j Unitat 5. Càlculs en les reaccions químiques. Estequiometria

Transcripción

1 QUÍMICA j Untat 5. Càlculs en les reaccons químques. Estequometra Actvtats 1. S tenm 3,5 mol de A, quants mols de C obtndrem segons la reaccó següent? 2 A 1 3 B 3 C A 1 3 B 3 C 3 mol C 3,5 mol A? 5 5,25 mol C 2 mol A 2. En la combustó de carbon en presènca d oxgen per donar dòxd de carbon segons la reaccó següent es produexen dues tones d aquest gas, causant, entre d altres, de l efecte d hvernacle. Quna quanttat de carbon ha reacconat? C (s) 1 O 2(g) CO 2(g) 1 kmol CO 2 1 kmol C 12 kg C 2000 kg CO 2??? 5 44 kg CO 2 1 kmol CO 2 1 kmol C 5 545,45 kg C 3. L etlè en presènca d hdrogen en determnades condcons es convertex en età segons la reaccó: C 2 H 4(g) 1 H 2(g) C 2 H 6(g) Quants ltres d hdrogen a 20 ºC Pa es ne cessten per reacconar amb 10 g d etlè? 1 mol etlè 1 mol H 2 10 g etlè?? 5 0,357 mol H 2 28 g etlè 1 mol etlè Aplcant PV 5 nrt ? V 5 0,357? 8,31? 293 V 5 8,7? m 3 5 8,7 L 4. Lebg, l an 1831, va dear un mètode per fer combustons de compostos orgàncs de manera controlada. Aquest mètode es basa a fer passar vapors orgàncs en presènca d òxd de coure servex per conèxer percentatges dels elements presents en mostres orgànques. En la reaccó amb l età tenm: C 2 H 6(g) 1 7 CuO (s) 2 CO 2(g) 1 3 H 2 O (g) 1 7 Cu (s) S es detecten 10 L de dòxd de carbon com a producte de la reaccó a 200 C Pa de pressó: a) Quna quanttat d età ha reacconant? Aplcant PV 5 nrt 10 L 5 0,010 m ? 0,010 1 n? 8,31? 473 n 5 0,305 mol CO 2 1 mol età 30 g età 0,305 mol CO 2?? 5 4,58 g età 2 mol CO 2 1 mol età b) Quna quanttat de carbon té aquesta mostra d età? 24 g C 4,58 g età? 5 3,66 g C 30 g età 5. La reaccó de formacó de l hexafluorur d osm és: F 2 1 Os OsF 6 a) Iguala la reaccó. 3 F 2 1 Os OsF 6 b) S posem 10 g de fluor 10 g d osm, qun és el reactu que reaccona totalment? 1 mol F 2 1 mol Os 190,2 g Os 10 g F 2??? 5 38 g F 2 3 mol F 2 1 mol Os 5 16,68 g Os No dsposem de 16,68 g Os; per tant, el que reaccona totalment són els 10 g de Os. c) Quna quanttat d hexafluorur es produex? 1 mol Os 1 mol OsF 6 10 g Os??? 190,2 g Os 1 mol Os 304,2 g OsF 6? 5 15,99 g OsF 6 1 mol OsF 6 6. El mneral més mportant del qual s obté mercur és el cnabr (HgS). Després de tractaments fscoquímcs ncals es fa reacconar amb l oxgen d un corrent d are a 600 ºC per obtenr el metall. S dsposem d 1 kg de cnabr amb una puresa del 70 % en HgS, quna quanttat de mercur podem obtenr? HgS 1 O 2 Hg 1 SO 2 70 g HgS 1 mol HgS g cnabr??? 100 g cnabr 232,59 g HgS 1 mol Hg 200,59 g Hg?? 5 603,7 g Hg 1 mol HgS 1 mol Hg 7. En la reaccó d obtencó del clorur de vnl a partr d etlè clor tenm un rendment del 75 %. S partm de 2 kg d etlè de clor en excés, quna quanttat de clorur de vnl obtndrem? C 2 H 4(g) 1 Cl 2(g) C 2 H 3 Cl (g) 1 HCl (g) 75 kg etlè 1 kmol etlè 2 kg gas??? 100 kg gas 28 kg etlè 1 kmol VC 62,45 kg VC?? 5 3,345 kg VC 1 kmol etlè 1 kmol VC 8. L àcd nítrc ataca l estan segons la reaccó: 4 HNO 3 1 Sn SnO NO H 2 O Es barregen 100 g d estan amb una puresa del 95 % amb 200 ml de dssolucó d àcd nítrc 1 M.

2 40 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE a) Qun reactu és el que no reaccona totalment? Quna quanttat en sobra? 4 HNO 3 1 Sn SnO NO H 2 O mn 5 mneral 95 g Sn 1 mol Sn 4 mol HNO g mn??? g mn 118,69 Sn 1 mol Sn 5 3,2 mol HNO 3 La quanttat d àcd nítrc que tenm és: 1 mol? 200 ml 5 0,2 mol HNO ml Per tant, en no tenr els 3,2 mols perquè reacconn els 100 g del mneral de mercur, aquest és el que no reaccona totalment. Només en reaccona: 1 mol Sn 118,69 g Sn 0,2 mol HNO 3?? 5 5,93 g Sn 4 mol HNO 3 1 mol Sn Sobren: 100 g de mneral 95/ g Sn 95 g Sn 2 5,95 g Sn 5 89 g Sn que sobren. Reacconen totalment els 0,2 mol de HNO 3. b) S el rendment és de 95 %, amb quna quanttat d òxd de ntrogen contamnaríem l atmosfera s el llencéssm? 4 mol NO 2 46 g NO 2 0,2 mol HNO 3??? 4 mol HNO 3 1 mol NO 2 95 g NO 2 reals? 5 8,74 g NO g NO 2 teòrcs 9. En un sulfur de plom, el sofre h és en una proporcó del 13,38 %. Quna és la fórmula empírca d aquest compost? 13,38 0,418 S: 5 0,418; , ,38 0,418 Pb: 5 0, ,2 0,418 Per tant, la fórmula empírca és PbS. 10. En la combustó d un gram d un hdrocarbur es produexen 3,14 g de dòxd de carbon. a) Quna és la fórmula empírca de l hdrocarbur? CH 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el carbon del dòxd de carbon derva de l hdrocarbur. 12 g C 3,14 g CO 2? 5 0,856 g C 44 g CO 2 1 g hdrocarbur 2 0,856 g C 5 0,144 g H 0,856 g C 0,0713 C: 5 0,0713; ,0713 0,144 g H 0,144 H: 5 0,144; ,0713 Per tant, la fórmula empírca és CH 2. b) S té una massa molecular de 42 g/mol, quna n és la fórmula molecular? MM (empírca)? n 5 MM 14? n 5 42 n 5 3 Fórmula molecular, C 3 H 6. c) Qun és el nom del compost que obeex a aquesta fórmula? Compostos possbles: propè, o cclopropà. Actvtats fnals 1. El 21 de setembre de 2001, a la planta de productes químcs d AZF stuada a poca dstànca de Toulouse, es va produr una explosó, provocada fonamentalment per la descomposcó de ntrat d amon segons la reaccó següent: NH 4 NO 3(s) N 2 O (g) 1 H 2 O (g) a) Iguala aquesta equacó. NH 4 NO 3(s) N 2 O (g) 1 2 H 2 O (g) b) S h hava emmagatzemats mol de ntrat, quants mols de monòxd de dntrogen(ii) d agua es van produr? 1 mol N 2 O mol NH 4 NO 3? mol N 2 O 1 mol NH 4 NO 3 2 mol H 2 O mol NH 4 NO 3? mol H 2 O 1 mol NH 4 NO 3 2. Malgrat que l alumn és un metall que no reaccona fàclment amb l oxgen, perquè es recobrex d una capa d òxd mpermeable que ho mpedex, en determnades condcons es produex la reaccó següent: 4 Al (s) 1 3 O 2(g) 2 Al 2 O 3(s) Calcula el nombre de mols d oxgen que es necessten per reacconar amb 2 mol d alumn? 3 mol O 2 2 mol Al? 5 1,5 mol O 2 4 mol Al 3. El zenc és un metall utltzat per fer objectes emmotllats, planxes, canonades, recpents, per cobrr teulades, per fer fotogravats, etc. Una mostra de 125 g de zenc metàl. lc es vaportza es crema amb excés d oxgen. Quants grams d òxd de zenc(ii) s obtenen? 2 Zn (s) 1 O 2(g) 2 ZnO (s) 1 mol Zn 2 mol ZnO 81,38 g ZnO 125 g Zn??? 5 65,38 g Zn 2 mol Zn 1 mol ZnO 5 155,6 g ZnO

