Calcular la variació entalpia de cada etapa i del procés catalític global. (O (g)) = 247,5 KJ.mol -1. H f (ClO)) =(0+102)-(142,3+101)= -141,3 KJ

Transcripción

1 Poseu a totes les fulles el NOM i COGNOMS EN MAJÚSCULES i el vostre DNI. Aquest examen consta de 4 preguntes. Utilitzeu només el full assignat a cada pregunta per tal de respondrela. Si escau, en cada full podeu escriure per davant i per darrera. Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Si no s'indica el contrari, cal raonar breument totes les respostes. Nota important: La còpia, trànsit d'informació, la tinença d'un mòbil o aparell similar (smartphone, tauleta, audífon, rellotge intel ligent, rellotge o calculadora de text, etc.) durant la prova comportarà suspendre l'examen amb una nota de zero, sense perjudici d'estendre la penalització més enllà, d'acord amb els articles de la Normativa sobre Organització, Desenvolupament i Avaluació dels Estudis de Grau de la Facultat de Ciències i de la Normativa Reguladora dels Processos d Avaluació i Qualificació dels Estudiants de la Universitat de Girona. PART RECUPERABLE R.1 a) (5 p) Les entalpies estàndard de formació del ClO i del ClO 2 són 11 i 12 KJ.mol 1, respectivament. El parell format per ClO i ClO 2 és un possible catalitzador de la descomposició de l ozó a l atmosfera mitjançant el cicle catalític de dues etapes següent: 1era etapa ClO (g) + O 3(g) ClO 2(g) + O 2(g) 2ona etapa ClO 2(g) + O (g) ClO (g) + O 2(g) Calcular la variació entalpia de cada etapa i del procés catalític global. Dades: H f (O 3(g)) = 142,3 KJ.mol 1, H f (O (g)) = 247,5 KJ.mol 1 Solució: H = H f (productes) H f (reactius) 1era H = ( H f (O 2)+ H f (ClO 2)) ( H f (O 3)+ H f (ClO)) =(+12)(142,3+11)= 141,3 KJ 2ona H = ( H f (O 2)+ H f (ClO)) ( H f (O)+ H f (ClO 2)) =(+11)(247,5+12)= 248,5 KJ H total = 141,3+(248,5) =389 KJ 1

2 b) (5 p) La pressió total un cop s ha assolit l equilibri a 6 K per una mescla de NH 4Cl (s), NH 3(g) i HCl (g) és 1 atm (NH 4Cl (s) NH 3(g) + HCl (g)). En un recipient on s ha fet el buit s introdueix NH 4Cl (s) i es tanca abans d escalfarlo a 6 K. Indicar quines de les afirmacions següents són certes tot justificant cada una de les respostes: NH 4Cl (s) NH 3(g) + HCl (g) P T= 1 atm P T=p NH3 + p HCl p NH3 = p HCl =,5 atm 1. En aquestes condicions K P= 1 i per tant G = K P = p NH3. p HCl = (,5)(,5) =,25 Falsa 2. A l equilibri, l addició de NH 3(g) fa que l equilibri es desplaci a la dreta Falsa, es desplaça a l esquerra 3. Per aquesta reacció a 6 K, G > G = RTlnK p = 8,31.6. ln,25 = + Certa 4. Si el volum del recipient es redueix a la meitat la reacció es desplaça a la dreta Si V disminueix la pressió augmenta i l equilibri es desplaça cap on hi ha menys mols de gas, cap a l esquerra. Falsa 5. Per aquesta reacció a 6 K, S < Falsa, hi ha més mols gasosos a productes S > 2

