H-Cl 432 kJ/mol ; C-H 413 kJ/mol; c) C-Cl 326 kJ/mol. R: -36 kJ/mol
10. a) Escriu la reacció de formació de l’amoníac gasos a partir dels seus elements, i explica quins enllaços es formen i quins es trenquen en la mateixa
b) calcula la variació de l’entalpia per a la reacció anterior, expressant-la en KJ/mol d’amoníac.
c) calcula la variació d’entalpia per a l’oxidació de l’amoníac
4 NH3 (g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
Dades: Energies de enllaç (KJ/mol): (N ≡ N) 941 ; (N-H) 389 ; (H-H) 436
Hºf (KJ/mol) NO=90,4 H2O(g)= -241,8 R: b) –42,5 KJ /mol c) -919,2 KJ
Termoquímica i estequiometria
11. Determineu la quantitat de calor que es necessita utilitzar per produir 7 Tm de òxid de calci mitjançant la descomposició del carbonat de calci en diòxid de carboni i òxid de calci, si el rendiment del procés es del 90 %. Dades: Hºf (CaCO3)= -1209,6 kJ/mol (CO2)=-393,3 kJ/mol (CaO)=-635,1 kJ/mol R: 251,8.105 kJ
12.- Si considerem que la gasolina es octà:
a)Escriu la reacció de combustió de la gasolina per produir diòxid de carboni i aigua.
b) Calcula el volum d’aire mesurat a 25°C i una atmosfera que es necessita per cremar 75 L de gasolina.
c) Calcula la calor despresa al cremar 75 L de gasolina.
Dades: H°f en kJ.mol-1 CO2 (g) =-393,5; H2O(l) = -285,8; C8H18(l) = 249,8
contingut d’oxigen en l’aire: 21% molar. Densitat del octà : 0,8 g.mL-1.
R: b) 7,65.105 L c) 2,87.106 kJ
6. Processos espontanis
13.-¿Pot ser espontània una reacció endotèrmica? En cas afirmatiu ¿en que condicions?
14.-Ordena segons la seua entropia, de forma raonada: 1 g de gel, 1 g de vapor de aigua, 1 g de aigua líquida.
15.- Predieu el signe de S per cadascuna de les següents reaccions:
a) C(grafit) C(diamant)
b) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
c) C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)
16.- Per a una determinada reacció a 25ºC, el valor de Hº és 10,5 kJ, i el de Sº és 30,04 J/K. Segons açò, comenta raonadament la veracitat o falsedat de les següents afirmacions:
a) Es tracta d'una reacció espontània.
b) És una reacció exotèrmica.
c) És una reacció en què disminueix el desorde.
d) La variació d'energia lliure és negativa.
17. Donades les entalpies de les següents reaccions a 25ºC:
2H2 (g) + O2 (g) 2 H2O(l) Hº = -572 kJ
2 C2H6(g) +7 O2 (g) 4 CO2 (g) + 6H2O(l) Hº = -3120 kJ
C2H4(g) + 3 O2 (g) 2 CO2 (g) + 2 H2O(l) Hº = -1411 kJ
a) Escriu la reacció d'hidrogenació de l'eteno i dedueix si es tracta d'una reacció exotèrmica o endotèrmica.
b) Per a la reacció de l'apartat a) predieu, raonadament el signe per al seu canvi d'entropia i justifica per què pot ser espontània a baixes temperatures i, no obstant, no pot ser-ho a temperatures altes. R: a) –137 kJ
18.-Utilitza els valors que apareixen en la taula, tots obtinguts a la temperatura de 25ºC , i considerant la reacció CO (g) + Cl2 (g) COCl2 (g) per resoldre les qüestions següents.
Compost Hºf (kJ.mol-1)
CO(g) -110,4
Cl2 (g) 0,0
COCl2 (g) -222,8
a) Calcula Hº de la reacció
b)Calcula Gº de la reacció si el valor de Sº per a esta reacció és -131,7 J.mol-1.K-1
c)Raona si la reacció és o no espontània R: a) –112,4 kJ b) –73,15 kJ
19.-Per a la reacció de formació de l'aigua, segons l'equació H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O(g) se sap que H= -241,8 kJ i S= -44,4 J/K ( a 298 K i 1 atmosfera). Calcula: a) El valor de G de la reacció en dites condicions b) La temperatura a la qual G s'anul·la (a la pressió d'1 atmosfera), i suposa que H i S no varien amb la temperatura. R: a) –228,57 kJ
Termoquímica.