3 QUÍMICA L età, C 2 H 6, és un compost molt utltzat com a combustble també en la síntes de plàstcs al tres productes orgàncs ndustrals. La seva reaccó amb l oxgen de l are forma dòxd de carbon agua. S dsposem de 10 mol d età, quants kg d oxgen es necessten per a la combustó total de 10 mol d età? C 2 H 6(g) 1 7/2 O 2(g) 2 CO 2(g) 1 3 H 2 O (l) 3,5 mol O 2 32 g O 2 1 kg O 2 10 mol C 2 H 6??? 5 1 mol C 2 H 6 1 mol O g O 2 5 1,12 kg O 2 5. Una manera ràpda fàcl d obtenr coure al laborator és amb sulfat de coure zenc segons l equacó: CuSO 4(aq) 1 Zn (s) ZnSO 4(aq) 1 Cu (s) A partr de 15,95 g de sulfat de coure zenc en excés, quants grams de coure es poden obtenr? 1 mol CuSO 4 1 mol Cu 15,95 g CuSO 4??? 159,5 g CuSO 4 1 mol CuSO 4 63,5 g Cu? 5 6,35 g Cu 1 mol Cu 6. El sulfur de ferro(ii) es produex per reaccó drecta dels seus elements, el sofre el ferro. S ds posem de 100 g de ferro sofre en excés, quants grams de sulfur de ferro(ii) n obtndrem, consderant que el rendment és el màxm possble? Fe 1 S FeS 1 mol Fe 1 mol FeS 87,85 g FeS 100 g Fe??? 5 55,85 g Fe 1 mol Fe 1 mol FeS 5 157,3 g FeS 7. El dbromur d etl és un producte que s addconava a les antgues gasolnes amb plom per facltar l evacuacó dels compostos de plom que es formaven. Es pot obtenr per reaccó drecta, segons s ndca en l equacó: CH 2 5 CH 2 1 Br 2 CH 2 Br 2 CH 2 Br S una petroquímca necessta una tona d aquest producte, quants metres cúbcs d etlè, en condcons normals, l calen? La reaccó és completa h ha excés de brom. C 2 H 4 1 Br 2 C 2 H 4 Br 2 1 mol C 2 H 4 Br 2 1 mol C 2 H g C 2 H 4 Br 2?? g C 2 H 4 Br 2 1 mol C 2 H 4 Br ,15 mol C 2 H 4 Ara h aplquem l equacó d estat dels gasos deals s sabem que en condcons normals p Pa T K Pa? V ,15 mol? 8,31 J/(K?mol)? 273 K V 5 119,25 m 3 d etlè 8. Un prmer pas per obtenr plom metàl. lc és transformar un compost de plom en PbO. En el cas del ntrat de plom(ii), el procés es fa escalfant-lo, ja que aleshores es descompon en dòxd de ntrogen, oxgen l òxd de plom(ii). a) Escru l equacó guala-la. 2 Pb(NO 3 ) 2 4 NO 2 1 O PbO b) Quants mols de PbO s obtndran a partr de la descomposcó total de 10 g de Pb(NO 3 ) 2? 1 mol Pb(NO 3 ) 2 2 mol PbO 10 g Pb(NO 3 ) 2?? 5 331g Pb(NO 3 ) 2 2 mol Pb(NO 3 ) 2 5 0,03 mol PbO 9. El sulfur de ferro que hem preparat en el problema 6, el podem utltzar per a la preparacó de sulfur d hdrogen. Dsposem de 157,40 g de FeS els fem reacconar amb àcd clorhídrc segons l equacó següent: FeS (s) 1 HCl (aq) FeCl 2(aq) 1 H 2 S (g) Quants grams de sulfur d hdrogen n obtndrem? FeS (s) 1 2 HCl (aq) FeCl 2 (aq) 1 H 2 S (g) 1 mol FeS 1 mol H 2 S 34 g H 2 S 157,40 g FeS??? 5 87,85 g FeS 1 mol FeS 1 mol H 2 S 5 60,92 g H 2 S 10. El magnes és un metall lleuger que, quan s escalfa, crema en l are amb una llum blanca ntensa, rca en rags ultravolats. Aquesta característca fa que s utltz en protècna. La reaccó de combustó es pot representar amb l equacó següent: Mg (s) 1 O 2(g) MgO (s) S tenm 20 g de magnes, quants grams de resdu blanc d òxd es formaran? Mg (s) 1 1/2 O 2 MgO (s) 1 mol Mg 1 mol MgO 40,3 g MgO 20 g Mg??? 5 24,3 g Mg 1 mol Mg 1 mol MgO 5 33,17 g MgO 11. El vanad, nom provnent de Vana-dís, deessa de la mtologa escandnava, va ser anomenat axí pel suec Sefström, però el seu descobrdor va ser l espanol Andrés Manuel del Río quan treballava en la mnera de Mèxc. Un dels compostos més sgnfcatus que forma aquest element és el penta òxd de dvanad, que es pot obtenr per reaccó drecta dels seus elements: vanad oxgen. a) Escru l equacó guala-la. 4 V 1 5 O 2 2 V 2 O 5 b) Quants grams de vanad poden reacconar amb 20 L d oxgen en condcons normals? Sabem que 1 mol en condcons normals (1 atm 0 ºC) ocupen 22,4 L, per tant: 1 mol O 2 4 mol V 50,94 g V 20 L O 2??? 5 36,39 g V 22,4 L O 2 5 mol O 2 1 mol V

