QUÍMICA 2n ACTIVITATS COMPLEMENTÀRIES P.A.U. ESTEQUIOMETRIA

Transcripción

1 SALS HIDRATADES I DISSOLUCIONS 1. El sulfat de zinc es pot utilitzar com a suplement diari en els casos en què hi ha insuficiència de zinc. Aquest compost cristal litza com a sal hidratada i es dissol fàcilment en aigua. Per a conèixer la quantitat d'aigua de cristal lització s escalfaren 3,72 g de sulfat de zinc hidratat fins a obtenir una massa constant. La mostra de la sal anhidra tenia una massa de 2,09 g de sulfat de zinc pur. Determina: a) Mols de sulfat de zinc en els 2,09 g. b) Mols d'aigua eliminades en escalfar. c) Quin és el valor d X en la fórmula ZnSO 4 XH 2 O? d) Quants mols de sulfat de zinc hidratat són necessaris per a ingerir 15 mg de zinc pur al dia? e) Si prenguérem el sulfat de zinc amb una dosi beguda de 5 cm 3, calcula la concentració en mol/l de la sal hidratada per tal de subministrar-nos la quantitat de zinc recomanada. (1994) (S: a) 0,0129 mol; b) 0,091 mol; c) 7; d) 2, mol; e) 0,046 mol/l) 2. a) La sal comuna, NaCl, s'obté en les salines de Torrevella i Santa Pola per evaporació de l'aigua de mar. Si suposem, en primera aproximació, que l'aigua de mar és una dissolució aquosa al 3,5 % en massa de NaCl i la seua densitat és 1'015 g/ml, quin volum d'aigua de mar caldria evaporar per a obtenir 1 kg de sal? b) El goll és una malaltia de la glàndula tiroides causada per una falta de iode en la dieta. Per evitar-la s'utilitza sal iodada, que conté un 99,98 % de NaCl i un 0,02 % de KI. Quants mols d ió clorur hi ha per cada mol de ió iodur en la sal iodada? (1995) (S: a) 28,15 L; b) mol) 3. L aigua oxigenada és una dissolució aquosa de peròxid d hidrogen (H 2 O 2 ). Al laboratori es disposa d una dissolució de H 2 O 2 al 33 % en massa, la densitat de la qual és 1,017 g ml -1. Calcula: a) La molaritat de la dissolució. b) Les fraccions molars de H 2 O 2 i H 2 O. c) El volum d aquesta dissolució que s ha de prendre per a preparar 100 ml d una dissolució que tinga una concentració final de 0,2 M. (2004) (S: a) 9,87 mol/l ; b) 0,206 i 0,793 ; c) 2,03 ml) FÓRMULA EMPÍRICA I MOLECULAR 4. Se sap que els elements presents en un compost desconegut són carboni, hidrogen i oxigen. En una experiència analítica es van cremar totalment 2,9 g de compost i es van obtenir 6,6 g de diòxid de carboni i 2,7 g d'aigua. Indiqueu les fórmules empírica i molecular del compost, si sabem que la seua massa molecular està compresa entre 50 i 60. (1997) (S: C 3 H 6 O) 5. L anàlisi centesimal de cert àcid orgànic dóna el següent resultat: C = 40,00 %; H = 6,66 % i O = 53,34 %. Per altra banda, 20 grams d aquest compost en fase gasosa ocupen un volum d 11 L a la pressió d 1 atmosfera i temperatura de 400 K. a) Determineu la fórmula empírica de l àcid. 1

2 b) Determineu la seua fórmula molecular. c) Anomeneu el compost. (2003) (S: a) CH 2 O ; b) C 2 H 4 O 2 ; c) àcid acètic) 6. Un compost està format per C, H i O i la seua massa molar és de 60 g/mol. Quan es cremen 30 g del compost en presència d un excés d oxigen s obté un nombre igual de mols de diòxid de carboni i d aigua. Si sabem que el diòxid de carboni obtingut genera una pressió de 2449 mm Hg en un recipient de 10 L a 120 C, es demana: a) Determineu la fórmula empírica del compost. b) Escriviu la fórmula molecular i el nom del compost. (2003) (S: a) CH 2 O ; b) C 2 H 4 O 2 àcid acètic) 7. Un compost presenta la següent composició centesimal: C = 85,7 % ; H = 14,3 %. D altra banda, sabem que 1,66 g del compost ocupen un volum d 1 litre, a la temperatura de 27 C, sent la pressió de treball de 740 mm Hg. Determineu: c) La seua fórmula empírica. d) La seua fórmula molecular. (2004) (S: a) CH 2 ; b) C 3 H 6 ) 8. Cert hidrocarbur gasós té un 81,82 % de carboni i la resta és hidrogen. Sabem que un litre d aquest gas a 0 C i 1 atmosfera de pressió té una massa de 1,966 g. Determineu: a) La seua fórmula empírica. b) La seua massa molecular. c) La fórmula molecular del compost. (2005) (S: a) C 3 H 8 ; b) 44 ; c) C 3 H 8 ) 9. Un compost orgànic té la següent composició centesimal: C = 58,5 %; H = 4,1 %; N = 11,4 % i O = 26 %. D altra banda se sap que 1,5 grams de tal compost en fase gasosa a la pressió d 1 atmosfera i a la temperatura de 500 K ocupen un volum de 500 ml. Determineu: a) La fórmula empírica de tal compost. b) La seua fórmula molecular. (2005) (S: a) C 6 H 5 NO 2 ; b) C 6 H 5 NO 2 ) 10. Un compost orgànic conté C, H i O. Per combustió completa de 0,219 g d aquest s obtenen 0,535 g de diòxid de carboni i 0,219 g de vapor d aigua. En estat gasós, 2,43 g d aquest compost ocupen un volum d 1,09 L a la temperatura de 120 C i a la pressió d 1 atm. Determineu: a) La fórmula empírica del compost. b) La seua fórmula molecular. c) Esmenteu almenys dos compostos compatibles amb la fórmula molecular obtinguda. (2006) (S: a) C 4 H 8 O ; b) C 4 H 8 O ; c) butanona i butanal) 11. Cert compost orgànic només conté C, H i O, i quan es produeix la combustió de 4,6 g d aquest amb 9,6 g d oxigen, s obtenen 8,8 g de diòxid de carboni i 5,4 g d aigua. A més, se sap que 9,2 g del dit compost ocupen un volum de 5,80 L mesurats a la pressió de 780 mmhg i a la temperatura de 90 C. Determineu: a) La fórmula empírica del compost. 2