1. càlcul directe de l’entalpia
1. Quan es forma 1 mol de HI(g) a partir de H2 (g) i I2 (g) a 25º C i 1 atm, es desprenen 26,3 kJ. Deduir el Hº per les reaccions següents:
a) H2(g) + I2(g) 2 HI(g) b) 2 HI(g) H2 (g) + I2 (g)
2. Entalpia de formació estàndard
2. a) Calcula l’entalpia estàndard de formació de l’ozó (O3) gas, sabent:
3 O2 (g) 2 O3(g) Hº= +68 Kcal
b)algun dels següents Hº és l’entalpia estàndard de formació de l’aigua líquida?
H+ (ac) + OH-(ac) H2O(l) Hº=-13.6 Kcal
2 H2(g) + O2 (g) 2 H2O(l) Hº=-136.6 Kcal
3. Llei de Hess
3. Calculeu l’entalpia de formació estàndard del monòxid de nitrogen a pressió constant, expressant-la en KJ/mol, a partir de les següents equacions termoquímiques:
N2(g) + 2 O2(g) 2 NO2(g) Hº= 67,78 KJ/mol
2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2(g) Hº= -112,92 KJ/mol R: 90,35 KJ/mol
4. El metanol és un combustible potencial del futur. S'obté industrialment a pressions elevades, a uns 300°C en presència d'un catalitzador. Calculeu l'entalpia corresponent a l'obtenció d'1 g de metanol segons la reacció:
2 H2(g) + CO(g) CH3OH(l).
Dades: Combustió del metanol a diòxid de carboni i aigua líquida H = -726,6 kJ/mol.
Formació de diòxid de carboni H=-393,5 kJ/mol;
Formació de monòxid de carboni H=-110,5 kJ/mol;
Formació d'aigua líquida H= -285,5 kJ/mol. Sol.: -4 KJ
5. A partir de les dades següents a 25°C, Calculeu l'entalpia de combustió de l'età i la calor despresa en la combustió d'1 m3 d'età en condicions normals. Dades:
Hidrogenació de l'eté Hº= -137,10 kJ/mol
Combustió de l'eté Hº= -1411 kJ/mol.
Formació d'aigua Hº= -285,5 kJ/mol. Sol.: 6,9·104 KJ
6. La calor de formació del gas butà es –29,8 kcal/mol, i els calors de formació del diòxid de carboni i el vapor d’aigua es de –94 kcal/mol i –57,8 kcal/mol, respectivament. Escriu i ajusta la reacció de combustió del butà i calcula les kcal que proporciona una bombona que conté 4 kg de butà. R: 43,8.103 kcal
7.- Les entalpíes de combustió estándar, Hº de l’eté, C2H4(g), i de l’etanol, C2H5OH (l) son -1411 kJ/mol, -764 kJ/mol, respectivament. Calculeu:
a) L’entalpía en condicions estándar de la reacció C2H4(g) + H2O (l) CH3CH2OH(l)
b) indiqueu si la reacció es exotérmica o endotérmica
c) la quantitat d’ energía que es absorbida o despresa al sintetizar 75 g de etanol a partir de l’ ete i l’ aigua. R: a) -647 kJ c) -1055 kJ
8. A partir de les reaccion següents:
Na(s) + ½ Cl2(g) Na(g) + Cl(g) Hº =+230 kJ
Na(g) + Cl Na+(g) + Cl-(g) Hº =+147 kJ
Na(s) + ½ Cl2 (g) NaCl(s) Hº =-411 kJ
a) Calculeu la variació d’entalpía de la reacció Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s)
b) Calculeu la quantitat d’ energia intercambiada en forma de calor quan es formen 100 g de NaCl (s) segons la reacció de l’apartad a)
c) Calculeu l’entalpia de formació del NaCl expresada en kJ/mol i J/g
R: a) -788 kJ b) -1347 kJ c) -411 kJ/mol ; -7025,6 J/g
Entalpies d’enllaç
9. Quan s’afig HCl a CH2=CH-CH3 (propé) se obté CH3-CHCl-CH3 (2-cloropropà). Calcula l’entalpia de reacció a partir de les entalpies d’enllaç següents; C-C 348 kJ/mol C=C 619 kJ/mol ; H-Cl 432 kJ/mol ; C-H 413 kJ/mol; c) C-Cl 326 kJ/mol. R: -36 kJ/mol
10. a) Escriu la reacció de formació de l’amoníac gasos a partir dels seus elements, i explica quins enllaços es formen i quins es trenquen en la mateixa
b) calcula la variació de l’entalpia per a la reacció anterior, expressant-la en KJ/mol d’amoníac.