3 R.2. a) (4p) Calculeu el ph per les tres mescles següents, i indiqueu quina mescla és una solució amortidora: a) 25 ml de HNO 3,1 M i 25 ml de NaNO 3,1 M b) 25 ml de CH 3COOH,1 M i 25 ml de KOH,5 M c) 25 ml de CH 3COOH,1 M i 25 ml de KOH,15 M Dades: pk a (CH 3COOH) = 4,75 a) No és un tampó; mols H3O + = L x,1 mols.l 1 = 2,5.1 3 mols [H3O + ] = 2,5.1 3 mols/ L =,5 M ph = log,5 = 1,3 b) mols CH3COOH = L x,1 mols.l 1 = 2,5.1 3 mols mols KOH = L x,5 mols.l 1 = 1, mols neutralització: CH3COOH + KOH CH3COO + K + +H2O 2,5.1 3 mols 1, mols +1, mols Tampó [CH3COOH] = (2,5.1 3 mols 1, mols) /5.1 3 L =,25 M [CH3COO ] = (1, mols) /5.1 3 L =,25 M ph = 4,75 + log (,25/,25) = 4,75 c) mols CH3COOH = L x,1 mols.l 1 = 2,5.1 3 mols mols KOH = L x,15 mols.l 1 = 3, mols neutralització CH3COOH + KOH CH3COO + K + +H2O 2,5.1 3 mols 3, mols + 2,5.1 3 mols Excés de KOH 3, mols 2,5.1 3 mols = 1, mols [OH ] =1, mols/5.1 3 L =,25 M poh = log,25 = 1,6 ph =141,6 = 12,4 b) (6p) A 1 L de KCN,1 M se li afegeix 9,9 g de CuCl i es forma l anió complex dicianocuprat (I). Calcular la concentració molar de cada una de les espècies de la solució i formular el complex format. Dades: K i (dicianocuprat(i)) = Masses atòmiques: Cu (63,5) i Cl (35,5) [Cu + ] = 9,9/99 =,1 M Cu CN [Cu(CN)2] inestabilitat [Cu(CN)2] Cu CN ; K i = [Cu][CN]2 [Cu(CN) 2 ] = Balanç de metall,1 = [Cu + ] + [Cu(CN) 2] Balanç lligand,1 = [CN ] + 2 [Cu(CN) 2] tot tenint en compte la constant [CN ] <<[Cu(CN) 2] ; [Cu(CN) 2] =,1/2 =,5 M [Cu + ] =,1 [Cu(CN) 2] =,1,5 =,95 M KK ii =,95[CN]2,5 = [CN ] = 5,

4 R.3. (1 p) Calculeu el ph de les dissolucions següents: a),5 1 7 M HNO 3. b),8 1 1 M NH 3, pka(nh 4+ ) = 9,25. c) 2, M NaF + 2, M HCl, pka(hf) = 3,14. d) 1, M KHCO 3, pka(h 2CO 3) = 6,37, pka(hco 3 ) = 1,32. a) HNO 3 H + + NO 3,5 1 7 M,5 1 7 M,5 1 7 M Degut a que la concentració de l àcid és molt baixa, s ha de tenir en compte l equilibri de ionització de l aigua. H 2O H + + OH i),5 1 7, eq), x x K w=[ H + ][ OH ] 1 14 = (, x)x x = 7, [ H + ] = (, , ) = 1, ph = log[ H + ] = 6,89 b) La NH 3 és una base feble, de pkb = 14, pka = 14, 9,25 = 4,75. Es a dir que es compleix la condició que [NH 3] > 1 3 K b i per tant es pot aplicar la formula: ph = 7, + ½ pka + ½ log(c b) = 7, + ½ 9,25 + ½ log(,8 1 1 ) = 11,8 c) Tant NaF com HCl en dissolució estan totalment ionitzats. NaF Na + + F 2,M 2,M + 2,M HCl H + + Cl 2,M 2,M + 2,M H + + F HF 2,M + 2,M 2,M Per tant es genera HF, un àcid feble que compleix la condició [HF] > 1 3 K a ph = ½ pka ½ log(c a) = ½ 3,14 ½ log(2,) = 1,42 d) KHCO 3 K + + HCO 3 1,M 1,M + 1,M El HCO 3 és un amfòlit i es compleix les condicions que [HCO 3 ] > 1 3 Ka1 i [HCO 3 ] Ka2 > Kw, per tant el seu ph ve donat per: ph = ½ pka1 + ½ pka2 = ½ 6,37 + ½ 1,32 = 8,34 4

5 PART NO RECUPERABLE NR1. (1 p) Tenim un sistema en equilibri format per Mg(OH) 2 i MgF 2 sòlids, en contacte amb una dissolució saturada que conté Mg +2, OH i F. Una anàlisi de la solució mostra que: [Mg 2+ ] =.27 mol/l, [OH ] = 5.75x1 5 mol/l i [F ] =.54 mol/l. Calculeu Kps per Mg(OH) 2 i MgF 2. 5