3 b) La fórmula molecular del compost. c) Esmenteu dos compostos compatibles amb la fórmula molecular obtinguda. (2006) (S: a) C 2 H 6 O ; b) C 2 H 6 O ; c) etanol i dimetil éter) CÀLCULS AMB EQUACIONS QUÍMIQUES AJUSTADES 12. El ferro s'obté fent reaccionar els minerals de ferro, fonamentalment Fe 2 O 3, amb monòxid de carboni: Fe 2 O 3 (s) + 3 CO (g) 2 Fe (s) + 3 CO 2 (g). Si tenim 1000 kg de mineral de ferro, amb una riquesa del 80 % en massa de Fe 2 O 3, quants kg de ferro podríem obtenir si el rendiment del procés és del 75 %? (1995) (S: 419 kg) 13. En l'enlairament d'algunes naus espacials s'ha utilitzat com a propel lent una mescla d'hidrazina (N 2 H 4 ) i tetraòxid de dinitrogen (N 2 O 4 ), de manera que s'ha produït en la reacció una gran quantitat de nitrogen gas i vapor d'aigua: 2 N 2 H 4 (l) + N 2 O 4 (l) 3 N 2 (g) + 4 H 2 O (g) a) Identifiqueu les espècies oxidant i reductora i calculeu el nombre d'electrons intercanviats per cada molècula d'hidrazina que reacciona. b) Calculeu el volum que ocuparien els gasos produïts en reaccionar 1000 kg d'hidrazina, si suposem que s'obtenen a 100 C i 1,0 atm de pressió. c) Quina ha de ser la relació entre la massa d'hidrazina i de tetraòxid de dinitrogen en la mescla combustible? (1999) (S: b) 3345 m 3 de gasos; c) 0,70) 14. El carbur de silici, SiC, o carborúndum és un abrasiu de gran aplicació industrial. S obté a partir de SiO 2 i carboni d acord amb la reacció: SiO 2 (s) + 3 C (s) SiC (s) + 2 CO (g) Calculeu: a) La quantitat de SiC (en tones) que s obtindria a partir d una tona de SiO 2 la puresa del qual és del 95 %. b) La quantitat de carboni (en kg) necessària per a que es complete la reacció anterior. c) El volum de CO (en m 3 ) mesurat a 20 C i 705 mmhg produït com a conseqüència de la reacció anterior. (2005) (S: a) 0,633 t ; b) 570 kg ; c) 820 m 3 ) 15. Els llums antics dels miners funcionaven cremant gas acetilè (etí) que proporcionava una llum blanca brillant. L acetilè es produïa en reaccionar l aigua (es regulava gota a gota) amb carbur de calci, CaC 2, segons l equació següent: CaC 2 (s) + 2 H 2 O (l) C 2 H 2 (g) + Ca(OH) 2 (s) Calculeu: a) La quantitat d aigua (en grams) que es necessita per a reaccionar amb 50 g de carbur de calci del 80 % de puresa. b) El volum d acetilè (en L) mesurat a 30 C i 740 mmhg produït com a conseqüència de l anterior reacció. 3