c) calcula la variació d’entalpia per a l’oxidació de l’amoníac
4 NH3 (g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
Dades: Energies de enllaç (KJ/mol): (N ≡ N) 941 ; (N-H) 389 ; (H-H) 436
Hºf (KJ/mol) NO=90,4 H2O(g)= -241,8 R: b) –42,5 KJ /mol c) -919,2 KJ
Termoquímica i estequiometria
11. Determineu la quantitat de calor que es necessita utilitzar per produir 7 Tm de òxid de calci mitjançant la descomposició del carbonat de calci en diòxid de carboni i òxid de calci, si el rendiment del procés es del 90 %. Dades: Hºf (CaCO3)= -1209,6 kJ/mol (CO2)=-393,3 kJ/mol (CaO)=-635,1 kJ/mol R: 251,8.105 kJ
12.- Si considerem que la gasolina es octà:
a)Escriu la reacció de combustió de la gasolina per produir diòxid de carboni i aigua.
b) Calcula el volum d’aire mesurat a 25°C i una atmosfera que es necessita per cremar 75 L de gasolina.
c) Calcula la calor despresa al cremar 75 L de gasolina.
Dades: H°f en kJ.mol-1 CO2 (g) =-393,5; H2O(l) = -285,8; C8H18(l) = 249,8
contingut d’oxigen en l’aire: 21% molar. Densitat del octà : 0,8 g.mL-1.
R: b) 7,65.105 L c) 2,87.106 kJ
6. Processos espontanis
13.-¿Pot ser espontània una reacció endotèrmica? En cas afirmatiu ¿en que condicions?
14.-Ordena segons la seua entropia, de forma raonada: 1 g de gel, 1 g de vapor de aigua, 1 g de aigua líquida.
15.- Predieu el signe de S per cadascuna de les següents reaccions:
a) C(grafit) C(diamant)
b) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
c) C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)
16.- Per a una determinada reacció a 25ºC, el valor de Hº és 10,5 kJ, i el de Sº és 30,04 J/K. Segons açò, comenta raonadament la veracitat o falsedat de les següents afirmacions:
a) Es tracta d'una reacció espontània.
b) És una reacció exotèrmica.
c) És una reacció en què disminueix el desorde.
d) La variació d'energia lliure és negativa.
17. Donades les entalpies de les següents reaccions a 25ºC:
2H2 (g) + O2 (g) 2 H2O(l) Hº = -572 kJ
2 C2H6(g) +7 O2 (g) 4 CO2 (g) + 6H2O(l) Hº = -3120 kJ
C2H4(g) + 3 O2 (g) 2 CO2 (g) + 2 H2O(l) Hº = -1411 kJ
a) Escriu la reacció d'hidrogenació de l'eteno i dedueix si es tracta d'una reacció exotèrmica o endotèrmica.
b) Per a la reacció de l'apartat a) predieu, raonadament el signe per al seu canvi d'entropia i justifica per què pot ser espontània a baixes temperatures i, no obstant, no pot ser-ho a temperatures altes. R: a) –137 kJ
18.-Utilitza els valors que apareixen en la taula, tots obtinguts a la temperatura de 25ºC , i considerant la reacció CO (g) + Cl2 (g) COCl2 (g) per resoldre les qüestions següents.
Compost Hºf (kJ.mol-1)
CO(g) -110,4
Cl2 (g) 0,0
COCl2 (g) -222,8
a) Calcula Hº de la reacció
b)Calcula Gº de la reacció si el valor de Sº per a esta reacció és -131,7 J.mol-1.K-1
c)Raona si la reacció és o no espontània R: a) –112,4 kJ b) –73,15 kJ
19.-Per a la reacció de formació de l'aigua, segons l'equació H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O(g) se sap que H= -241,8 kJ i S= -44,4 J/K ( a 298 K i 1 atmosfera). Calcula: a) El valor de G de la reacció en dites condicions b) La temperatura a la qual G s'anul·la (a la pressió d'1 atmosfera), i suposa que H i S no varien amb la temperatura. R: a) –228,57 kJ
Subscriure's a:
Missatges (Atom)