4 42 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE 12. L acetlè és un gas ncolor tòxc que crema amb flama molt llumnosa, però és molt nestable en estat líqud molt explosu. Es descompon segons l equacó: C 2 H 2 2 C 1 H 2 Dsposem de 10 mol d acetlè. Quants ltres d hdrogen s obtndran a Pa 300 K s es des compon tot? 1 mol H 2 10 mol C 2 H 2? 5 10 mol H 2 1 mol C 2 H 2 H aplquem l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt Pa? V 5 10 mol? 8,31 J/(K? mol)? 300 K V 5 0,2461 m 3 H ,1 L H El magnes, a més de la reaccó amb l oxgen descrta en el problema 10, és també reactu s s escalfa en presènca de ntrogen. L equacó que reflectex aquesta reaccó és la següent: Mg (s) 1 N 2(g) Mg 3 N 2(s) a) Iguala l equacó. 3 Mg (s) 1 N 2(g) Mg 3 N 2(s) b) Quants grams de ntrur de magnes es formaran s reacconen totalment 3,25 g de magnes? 1 mol Mg 1 mol Mg 3 N 2 100, 9 g Mg 3 N 2 3,25 g Mg??? 5 24,3 g Mg 3 mol Mg 1 mol Mg 3 N 2 5 4,5 g Mg 3 N 2 c) Quantes molècules de ntrogen reacconaran amb els 3,25 g de magnes? 1 mol Mg 1 mol N 2 3,25 g Mg??? 24,3 g Mg 3 mol Mg 6,023? molècules? 5 2,69? molècules N 2 1 mol 14. La descomposcó de l agua oxgenada o peròxd d hdrogen, en determnades condcons, produex agua oxgen. Quants ltres d oxgen, a 400 ºC de temperatura a 2,2 atm de pressó, s obtndran a partr de la reaccó total de 300 g de H 2 O 2? 2 H 2 O 2 2 H 2 O 1 O 2 1 mol H 2 O 2 1 mol O g H 2 O 2?? 5 4,41 mol O 2 34 g H 2 O 2 2 mol H 2 O 2 Aplquem l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt 2,2 atm? V 5 4,41 mol? 0,082 atm? L/(K? mol)? 673 K V 5 110,6 L O El propà és un hdrocarbur molt utltzat com a combustble de calefaccons domèstques. La reac có que fa possble l obtencó d energa és la combustó amb l oxgen, que produex dòxd de carbon agua. S es mesclen 100 L de propà amb 100 L d oxgen, quants ltres h haurà al fnal de la reaccó? Es consderen tots els gasos en les matexes condcons de pressó temperatura. C 3 H O 2 3 CO H 2 O CI 100 L 100 L CR 20 L 100 L 60 L 80 L CF 80 L 0 L 60 L 80 L 1 L C 3 H L O 2? 5 20 L C 3 H 8 5 L O 2 Sumem els ltres totals que h haurà al fnal de la reaccó: L 16. El clorur de mercur(ii) es pot preparar per reaccó drecta dels seus elements. S en un recpent s ntroduexen 80 g de mercur 40 g de clor: a) Qun serà el reactu lmtant? Calculem qun serà el reactu lmtant: 1 mol Hg 1 mol Cl 2 70,9 g Cl 2 80 g Hg??? 5 200,59 g Hg 1 mol Hg 1 mol Cl ,28 g Cl 2 Com que tenm els 28,28 g de Cl 2, el reactu lmtant és el Hg. b) Quants grams de HgCl 2 es formaran? Hg 1 Cl 2 HgCl 2 CI 80 g 40 g CR 80 g 28,28 g 108,28 g CF 11,72 g 108,28 g Aplquem la lle de Lavoser a les condcons de reaccó: 80 g 1 28,28 g 5 108,28 g HgCl 2 c) Quantes molècules queden per reacconar? 1 mol Cl 2 6,023? molècules 11,72 g Cl 2?? 5 70,9 g Cl 2 1 mol 5 9,96? molècules Cl La reaccó de l amoníac amb oxgen, que forma mo nòxd de ntrogen agua, té lloc en estat gasós. S es partex d una mescla de 10 L d oxgen 3 L d amoníac, mesurats en les matexes condcons de pressó temperatura, calcula el volum de la mescla gasosa després de la reaccó, en les matexes condcons de pressó temperatura. 4 NH O 2 4 NO 1 6 H 2 O CI 3 L 10 L CR 3 L 3,75 L 3 L 4,5 L CF 6,25 L 3 L 4,5 L Per tant, el volum de la mescla gasosa després de la reaccó és: 6, ,5 5 13,75 L totals.

5 QUÍMICA En reacconar l òxd de vanad(ii) amb l òxd de ferro(iii) es formen òxd de vanad(v) òxd de fer ro(ii). a) Escru l equacó químca corresponent guala la reaccó. 2 VO 1 3 Fe 2 O 3 V 2 O FeO Calculem qun és el reactu lmtant: 1 mol Fe 2 O 3 2 mol VO 66,9 g VO 5,75 g Fe 2 O 3??? 5 159,7 g Fe 2 O 3 3 mol Fe 2 O 3 1 mol VO 5 1,61 g VO Per tant, el reactu lmtant és el Fe 2 O 3. b) Calcula la massa d òxd de vanad(v) que es pot obtenr a partr de 2,00 g d òxd de vana d(ii) 5,75 g d òxd de ferro(iii). Calculem els grams de V 2 O 5 que se n obtenen: 1 mol Fe 2 O 3 1 mol V 2 O 5 5,75 g Fe 2 O 3??? 159,7 g Fe 2 O 3 3 mol Fe 2 O 3 181,8 g V 2 O 5? 5 2,18 g V 2 O 5 1 mol V 2 O 5 Aleshores: 2 VO 1 3 Fe 2 O 3 V 2 O FeO CI 2 g 5,75 g CR 1,61 g 5,75 g CF 0,39 g 19. La plata metàl. lca s ennegrex ràpdament a l are en presènca de sulfur d hdrogen per la formacó de sulfur de plata. Aproftant aquesta reaccó químca, quna quanttat de sulfur de plata es podra obtenr a partr d una mescla de 0,960 g de plata, 0,140 g de sulfur d hdrogen 0,080 g d oxgen? Indca quna és la solucó correcta: a) 1,02 g d) 2,04 g b) 1,10 g e) 2,20 g c) 1,24 g f) 2,15 g Ara ja podem calcular la quanttat de sulfur d argent: 1 mol H 2 S 1 mol Ag 2 S 247,8 g Ag 2 S 0,140 g H 2 S??? 5 34 g H 2 S 1 mol H 2 S 1 mol Ag 2 S 5 1,02 g Ag 2 S Per tant, la solucó correcta és la a). 20. Un recpent de 20 dm 3 conté a 300 K una mescla de 8 g d oxgen, 1 g de butà 1 g d hel. En fer-h saltar una guspra elèctrca, la mescla reaccona es produex dòxd de carbon vapor d agua. Calcula la massa de dòxd de carbon obtnguda. C 4 H /2 O 2 4 CO H 2 O CI 1 g 8 g Calculem qun és el reactu lmtant: 1 mol C 4 H 10 6,5 mol O 2 32 g O 2 1 g C 4 H 10??? 5 3,59 g O 2 58 g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 1 mol O 2 Per tant, el reactu lmtant és el butà. Ara ja podem calcular la massa de CO 2 obtnguda: 1 mol C 4 H 10 4 mol CO 2 44 g CO 2 1g C 4 H 10??? 5 58 g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 1 mol CO 2 5 3,03 g CO El sulfur d hdrogen és un gas d olor molt desagradable (com d ous podrts). La seva reaccó amb el plom es resumex amb l equacó següent: H 2 S (g) 1 Pb (s) PbS (s) 1 H 2(g) S amb una mostra de 5 g que conté plom es formen 0,853 g de PbS, qun és el tant per cent d aquest metall en la mostra? 1 mol PbS 1 mol Pb 207,2 g Pb 0,853 g PbS??? 5 239,2 g PbS 1 mol PbS 1 mol Pb 5 0,7388 g Pb Calculem-ne el %: 0,7388 g PbS? ,78 % Pb de la mostra 5 g mostra CI 2 Ag 1 H 2 S 1 1/2 O 2 Ag 2 S 1 H 2 O 0,960 g 0,140 g 0,080 g 22. A partr de carbur de calc és molt fàcl obtenr acetlè, segons l equacó: Calculem qun és el reactu lmtant: 1 mol Ag 1 mol H 2 S 34 g H 2 S 0,96 g Ag??? 5 107,9 g Ag 2 mol Ag 1 mol H 2 S 5 0,15 g H 2 S No tenm prou H 2 S; per tant, Ag no és el reactu lmtant. 1 mol H 2 S 0,5 mol O 2 32 g O 2 0,140 g H 2 S??? 5 34 g H 2 S 1 mol H 2 S 1 mol O 2 5 0,07 g O 2 Tenm prou O 2 ; per tant, el reactu lmtant és el H 2 S. CaC 2(s) 1 2 H 2 O (l) Ca(OH) 2(s) 1 C 2 H 2(g) Calcula la massa d hdròxd de calc formada el volum d acetlè que s allbera, en condcons normals, a partr de 0,8 g d un carbur de calc amb un 90 % de puresa mol CaC 2 1 mol Ca(OH) 2 0,8 g CaC 2???? g CaC 2 1 mol CaC 2 74 g Ca(OH) 2? 5 0,83 g Ca(OH) 2 1 mol Ca(OH) mol CaC 2 1 mol C 2 H 2 22,4 L 0,8 g CaC 2???? g CaC 2 1 mol CaC 2 1 mol 5 0,25 L C 2 H 2

