Modelo Examen de Química

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1 Modelo Examen de Química Soluciones 1 de enero de Formule o nombre los compuestos siguientes: a) Hipobromito de sodio NaBrO b) Ácido fosfórico H 3PO 4 c) Nitrato de paladio (II) Pd(NO 3 ) 2 d) FeO Óxido de hierro (II) e) SiI 4 Yoduro de silicio (IV) f ) (NH 4 ) 2 CO 3 Carbonato de amonio 2. Sea el sistema en equilibrio CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La presión total del reactor será igual a la presión parcial del CO 2. La presión total en una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales. Como en el sistema en equilibrio sólo existe un gas (CO 2 ), la presión total será la de este gas. Por tanto esta afirmación es verdadera: la presión total del reactor es igual a la presión parcial del (CO 2 ). b) K p es igual a la presión parcial del CO 2. K p es la constante del equilibrio expresada en función de las presiones parciales. En este caso la única sustancia en estado gaseoso es el CO 2, por tanto K p = p CO2, y la afirmación es verdadera. c) K p y K c son iguales. La relación entre K p y K c viene dada por la expresión: K p = K c (RT) n, donde R es la constante de los gases, T la temperatura y n es la variación en el número de moles, según la estequiometría, entre productos y reactivos de sustancias gaseosas. En este caso n = 1 ya que en productos existe 1 mol de gases y en reactivos ninguno. Por tanto, en este caso la afirmación es falsa, ya que K p = K c R T. 3. Dadas las siguientes especies químicas: H 3 O +, OH, HCl, HCO 3, NH 3, y HNO 3, justifique, según la teoría de Brönsted-Lowry:

2 a) Cuáles pueden actuar sólo como ácidos. H 3 O +, HCl, HNO 3 b) Cuáles pueden actuar sólo como bases. OH, NH 3 c) Cuáles pueden actuar como ácidos y como bases. HCO 3 La clasificación que he hecho ha sido tomando como referencia el agua, ya que según la teoría de Brönsted-Lowry un ácido es toda especie química capaz de ceder un protón (a una base); y, por tanto, una base es todas especie química capaz de aceptar un protón (de un ácido). De aquí se desprende la relatividad del carácter ácido o básico de las distintas especies enfrentadas. Así, los que sólo actúan como ácidos ceden un protón (al agua que actúa como base): H 3 O + + H 2 O H 2 O + H 3 O + HCl + H 2 O Cl + H 3 O + HNO 3 + H 2 O NO 3 + H 3 O + Los que actúan sólo como bases, aceptan un protón del agua: OH + H 2 O H 2 O + OH NH 3 + H 2 O NH OH El hidrogenocarbonato, que puede actuar como ácido y como base: HCO 3 + HCl H 2 CO 3 + Cl HCO 3 + NH 3 CO NH + 4 Pero esa relatividad se pone de manifiesto, por ejemplo, con el amoniaco, una base típica en agua pero que frente a bases más fuertes que él se comportaría como ácido, cediendo un protón: NH 3 + OH NH 2 + H 2 O Al igual que todas las especies señaladas, ya que todas poseen protones que podrían ceder; y todas, teóricamente también, podrían comportarse como bases aceptando un protón, si frente a ellas colocamos una especie con mayor carácter ácido. 4. La especie química AB es una sal poco soluble en agua. Cuando en una disolución acuosa el producto [A + ][B ] se hace igual al valor de K ps de esta sal se puede decir que: a) La disolución presenta una alta concentración de la especie AB en agua. b) La disolución se encuentra saturada de la especie AB. c) La disolución se encuentra sobresaturada en esa especie por lo que parte de ella se retira de la disolución en forma de precipitado. 2

