PROBLEMES SELECTIVITAT ÀCID-BASE

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

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

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