6 44 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE 23. Per combustó d 1 kg d una mescla de metà ntrogen, s obté 1 m 3 de dòxd de carbon, mesurat a la pressó d 1,01? 10 5 Pa a la temperatura de 27 ºC. Calcula el percentatge de metà en la mescla ncal. CH O 2 CO H 2 O Com que tot el CO 2 s obté del metà, podem calcular els mols de CO 2 aplcant l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt Pa? 1 m 3 5 n? 8,31 J/(K? mol)? 300 K n 5 40, 6 mol CO 2 Per tant: 1 mol CH 4 16 g CH 4 40,6 mol CO 2?? 5 649,6 g CH 4 1 mol CO 2 1 mol CH 4 649,6 g CH 4? ,96 % metà g total 24. Una mescla de magnes zenc té una massa total de 2,448 g, en reacconar amb àcd dluït, produex 1,248 dm 3 d hdrogen, mesurats a 20 ºC 9,76? 10 4 Pa. Calcula el percentatge de zenc en la mescla ncal. Mg 1 2 HCl MgCl 2 1 H 2 x x Zn 1 2 HCl ZnCl 2 1 H 2 H aplquem l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt. 9,76? 10 4 Pa? 1,248? m 3 5 n? 8,31 J/(K?mol)? 293 K n 5 0,05 mol H 2 Plantegem el següent sstema d equacons: x 1 5 2,448 u x 5 0,486 g Mg x 1 5 0,05 u 5 1,962 g Zn t 24,3 65,38 t Per tant, el percentatge de znc en la mescla ncal serà: 1,962? ,15 % 2, Dns d un recpent ntroduïm 30 cm 3 d una mescla d età etí 120 cm 3 d oxgen. Per mtjà d una guspra elèctrca, en provoquem la combustó. Des prés de condensar l agua separar-la, h queden 81 cm 3 en total de dòxd de carbon format oxgen sobrant. Calcula la composcó en volum de la mescla ncal. Escrvm les equacons del procés: C 2 H 6 1 7/2 O 2 2 CO H 2 O x 3,5 x 2 x C 2 H 2 1 5/2 O 2 2 CO 2 1 H 2 O 2,5 2 El resdu de CO 2 O 2 és de 81 cm 3. Plantegem el següent sstema d equacons: x x (2 x 1 2 ) 1 ( ,5 x 2 2,5 ) 5 81 t 1,5 x 1 0,5 5 39t El resolem n obtenm que la composcó de la mescla ncal és: x 5 24 cm 3 d età 5 6 cm 3 d etí t 26. Una mostra de 5,13 g de sulfat d amon mpur reac cona amb un excés d hdròxd de sod s obtenen 1,80 dm 3 d amoníac gas mesurats a 20 ºC 10 5 Pa, sulfat de sod agua. Calcula el percentatge en massa de sulfat d amon en la mostra analtzada. (NH 4 ) 2 SO NaOH 2 NH 3 1 Na 2 SO H 2 O Calculem els mols de NH 3(g) que n hem obtngut aplcant-h l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt Pa? 1,8? m 3 5 n? 8,31 J/(K?mol)? 293 K n 5 0,074 mol NH 3 1 mol (NH 4 ) 2 SO g (NH 4 ) 2 SO 4 0,074 mol NH 3?? 5 2 mol NH 3 1 mol (NH 4 ) 2 SO 4 5 4,884 g (NH 4 ) 2 SO 4 Per tant, el percentatge en massa del sulfat d amon és: 4,884 g (NH 4 ) 2 SO 4 pur? ,20 % 5,13 g (NH 4 ) 2 SO 4 mpur 27. Una mostra de 0,997 g d una mescla de carbonat de sod anhdre (sense agua de crstal. ltzacó) carbonat de potass anhdre es tracta amb un pett excés d àcd clorhídrc dluït. La dssolucó que en resulta s evapora fns que només h queden resdus sòlds que tenen una massa d 1,090 g. Calcula la composcó de la mostra ncal. Escrvm les equacons del procés: Na 2 CO HCl H 2 CO NaCl x K 2 CO HCl H 2 CO KCl L àcd carbònc es descompon en CO 2 H 2 O, de manera que s evaporen ens queda com a resdu una mescla de NaCl KCl. Plantegem el sstema d equacons següent: u u t x 1 5 0,997 x 2 1 2? M (NaCl) ? M (KCl) 5 1,090 M (Na 2 O 3 ) M(K 2 O 3 ) x 1 5 0,997 1,104 x 1 1, ,090 t Resolem el sstema n obtenm que: x 5 0,552 g Na 2 CO 3 5 0,445 g K 2 CO 3