3 Indique cuál o cuáles de las anteriores afirmaciones le parecen correctas, razonando adecuadamente sus respuestas. Una sal poco soluble AB en disolución acuosa presenta el siguiente equilibrio de disociación: AB (s) AB (aq) A + (aq) + B (aq) En este equilibrio se define la constante de equilibrio del producto de solubilidad como K ps = [A + ][B ] donde [A + ] = [B ] = [AB (aq)] = s es la solubilidad de la sal, es decir, la concentración de la disolución saturada. Por tanto, si [A + ][B ] = K ps : a) es falso, ya que al ser una sal poco soluble la concentración de la sal será pequeña. Aún cuando se alcance [A + ][B ] = K ps estará muy diluida. b) es correcta ya que en este instante se alcanza el producto de solubilidad y la disolución se hace saturada. c) es falsa. Para que la disolución se encontrara sobresaturada, [A + ][B ] > K ps y precipitaría el exceso de sal hasta alcanzarse el valor de K ps. 5. En una disolución acuosa de HNO 2 0,2 M, calcule: a) El grado de disociación del ácido. b) El ph de la disolución. Dato: K a = 4, El ácido nitroso es un ácido relativamente débil, por el valor que presenta su constante de acidez. Establecemos el equilibrio de disociación del ácido según la teoría de Brönsted-Lowry: HNO 2 + H 2 O NO 2 + H 3 O + c 0 0,2 0 0 c x x x x c eq 0,2 x x x donde c 0 son las concentraciones iniciales, c x las concentraciones que aparecen o desaparecen según la estequiometría y c eq las concentraciones que encontraremos en el equilibrio una vez disuelto el ácido. La constante de acidez para este ácido tiene la expresión: K a = [NO 2 ][H 3 O + ] [HNO 2 ] donde las concentraciones que aparecen son las del equilibrio. Por tanto: K a = x2 0,2 x = 4, Como la diferencia entre los órdenes de magnitud del ácido (0,2) y su K a (4, ) es tres o mayor podemos simplificar el denominador y despreciar la cantidad x frente a 0,2, con lo que 0,2 x 0,2 y: x 2 0,2 = 4, x = = 9,

4 Como llamamos x a [H 3 O + ]: [H 3 O + ] = 9, M ph = log[h 3 O + ] = 2,02 El grado de disociación, α, del ácido es la relación entre lo que se disocia ([NO 2 ]) y lo que inicialmente se tenía de dicho ácido ([HNO 2 ] i ), es decir, el cociente entre x y c 0 : α = x 9, = = 0,048 c 0 0,2 6. El producto de solubilidad del AgCl es 1, Calcule la solubilidad de esta sal: a) En agua pura. b) En una disolución 0,1 M de cloruro de sodio. Dado el valor del producto de solubilidad del AgCl podemos decir que el cloruro de plata es una sal muy insoluble. El equilibrio de solubilidad sería: AgCl (s) AgCl (aq) Ag + (aq) + Cl (aq) a) Si llamamos s a la solubilidad de dicha sal, la cantidad que se disuelva estará completamente disociada en sus iones y así: AgCl (s) Ag + + Cl s s y el producto de solubilidad es la constante de este equilibrio: K ps = [Ag + ][Cl ] = s s = s 2 1, = s 2 s = 1, = 1, M Por tanto la solubilidad del AgCl en agua pura es 1, M. b) Si la disolución del AgCl se realiza en una disolución 0,1 M de NaCl, debido a la presencia de un ion común (ion Cl ), y por efecto de él, el equilibrio de disociación del AgCl se encontrará desplazado hacia la izquierda (por el principio de Le Chatelier), disminuyendo por tanto la solubilidad del AgCl. Así: AgCl (s) Ag + + Cl s s + 0,1 donde ahora s es la nueva solubilidad del cloruro de plata. Al ser ya de por sí pequeña la solubilidad en agua pura ahora podemos, para simplificar los cálculos, despreciar s frente a 0,1 y considerar que s + 0,1 0,1, es decir, que la concentración de ion cloruro es prácticamente la aportada por el cloruro 4

5 de sodio. El producto de solubilidad, K ps = [Ag + ][Cl ] se tiene que seguir cumpliendo, y: 1, = s 0,1, con lo que s = 1, ,1 = 1, M Así, la solubilidad del AgCl en una disolución 0,1 M de NaCl desciende hasta un valor de 1, M. 5