4 c) La quantitat en grams d hidròxid de calci produïda com a conseqüència de l anterior reacció. (2006) (S: a) 22,5 g ; b) 15,9 L ; c) 46,25 g) CÀLCULS AMB REACCIONS REDOX SENSE AJUSTAR 16. Un procediment experimental vàlid per a obtenir clor gasós en un laboratori escolar, consisteix en fer reaccionar el HCl (aq) amb el KMnO 4 (aq) dins de la campana de gasos. a) Realitza un dibuix que represente el procés per replegar el clor i explica l. b) Escriu la reacció ajustada si el manganès del permanganat es transforma en Mn(ll) en medi àcid. c) Calcula el volum de HCl de densitat 1,18 g/ml i riquesa 39 % necessari per a produir 250 ml de clor mesurats a 1 atm de pressió i 23 C. (1994) (S: c) 2,54 ml) 17. a) Calcula la quantitat màxima de nitrat de coure (II) que es podria obtenir per reacció de 100 cm 3 de dissolució 3 mol/l d'àcid nítric amb 10 g de coure, si l'única reacció que es produeix és: Cu (s) + HNO 3 (aq) Cu(NO 3 ) 2 (aq) + NO (g) + H 2 O (l) b) Indica la substància que s'oxida i la que es redueix. Indica també quina espècie química és l oxidant i quina el reductor. (1996) (S: a) 21,1 g) 18. L'aigua oxigenada és una dissolució aquosa de peròxid d'hidrogen (H 2 O 2 ) que té propietats desinfectants. La concentració de H 2 O 2 en aquestes dissolucions es pot determinar per mitjà d'una volumetria redox utilitzant-hi permanganat de potassi (KMnO 4 ). La reacció que s'hi produeix és: KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 MnSO 4 + O 2 + K 2 SO 4 + H 2 O a) Indiqueu quina espècie química s'oxida i quina es redueix i especifiqueu els canvis en els nombres d'oxidació. b) Per analitzar una dissolució de H 2 O 2 se'n prenen 5,0 ml i es comprova que fan falta exactament 39,3 ml d'una dissolució 0,5 M de KMnO 4 per fer reaccionar quantitativament el peròxid. Calculeu la concentració de la dissolució de H 2 O 2 i expresseu-la en forma de molaritat i g/l. c) Tenim 1 litre de dissolució 0,893 M de H 2 O 2. Si tot el peròxid poguera transformar-se en oxigen gas segon la reacció: H 2 O 2 (aq) O 2 (g) + H 2 O (l) quin volum de gas obtindríem mesurat en condicions normals? (1997) (S: b) 9,83 mol/l, 334 g/l; c) 10 L d oxigen) 19. Mesclem 1 litre de dissolució que conté ió dicromat (Cr 2 O 2-7 ) 0,10 M i 1 litre de dissolució que conté ió iodur (I - ) 0,10 M. Les dues dissolucions contenen també un excés d'ions H +. D'aquesta manera s'hi produeix la reacció següent: Cr 2 O 2-7 (aq) + I - (aq) + H + (aq) Cr 3+ (aq) + I 2 (aq) + H 2 O (l) a) Calculeu la massa de I 2 que s'hi formarà. b) Calculeu la concentració de Cr 3+ en la dissolució resultant de la mescla, expressada en mol/l, considerant que els volums són additius. 4

5 c) Indiqueu quin element s'oxida i quin es redueix en la reacció i també quina espècie química és l'oxidant i quina el reductor. (1999) (S: a) 12,7 g; b) 0,017 mol/l) 20. El SO 2 que hi ha en l'aire és el principal responsable de la pluja àcida. Es pot determinar la concentració de SO 2 de l'aire si dissolem aquest compost i fem una volumetria redox amb una dissolució d ió permanganat. La reacció és: SO 2 + MnO H 2 O SO Mn 2+ + H + a) Indiqueu quina espècie química s'oxida i quina es redueix, i especifiqueu els canvis d'estat d'oxidació. b) Quan analitzem una dissolució que conté SO 2 dissolt, comprovem que són necessaris 7,4 ml de dissolució 0,008 M de MnO - 4. Calculeu el nombre de mols i el nombre de grams de diòxid de sofre que conté aquesta dissolució. c) El SO 2 de la dissolució de l'apartat anterior prové d'una mostra de 500 L d'aire. Calculeu la pressió del SO 2 en aquesta mostra d'aire a 25 C. (2000) (S: b) 1, mol, 9, g; c) 5, mm Hg) 21. La següent reacció (no ajustada) es duu a terme en medi àcid: MnO 2 + As 2 O 3 + HCl MnCl 2 + As 2 O 5 + H 2 O Contesteu justificant la resposta: a) Quin és el compost oxidant i quin el reductor? b) Ajusteu estequiomètricament la reacció en forma molecular. c) Quants ml de HCl de densitat 1,18 g/ml i riquesa 35 % (en pes) es necessitaran per poder obtenir 115 g de pentòxid de diarsènic (As 2 O 5 )? (2003) (S: c) 177 ml) 22. En presència d àcid clorhídric, el clorat de potassi oxida el clorur de ferro (II), el qual passa a clorur de ferro (III) i es forma a més clorur de potassi i aigua, d acord amb la reacció (sense ajustar): KClO 3 (aq) + FeCl 2 (aq) + HCl(aq) KCl (aq) + FeCl 3 (aq) + H 2 O(l) a) Escriviu l equació molecular ajustada d aquesta reacció. b) Calculeu els grams de clorur de potassi que es poden obtenir per reacció entre 25 ml de dissolució 0,15 M de clorat de potassi i 1 g de clorur de ferro (II) en medi àcid. (2004) (S: b) 0,098 g) 5