7 QUÍMICA Per tant, la composcó ncal de la mostra ncal és: 0,552 g? ,37 % Na 2 CO 3 0,997 g 28. Un estudant prepara bromur d etl d acord amb l equacó següent: 3 C 2 H 5 OH (l) 1 PBr 3(l) 3 C 2 H 5 Br (l) 1 H 3 PO 3(s) Fa reacconar 24 g d alcohol amb 59 g de trbromur de fòsfor. Indca el rendment obtngut s l estu dant només obté 36 g de bromur d etl. 3 C 2 H 5 OH 1 PBr 3 3 C 2 H 5 Br 1 H 3 PO 3 Prmerament hem d esbrnar qun és el reactu lmtant: 1 mol PBr 3 3 mol C 2 H 5 OH 59 g PBr 3??? 271 g PBr 3 1 mol PBr 3 46 g C 2 H 5 OH? 5 30,04 g C 2 H 5 OH 1 mol C 2 H 5 OH No tenm prou alcohol, per tant tot el C 2 H 5 OH reaccona, que és en aquest cas el reactu lmtant: 1 mol C 2 H 5 OH 3 mol C 2 H 5 Br 24 g C 2 H 5 OH??? 46 g C 2 H 5 OH 3 mol C 2 H 5 OH 109 g C 2 H 5 Br? 5 56,87 g C 2 H 5 Br 1 mol C 2 H 5 Br Per tant, el rendment és: 36 g? ,3 % 56,87 g 29. La prncpal mena de zenc és el sulfur de zenc. La mena se separa de la ganga del mneral per un procés anomenat flotacó. Després, s escalfa a l a re en un procés anomenat torrefaccó s obté òxd de zenc segons l equacó: 2 Zn (s) 1 3 O 2(g) 2 ZnO (s) 1 2 SO 2(g) L òxd es tracta després amb àcd sulfúrc dluït: ZnO (s) 1 H 2 SO 4(aq) ZnSO 4(aq) 1 H 2 O (l) el ZnO passa també a ZnSO 4. Ara, la solucó només conté ZnSO 4. Fnalment, es fa passar a través d un corrent elèctrc per obtenr el metall electrolítcament. La reac có és: 2 ZnSO 4(aq) 1 2 H 2 O (l) 2 Zn (s) 1 2 H 2 SO 4(aq) 1 O 2(g) Quna massa de zenc s obté a partr d un mneral que conté 100 kg de ZnS s el procés de torrefaccó té un rendment del 91 % el d electròls del 98 %? Indca quna és la solucó correcta: a) 39,9 kg d) 72,3 kg b) 48,2 kg e) 89,9 kg c) 59,9 kg f) 24,1 kg ZnS (s) 1 3/2 O 2(g) ZnO (s) 1 SO 2(g) ZnO (s) 1 H 2 SO 4(aq) ZnSO 4(aq) 1 H 2 O (l) ZnSO 4(aq) 1 H 2 O (l) Zn (s) 1 H 2 SO 4(aq) 1 1/2 O 2(g) El procés és mol a mol: 1 mol ZnS reaccona dóna 1 mol de ZnSO 4. El procés electrolítc també és mol a mol. Per tant: 91 1 mol ZnS 1 mol Zn g ZnS???? ,4 g ZnS 1 mol ZnS 65,4 g Zn 98?? ,6 g Zn 1 mol Zn 100 Per tant, la resposta correcta és 59,9 kg de Zn. Que correspon a l apartat c). 30. L alumn és un metall cada vegada més utltzat en la conservacó d alments: l anomenat paper d alumn, o ncorrectament paper de plata. Una làmna d alumn reaccona amb salfumant (dssolucó d àcd clorhídrc) s obtenen 500 ml d hdrogen que exercexen una pressó de 730 mmhg a la temperatura de 20 ºC. Quna és la pèrdua de pes de la làmna? Indca quna és la solucó cor recta. a) 0,54 g d) 0,43 g b) 0,32 g e) 0,36 g c) 0,38 g f) 0,61 g Al 1 3 HCl AlCl 3 1 3/2 H 2 H aplquem l equacó d estat dels gasos deals per saber el nombre de mol que n hem obtngut: pv 5 nrt. 730 atm? 0,5 L 5 n? 0,082 atm?l/(k?mol)? 293 K 760 n 5 0,02 mol H 2 Per factors de conversó: 1 mol Al 27 g Al 0,02 mol H 2?? 5 0,36 g Al 1,5 mol H 2 1 mol Al Per tant, la resposta correcta és la e). 31. La fosfna, PH 3(g), reaccona amb oxgen s obté àcd fosfòrc (o ortofosfòrc). L àcd fosfòrc obtngut a partr de 40 dm 3 de fosfna, a 298 K 0,93? 10 5 Pa, es dssol en agua s obtenen 3 dm 3 de dssolucó de denstat kg?m 23. Calcula la composcó de la dssolucó obtnguda expressa el resultat en: PH O 2 H 3 PO 4 Prmerament hem de calcular el nombre de mol de H 3 PO 4 obtngut: pv 5 nrt 0,93? 10 5 Pa? 40? m 3 5 n? 8,31 J/(K?mol)? 298 K n 5 1,5 mol PH 3 Com que la reaccó és mol a mol, hem obtngut 1,5 mol H 3 PO 4. Per tant, ara ja podem calcular la composcó de la dssolucó de H 3 PO 4 obtnguda:

8 46 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE a) mol?dm 23 1,5 mol 5 0,5 M 3 dm 3 b) tant per cent en massa 1,5 mol H 3 PO 4 98 g H 3 PO 4 1 dm 3 dssolucó??? dm 3 dssolucó 1 mol H 3 PO 4 1,035 g dssolucó 5 4,73 % c) mol?kg 21 (molaltat) 98 g H 3 PO 4 1,5 mol H 3 PO 4? g H 3 PO 4 1 mol H 3 PO g 3 dm 3 dssolucó? g dssolucó 1 dm 3 H aplquem la defncó de molaltat: 1,5 mol H 3 PO 4 m 5 5 0,507 (3, ,147) kg dssolvent 32. Molts dervats clorats d hdrocarburs tenen una gran aplcacó tècnca, com ara l 1,2-dcloroetà, que és un dssolvent molt emprat. S obté ndustralment a partr d etlè per addcó de clor. Tenm una mescla gasosa d etlè clor a la pressó total de 600 mmhg a la temperatura adequada compostos que acceleren la reaccó. Es produex 1,2-dcloroetà gas amb un rendment del 100 %. CH 2 5 CH 2(g) 1 Cl 2(g) ClH 2 C 2 CH 2 Cl (g) Quna és la relacó molar entre els gasos de la mescla ncal, s un cop acabada la reaccó s obté una nova mescla gasosa en les matexes condcons de temperatura volum ncals, però a la pressó total de 400 mmhg? Dgues quna és la solucó correcta: a) La mescla ncal és equmolar. b) Les dues substànces estan ncalment en una proporcó molar de 2 : 1. c) Les dues substànces estan ncalment en una proporcó molar de 3 : 1. d) Les dues substànces estan en una proporcó molar de 5 : 1. e) No es pot saber la relacó ncal perquè la reaccó és total. C 2 H 4(g) 1 Cl 2(g) C 2 H 4 Cl 2(g) CI x CR x x x CF 2 x x A l nc de la reaccó tenm x 1 mol de gas, mentre que al fnal en tenm solament. S h aplquem l equacó d estat dels gasos deals plantegem un sstema d equacons podrem esbrnar quna és la relacó molar a la mescla ncal. Hem de tenr en compte que les condcons de temperatura volum ncals són les matexes que les fnals. 600? V 5 (x 1 )? R? T u 760 u 600 x 1 x 5 1, u 400 t? V 5? R? T u 760 t x 5 0,5 5 2 t x Per tant, la solucó correcta és la b) ml d una dssolucó de clorat de sod són evaporats fns que només en queden resdus sòlds. S es contnua escalfant la sal seca, es descompon en clorur de sod (sòld) oxgen. S obtenen 2,24 dm 3 d oxgen, mesurats a 300 K 10 5 Pa. Calcula quna és la concentracó de la dssolu có de partda. 2 NaClO 3 2 NaCl 1 3 O 2 Calculem el nombre de mols de O 2 que s obtenen a partr de l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 nrt 10 5 atm? 2,24 L 5 n? 0,082 atm? L/(K?mol)? 300 K n 5 0,09 mol O 2 Per estequometra: 2 mol NaClO 3 0,09 mol O 2? 5 0,06 mol NaClO 3 3 mol O 2 La concentracó ncal, per tant, és: 0,06 mol NaClO 3 5 0,2 M 0,3 L dssolucó 34. Tenm una mostra sòlda que és una mescla de Ca(HCO 3 ) 2, CaCO 3 CaO. En escalfar-ne exactament 100 g, els dos prmers compostos es descomponen, s obtenen 2,16 g de H 2 O 15,84 g de CO 2. Les equacons de descomposcó són les següents: Ca(HCO 3 ) 2(s) CaO (s) 1 H 2 O (g) 1 2 CO 2(g) CaCO 3(s) CaO (s) 1 CO 2(g) Determna quna de les respostes següents és el percentatge en massa de CaO en la mescla ncal. a) 44,5 % d) 0,68 % b) 19,5 % e) 68,5 % c) 82 % f) 51,9 % S observem les equacons, veurem que tota l agua prové de la prmera reaccó: Ca(HCO 3 ) 2(s) CaO (s) 1 H 2 O (g) 1 2 CO 2(g) Per tant, per estequometra tenm: 1 mol H 2 O 1 mol Ca(HCO 3 ) 2 2,16 g H 2 O??? 18 g H 2 O 1 mol H 2 O 162 g Ca(HCO 3 ) 2? 5 19,44 g Ca(HCO 3 ) 2 1 mol Ca(HCO 3 ) 2

9 QUÍMICA En canv, el CO 2 prové de les dues reaccons següents: (1) Ca(HCO 3 ) 2(s) CaO (s) 1 H 2 O (g) 1 2 CO 2(g) (2) CaCO 3(s) CaO (s) 1 CO 2(g) Per estequometra podem saber quna quanttat de CO 2 prové de l equacó 1: 1 mol H 2 O 1 mol Ca(HCO 3 ) 2 2 mol CO 2 2,16 g H 2 O???? 18 g H 2 O 1 mol H 2 O 1 mol Ca(HCO 3 ) 2 44 g CO 2? 5 10,56 mol CO 2 1 mol CO 2 Com que hem obtngut 15,84 g de CO 2 totals: 15,84 g CO ,56 g CO 2 (equacó 1) 5 5 5,28 g CO 2 (equacó 2) Per estequometra la quanttat de CaCO 3 de la mescla ncal: 1 mol CO 2 1 mol CaCO g CaCO 3 5,28 g CO 2??? 5 44 g CO 2 1 mol CO 2 1 mol CaCO g CaCO 3 Com que teníem 100 g de mescla ncal: 100 g total 2 19,44 g Ca(HCO 3 ) g CaCO ,56 g CaO ncals Per tant, el percentatge en massa de CaO és del 68,56 % la resposta correcta és la e). 35. En un recpent tancat h ha una mescla d oxgen d hdrogen a 4,5? 10 5 Pa a 300 K. S h fa saltar una guspra, que provoca la reaccó. La mescla de gasos que en resulta, vapor d agua oxgen, fa una pressó de 6? 10 5 Pa a 500 K. Determna la composcó de la mescla ncal. 2 H 2 1 O 2 2 H 2 O CI x CR x x/2 x CF ( 2 x/2) x Prmer calculem el nombre de mols de la mescla ncal, aplcant-h l equacó d estat dels gasos deals: pv 5 n R T 4,5? 10 5 Pa? m 3 5 n? 8,31 J/(K?mol)? 300 K n 5 0,18 mol I de la mescla fnal: pv 5 n R T 6? 10 5 Pa? m 3 5 n? 8,31 J/(K?mol)? 500 K n 5 0,144 mol Aplquem el sstema d equacons següent: x 1 5 0,18 u x 1 5 0,18 x 5 0,072 mol H 2 x x 5 0,144 x ,288 u 5 0,108 mol O 2 2 t t Per tant, la composcó de la mescla ncal és: 0,072? % H 2 0,18 0,108? % O 2 0, Una mostra de 0,560 g d una mescla de bromur de potass bromur de sod es dssol en agua. En afegr-h una dssolucó de ntrat de plata, s obté un precptat de 0,970 g de bromur de plata. Calcula els grams de bromur de potass que h hava en la mescla ncal. Les dues reaccons que es produexen són: KBr 1 AgNO 3 KNO 3 1 AgBr NaBr 1 AgNO 3 NaNO 3 1 AgBr Anomenem x 5 g KBr ncals 5 g NaBr ncals. Podem plantejar el sstema d equacons següent: x 1 5 0,560 x? M (AgBr) 1 5? M (AgBr) 5 0,970 M (KBr) M (NaBr) x 1 5 0,560 x 5 0,210 1,579 x 1 1, ,970 t 5 0,350 t En la mescla ncal h hava 0,21 g de KBr 0,35 g de NaBr. 37. El BaO 2 es descompon per escalfament segons l equacó següent: 2 BaO 2(s) 2 BaO (s) 1 O 2(g) D altra banda, l azdur de sod, NaN 3, desprèn N 2(g) mtjançant la seva descomposcó tèrmca contro lada segons l equacó: 2 NaN 3(s) 2 Na (s) 1 3 N 2(g) S una càpsula espacal de 10 m 3 vol crear una atmosfera artfcal, a 25 ºC 1 atm, de les matexes característques de l are (79 % en N 2 21 % en O 2 en volum), quants grams de BaO 2 per gram de NaN 3 es necesstaren? Assenala la resposta correcta: a) 0,80 d) 1,38 b) 2,08 e) 3,76 c) 0,70 f) 6,21 Prmer calculem quants mol de N 2 O 2 necesstem per crear l atmosfera artfcal: 79 L N 2 N 2 : L? L N L are pv 5 nrt 1 atm? 7900 L 5 n? 0,082 atm? L/(K?mol)?298 K n 5 323,3 mol N 2 21 L O 2 O 2 : L? L O L are u u t

10 48 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE pv 5 nrt 1 atm? 2100 L 5 n? 0,082 atm?l/(k?mol)? 298 K n 5 85,9 mol O 2 Ara podem calcular els grams de BaO 2 NaN 3 que necesstem: 2 mol BaO 2 169,3 g BaO 2 85,9 mol O 2?? ,7 g BaO 2 1 mol O 2 1 mol BaO 2 2 mol NaN 3 65 g NaN 3 323,3 mol N 2?? ,7 g NaN 3 3 mol N 2 1 mol NaN 3 Per tant, la quanttat de BaO 2 que necesstem per gram de NaN 3 és: ,7 g BaO 2 5 2, ,7 g NaN 3 La resposta correcta és la b). 38. La gravmetra és un mètode analítc que mesura la quanttat d una substànca determnada pesant un compost nsoluble d estequometra ben defnda. Es pot emprar per a la determnacó d halurs. Una mostra de 17,7 g conté bromur de rubd bromur de ces. El brom total es determna gravmètrcament per reaccó dels compostos de la barreja amb ntrat de plata. S obtenen 18,90 g de bromur de plata. Qun és el percentatge de RbBr en la mescla? Indca la resposta correcta. a) 33,1 % d) 53,3 % b) 46,7 % e) 73,3 % c) 27,8 % f) 64,8 % Les reaccons que es produexen són les següents: RbBr 1 AgNO 3 AgBr 1 RbNO 3 CsBr 1 AgNO 3 AgBr 1 CsNO 3 Defnm x 5 grams de RbBr ncals 5 grams CsBr ncals. Podem plantejar el sstema d equacons següents: x ,7 u x 18, u M (RbBr) M (CsBr) M (AgBr) t x ,7 u x 5 12,97 x 18, u 5 4,73 t 165,5 212,9 187,9 t Per tant, el percentatge de RbBr en la mescla és: 12,97 g RbBr? ,3 % 17,7 g mostra I la resposta correcta és la e). 39. Calcula la fórmula empírca d un òxd de fòsfor que conté el 56,3 % d oxgen. P x O 56,3 3, O: 5 3,52 5 2, ,41 43,7 1, P: 5 1, ,9 1,41 P 2 O 5 pentòxd de dfosfor. 40. Un òxd de ferro té un 69,94 % en massa de ferro. Calcula la fórmula empírca de l òxd. Fe x O 30,06 1, O: 5 1,88 5 1, ,25 69,94 1, Fe: 5 1, ,8 1,25 Fe 2 O 3 òxd de ferro(iii). 41. Una mostra de 2,000 g d un compost orgànc té 1,548 g de carbon, 0,150 g d hdrogen 0,301 g de ntrogen. Calcula n la fórmula empírca. C x H N z 1,548 0,129 C: 5 0, ,0215 0,150 0,150 H: 5 0, ,0215 0,301 0,0215 N: 5 0, ,0215 C 6 H 7 N anlna 42. En analtzar una mostra de ncotna, s observa que conté 74,0 % en massa de carbon, 8,65 % d hdrogen 17,3 % de ntrogen. Calcula la fórmula empírca del compost. C x H N z 74 6,17 C: 5 6, ,236 8,65 8,65 H: 5 8, ,236 17,3 1,236 N: 5 1, ,236 C 5 H 7 N fórmula empírca de la ncotna. 43. El medcament anomenat L-dopamna s utltza per al tractament de la malalta de Parknson de l encefalts letàrgca. Una mostra d un gram d aquest medcament conté 0,5482 g de carbon, 0,0562 g d hdrogen, 0,0710 g de ntrogen la resta d oxgen. Determna la fórmula empírca de la L-dopamna. C x H N z O w 0, ,0457 C: 5 0, ,071? ,0562 0,0562 H: 5 0, ,071? 10 23

11 QUÍMICA ,0710 5,071? N: 5 5,071? ,071? ,3246 0,0203 O: 5 0, ,071? C 9 H 11 NO 4 fórmula empírca de la L-dopamna 44. Un clorur de mercur sòld conté un 84,97 % de mercur. En estat de vapor, 1 g d aquest compost ocupa 81,5 cm 3 a 450 K 10 5 Pa. Calcula n la fórmula empírca la fórmula molecular. Hg x Cl 84,97 0,424 Hg: 5 0, ,6 0,424 15,03 0,424 Cl: 5 0, ,45 0,424 Per tant, la fórmula empírca del compost és HgCl. Calculem la massa molecular del compost a partr de l equacó d estat dels gasos deals pv 5 nrt atm? 0,0815 L 5? 0,082 atm?l/(k?mol)? 450 K M M 5 452,76 g/mol 236,05? n 5 452,76 n 5 1,918 > 2 Per tant, la fórmula molecular és: Hg 2 Cl Es crema una mostra de 0,210 g d un hdrocarbur gasós se n obtenen 0,660 g de CO 2. Calcula n la fórmula empírca la fórmula molecular, s en condcons normals té una denstat d 1,87 g?dm 23. C x H 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el C ncal es troba a CO 2 tot el H, en el H 2 O. Per tant: 12 g C 0,660 g CO 2? 5 0,18 g C 44 g CO 2 0,210 g total 2 0,18 g C 5 0,03 g H Per tant, la fórmula empírca és CH 2. En calculem ara la massa molecular: 1,87 g 22,4 dm 3? 5 42 g/mol 1 dm 3 1 mol 14? n 5 42 n 5 3 Per tant, la fórmula molecular és C 3 H Un pestcda clorat conté carbon, hdrogen clor. Una mostra de 0,593 g d aquest compost es crema en un excés d oxgen se n obtenen 1,063 g de CO 2(g) 0,145 g de H 2 O. A 250 ºC 755 mmhg una mostra vaportzada del pestcda té una denstat de 3,405 g?dm 23. Quna és la fórmula molecular del pestcda? Indca la resposta correcta: a) C 3 H 4 Cl 3 d) C 5 H 16 Cl 2 b) C 4 H 2 Cl 3 e) C 6 H 4 Cl 2 c) C 3 H 2 Cl f) C 5 H 8 Cl C x H Cl z 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el C ncal es troba a CO 2 tot el H, en el H 2 O. Per tant: 12 g C 1,063 g CO 2? 5 0,29 g C 44 g CO 2 2 g H 0,145 g H 2 O? 5 0,016 g H 18 g H 2 O 0,593 g total 2 0,29 g C 2 0,016 g H 5 0,287 g Cl 0,29 0,024 C: 5 0, ,08? ,016 0,016 H: 5 0, ,08? ,287 8,08? Cl: 5 8,08? ,5 8,08? Per tant, la fórmula empírca és C 3 H 2 Cl. Calculem la massa molecular del compost a partr de l equacó d estat dels gasos deals pv 5 nrt ,405 atm? 1 L 5? 0,082 atm?l/(k?mol)? 523 K 760 M M g/mol 73,5? n n 5 2 Per tant, la fórmula molecular és C 6 H 4 Cl 2 la resposta correcta és la e). 47. L àcd benzoc les seves sals s empren com a addtus almentars conservadors en begudes refrescants, caramels, xclets, etc. La combustó de 3,66 mg d àcd benzoc produex 9,24 mg de dòxd de carbon 1,62 mg d agua. La seva massa molar és de 122 g?mol 21. Calcula n la fórmula molecular. C x H O z 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el C ncal es troba a CO 2 tot el H en el H 2 O. Per tant: 12 g C 9,24? g CO 2? 5 2,52? g C 44 g CO 2 2 g H 1,62? g H 2 O? 5 1,8? g H 18 g H 2 O 3,66 mg total 2 2,52 mg C 2 0,18 mg H 5 5 0,96 mg O 5 9,6? g O 2,52? ,1? C: 5 2,1? , ? ,8? ,8? H: 5 1,8? ? 10 25

12 50 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE 9,6? ? O: 5 6? ? Per tant, la fórmula empírca és C 7 H 6 O ? n n 5 1 Per tant, la fórmula molecular és C 7 H 6 O Un compost orgànc conté carbon, hdrogen clor. Amb la combustó d 1,5 g del compost s obtenen 1,041 dm 3 de dòxd de carbon en condcons normals 1,047 g d agua. En estat gasós, 1,29 g del compost ocupen un volum de 500 cm 3 a 41 ºC 1,03 atm. Calcula la fórmula molecular del compost analtzat. C x H Cl z 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el C ncal es troba a CO 2 tot el H en el H 2 O. Per tant: 1 mol 44 g CO 2 1,041 L?? 5 2,045 g CO 2 22,4 L 1 mol CO 2 12 g C 2,045 g CO 2? 5 0,558 g C 44 g CO 2 2 g H 1,047 g H 2 O? 5 0,116 g H 18 g H 2 O 1,5 g total 2 0,558 g C 2 0,116 g H 5 0,826 g Cl 0,558 0,046 C: 5 0, ,023 0,116 0,116 H: 5 0, ,023 0,826 0,023 Cl: 5 0, ,5 0,023 Per tant, la fórmula empírca és C 2 H 5 Cl. Calculem la massa molecular del compost a partr de l equacó d estat dels gasos deals pv 5 nrt. 1,29 1,03 atm? 0,5 L 5? 0,082 atm?l/(k?mol)? 314 K M M 5 64,5 g/mol 64,5? n 5 64,5 n 5 1 Per tant, la fórmula molecular és C 2 H 5 Cl. Un possble compost és el clorur d etl CH 3 CH 2 Cl. 49. L hemocanna és un pgment resprator amb qua tre àtoms de coure que actua com a transportador d oxgen en els artròpodes els mol. luscs. S l anàls del pgment natural nforma que conté un 0,2 % de coure, quna és la massa molecular aproxmada de l hemocanna? Indca la resposta correcta. a) d) b) e) c) f) S tenm en compte que la massa atòmca del Cu és 63,55 u que h ha un 0,2% de Cu en l hemocanna obtenm que la massa molecular és de g/mol, per tant la resposta correcta és, s aproxmem, la a). 63,55 g Cu 100 g?? g/mol 0,2 g Cu 50. Per reaccó entre òxd de manganès(iv) àcd clor hídrc es desprèn un gas, la denstat del qual és 3,167 g?dm 23, mesurada en condcons normals, també s obté clorur de manganès(ii) agua. a) Determna la massa molar del gas dentfca l. Aplcant l equacó dels gasos tenm: pv 5 nrt pv 5 (m/m) RT p 5 (d/m) RT M és la massa molecular del gas. En aquest cas: 1 atm 5 (3,167/M) 0,082? 273 M 5 70,9 g/mol Es tracta, doncs, del gas clor. b) Ajusta convenentment la reaccó que té lloc. MnO HCl MnCl H 2 O 1 Cl 2 c) S la reaccó s esdevé a 25 ºC 1 atm, troba el volum de gas que s obté a partr de 17,4 g de l òxd de manganès(iv). 1 mol MnO 2 1 mol Cl 2 17,4 g MnO 2 5 0,2 mol Cl 2 86,94 g MnO 2 1 mol MnO 2 Aplcant l equacó dels gasos tenm: pv 5 nrt 1? V 5 0,2? 0,082? 298 V 5 4,89 L Cl 2 Dades: masses atòmques: H 5 1; O 5 16; Cl 5 35,45; Mn 5 54, Una mostra d 1,5 g d un alatge de Zn Al que conté un 40 % en massa de zenc es tracta amb un excés d àcd sulfúrc fns a la seva dssolucó completa se n obté un desprenment gasós d hdrogen. a) Calcula la fraccó molar de zenc alumn en la mostra. 40 g Zn 1 mol Zn 1,5 g alatge?? g alatge 65,4 g Zn 5 9,17? mol Zn 60 g Al 1 mol Al 1,5 g alatge?? 5 0,033 mol Al 100 g alatge 27 g Al

13 QUÍMICA ,17? mol Zn 1 0,033 mol Al 5 0,0425 mol totals 9,17? mol Zn x (Zn) 5 5 0,22 0,0425 mols totals 0,033 mol Zn x (Al) 5 5 0,78 0,0425 mols totals b) Escru les reaccons que tenen lloc. Zn 1 H 2 SO 4 ZnSO 4 1 H 2 2 Al 1 3 H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) H 2 c) Determna el volum d hdrogen que es desprèn, mesurat en condcons normals. Aproftant les nformacons dels apartats anterors tenm: 1 mol H 2 9,17? mol Zn? 5 9,17? mol H 2 1 mol Zn 3 mol H 2 0,033 mol Al? 5 0,05 mol H 2 2 mol Al S sumem els mols de H 2 tenm: 9,17? mol H 2 1 0,05 mol H 2 5 0,05917 mol H 2 En condcons normals (1 atm 0 ºC): 22,4 L H 2 0,05917 mol H 2? 5 1,325 L H 2 1 mol H 2 Dades: masses atòmques: H 5 1; O 5 16; Al 5 27; S 5 32; Zn 5 65,4 52. Es crema una mostra de 0,876 g d un compost orgànc que conté carbon, hdrogen oxgen, se n obtenen 1,76 g de dòxd de carbon 0,72 g d agua. a) Determna la massa d oxgen que h ha en la mostra. CHO 1 O 2 CO 2 1 H 2 O Tot el carbon del dòxd de carbon derva del compost orgànc. Tot l hdrogen de l agua derva del compost orgànc. 12 g C 1,76 g CO 2? 5 0,48 g C 44 g CO 2 2 g H 0,72 g H 2 O? 5 0,08 g H 18 g H 2 O 0,876 g compost orgànc 2 0,48 g C 2 0,08 g H 5 5 0,316 g O b) Troba la fórmula empírca del compost. 0,48 g C 0,04 C: 5 0,04; , ,08 g H 0,08 H: 5 0,08; , ,316 g O 0,01975 O: 5 0,01975; ,01975 Fórmula empírca C 2 H 4 O c) El compost en qüestó és un àcd orgànc. Justfca de qun àcd es tracta escru-ne la fór mula. En ser un àcd orgànc ha de tenr almens dos oxígens; per tant, la fórmula prevsble sera: C 4 H 8 O 2 Àcd butanoc Dades: masses atòmques: H 5 1; C 5 12; O 5 16 Qumtest 1. El ferro reaccona amb el HCl segons la reaccó: Fe 1 HCl FeCl 3 1 H 2 S tenm 10 g de Fe, quants mols d hdrogen s obtenen? a) 0,2686 mol b) 0,5371 mol c) 0,1 mol d) 0,1790 mol a) 0,2686 mol 2. S dsposem de 2 mols d oxgen 5 mols d hdrogen, quants mols d agua en podem obtenr? a) 7 mol b) 5 mol c) 2 mol d) 4 mol d) 4 mol 3. En la reaccó de combustó del butà, es formen 10 L de dòxd de carbon a 20 ºC Pa. Quna massa de combustble ha cremat? a) 5,1 g b) 50 g c) 5,96 g d) 2,5 g c) 5,96 g 4. L aerosl és un producte obtngut per pròls que es consdera una nanopartícula. La seva composcó químca és SO 2 en un 99 %. Per tal d esbrnar les mpureses d un aerosl determnat es fa reacconar amb àcd fluorhídrc s obté tetrafluorur de slc agua. S en aquesta reaccó hem gastat 0,1 g de l àcd, quna quanttat h hava d aerosl? a) 75,13 mg

14 52 05 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L ALUMNE b) 52,55 mg c) 75,88 mg d) 100 mg c) 75,88 mg 5. Per analtzar una prta torrem en presènca d are 100 g del mneral n obtenm 80 g de dòxd de sofre. Quna és la puresa en FeS 2 d aquesta prta? La reaccó que es produex és: FeS 2 1 O 2 Fe 2 O 3 1 SO 2 a) 80 % b) 92,5 % c) 82,4 % d) 74,9 % d) 74,9 % 6. El procés Solva per a l obtencó de carbonat de sod és un esquema complcat de reaccons en què s usen com a prmeres matères NaCl CaCO 3, s obtenen com a productes Na 2 CO 3 CaCl 2. El conjunt del procés es pot representar mtjançant la reaccó global següent: NaCl 1 CaCO 3 Na 2 CO 3 1 CaCl 2 S aquest procés té un rendment del 73 % volem obtenr 1 tona de carbonat de sod, quna quanttat de sal (clorur de sod) es necessta? a) 1,10 tones b) 1,51 tones c) 0,75 tones d) 0,55 tones b) 1,51 tones 7. Un qulogram d un mescla de gasos conté majortàrament etlè. Per tal d aproftar aquest gas per a la produccó de clorur de vnl es fa reacconar amb clor. Com a subproducte s obté HCl. S n obtenm 2,1 kg de clorur de vnl, qun és el percentatge d etlè en la mescla ncal? a) 80,85 % b) 91,51 % c) 82,4 % d) 94,15 % d) 94,15 % 8. En l anàls de la fava de cacau, que posterorment s utltza per a la produccó de xocolata, aparex una molècula determnada. 2 g d aquesta molècula, aïllada convenentment, se sotmeten a un procés de combustó obtenm 5,416 g de dòxd de carbon 2,49 g d agua. De quna molècula es tracta? a) octanal b) cclooctà c) 3-octanona d) 1-octanol d) 1-octanol