Departament de Física i Química

Transcripción

1 Departament de Física i Química EXERCICIS UNITAT : ELS CANVIS EN ELS PROCESSOS QUÍMICS 1r BATXILLERAT Conceptes unitat 1. Sistemes homogenis. Dissolucions. Concentració i formes d expressar-la (g/l; % massa;% volum; molaritat; molalitat; fracció molar). Tipus de dissolucions.. Reaccions químiques. Equacions químiques. Tipus de reaccions químiques: síntesi, descomposicíó, desplaçament i doble desplaçament.. Estequiometria. Relació massa-massa. Relació massa-volum. Relació volum-volum. Reactius en dissolució. Puresa de reactius. Reactiu limitant i en excés. Rendiment d un procés químic. Reaccions consecutives. Dissolucions 1. Quin és el percentatge en massa d una dissolució preparada dissolent 1 g de glucosa en 755 g d aigua? R: 17,7 % % en massa massa de glucosa 100 massa de glucosa + massa d' aigua 1 1 % en massa ,7%. Una dissolució utilitzada com a sèrum intravenós conté,8 g de glucosa (C H 1 O ) en 90,0 g d aigua. Calcula el percentatge en massa de glucosa. R: 5,0% % en massa massa de glucosa 100 massa de glucosa + massa d' aigua,8,8 % en massa 100, , ,0%. Com preparies 750 g d una dissolució aquosa que sigui,5% en massa d hidròxid de sodi? R: dissolent 18,75 g d hidròxid de sodi amb 71,5 g d aigua. Descriu com prepararies exactament,0 litres d una dissolució aquosa que sigui,0% en volum d àcid acètic? R: mesclant 0,0 litres d àcid acètic amb 1,9 litres d aigua 5. Es prepara, a 5ºC, una dissolució saturada de clor en aigua dissolent 5,77 g de clor gasós en l aigua necessària per obtenir un litre de dissolució. Calcula la molaritat d aquesta dissolució. R: 0,081 mol/l mols Cl M litres de dissolució 1mol Cl 5,77 g Cl 0,081mol Cl 71g Cl mols Cl 0,081 M 0,081 mol/l litres de dissolució 1 Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1

2 . Se dissol,9 g de àcid sulfúric dins aigua fins a completar 00 cc de dissolució. Calcular la molaritat. R: 0,5 mol/l 7. Calcular la quantitat (grams) d àcid fosfòric necessària per preparar 150 cc de dissolució 0,07M R: 0,98 g 150 cc dio 0,07 mol H PO 0,07 M g H PO? 0,07 mol H PO 98 g H PO 150 cc dio 0,98 g H PO 1000 cc dio 1mol H PO 8. Quants grams d hidròxid de sodi es necessiten per preparar 0,5 litres d una dissolució d hidròxid de sodi,7 M? R: 1, g m NaOH? 0,5,7 mol NaOH,7 M,7 mol NaOH 0 g NaOH 0,5 1, g NaOH 1mol NaOH 9. Calcular el volum de dissolució 0, M d àcid sulfúric que conté, 5 g de solut. R: 0,18 l V dio?,5 g H SO 0, mol H SO 0, M 1mol H SO,5 g H SO 0,18 98 g H SO 0, mol H SO 10. Dissolem 7 g de clorur sòdic en g d aigua. Calcular la concentració en % en pes i la molalitat. R: 1 %;,78 mol/kg % en massa m NaCl 100 m NaCl + m H O 7 7 % en massa % m mols NaCl kg H 1mol NaCl 7 g NaCl 58,5 g NaCl O 0,1 mol NaCl m mols NaCl kg H O 0,1 0,0,78 mol/kg Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics

3 11. Quina és la fracció molar de naftalè (C 10 H 8 ) en una dissolució preparada dissolent,5 g de naftalè sòlid en 15 g de benzè (C H ) líquid? R: 0,0 Xs mols C10H8 mols C H + mols C H mol C H,5 g C 0,18 0,18 +, H8 0,18 mol C10H8 18 g C10H8 1mol C H 15 g C H,0 mol CH 78 g CH 0,0 1. El nicrom és un aliatge que té una composició del 0% de Ni, el % de Fe i el 1% de Cr. Calcula la fracció molar de cada element d aquesta dissolució. R: 0,58; 0,; 0,18 Suposam 100 g de dio i per tant hi ha 0 g de Ni, g de Fe i 1 g de Cr. 1mol Ni 0 g Ni 1,0 mol Ni 58,7 g Ni 1mol Fe g Fe 0, mol Fe 55,85 g Fe 1mol Cr 1 g Cr 0,1 mol Cr 5 g Cr X Ni X Fe X Cr mols Ni 1,0 0,58 mols totals 1,0 + 0, + 0,1 mols Fe 0, 0, mols totals 1,0 + 0, + 0,1 mols Cr 0,1 0,18 mols totals 1,0 + 0, + 0,1 1. Determinau el percentatge en massa, la molaritat, la molalitat i la fracció molar d una dissolució formada a partir de g de hidròxid de calci i 00 cc d aigua. La densitat d aquesta dissolució es de 1,05 g/cc. R: 0,99%; 0,1M; 0,1m; 0,00 1. En 5,5 g d aigua es dissolen 5 g d àcid clorhídric. La densitat de la dissolució és 1,00 g/cc. Calcular la concentració de la dissolució: a) en % en massa; b) en g/l; c) la molaritat; d) la molalitat; e) fracció molar R: a) 1,%; b) 10,9 g/l; c), mol/l; d),8 mol/kg; e) 0,05 5,5 g H O 5 g HCl 1,0 g dio 1cc dio m HCl 5 a) % en massa ,% m HCl + m H O 0,5 grams HCl 5 b) g/l 10,8 g/l litres de dissolució 0,081 Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics

4 1cc dio 0,5 g dio 1,0 g dio 1000 cc dio 0,081 c) M mols HCl litres de dissolució 1mol HCl 5 g HCl 0,17 mol HCl,5 g HCl M mols HCl litres de dissolució 0,17 0,08, mol/l mols HCl 0,17 d) m,8 mol/kg kg H O 0,055 e) mols de solut Xs mols de solut + mols de dissolvent 1mol H O 5,5 g H O 1,97 mol H O 18 g H O mols de solut 0,17 Xs 0,05 mols de solut + mols de dissolvent 0,17 + 1, Se dissol 10 cc de àcid sulfúric (densitat 1,8 g/cc) dins 50 cc d aigua. Calcular la concentració de la dissolució: a) en g/l dissolució; b) en g/l dissolvent. R: a) 9, g/l; b) 7 g/l 1. Dissolem 150 g d etanol (C H O) de densitat 0,8 g/cc dins aigua fins a completar 0,5 litres de dissolució. Calcular la molaritat i la molalitat. R:,5M; 10, m 17. Una dissolució d àcid sulfúric és del 98% de riquesa i densitat 1,895 g/cc. Calcular la concentració en g/l, la molaritat, la molalitat i la fracció molar. R: 1857,1 g/l; 18,95 M; 500 m; 0,9 18. Un àcid nítric concentrat de densitat 1,05 g/cc, conté un 8,1% en massa de àcid nítric. Calcular la molaritat, la molalitat, la fracció molar i la concentració en g/l. R: 15,19 mol/l;,88 mol/kg; 0,9; 95,97 g/l 1,05 g dio 1cc dio 8,1g HNO 8,1 % 100 g dio M mol HNO 8,1g HNO 1mol HNO 1,05 g dio 1000 cc dio 15,19 mol/l 100 g dio g HNO 1cc dio m mol HNO kg agua 8,1g HNO 1 mol HNO 1000 g H O,88 mol/kg 1,9 g H O g HNO 1kg H O Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics

5 X s mol HNO mol totals En 100 g de dio hi ha 8,1 g de HNO i 1,9 g de H O: 1 mol HNO 8,1 g HNO 1,08 mol HNO g HNO 1 mol H O 1,9 g H O 1,77 mol H O 18 g H O mol HNO 1,08 Xs 0,8 mol totals 1,08 + 1,77 g/l g HNO 8,1 g HNO 1,05 g dio 1000 cc dio 95,8 g/l 100 g dio 1cc dio 19. Una dissolució d àcid clorhídric concentrat de densitat 1,19 g/cc conté 7% d àcid clorhídric. Calcular la fracció molar, la molaritat i la molalitat. R: 0,; 1,0M; 1,09 m 1,19 g dio 1cc dio 7 g HCl 7 % 100 g dio 7 g HCl 100 g dio M 1mol HCl,5 g HCl m mol HCl 1,19 g dio 1cc dio mol HNO kg agua 1000 cc dio 1,0 mol/l 7 g HCl 1 mol HCl 1000 g H O g H O,5 g HCl 1kg H O 1,09 mol/kg X s mol HNO mol totals En 100 g de dio hi ha 7 g de HCl i g de H O: 1 mol HCl 7 g HCl 1,01 mol HCl,5 g HCl 1 mol H O g H O,5 mol H O 18 g H O mol HCl 1,01 X s 0, mol totals 1,01 +,5 Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 5

6 0. Un àcid sulfúric té una densitat de 1,8 g/cc i una riquesa en pes del 85%. Calcular quin volum d aquest àcid serà necessari per preparar 500 ml de dissolució 0,1M. R:, ml 1. Es dissolem, g de àcid nítric dins aigua fins a completar 1 litre de dissolució: a) Calcular la molaritat; b) S agafen 00 cc d aquesta dissolució i li afegim més aigua fins a completar 0,5 litres, calcular la molaritat d aquesta nova dissolució. R: a) 0,1M; 0,0M a), g HNO mol HNO 1 M M? 1 mol HNO, g HNO 0,1 mol HNO g HNO M mol HNO 0,1 1 0,1 mol/l b) 00 cc dio HNO 0,1 M H O M? 0,5 l M mol HNO 0,1 mol HNO 0, M mol HNO 0,0 mol HNO 0,0 0,0 mol/l 0,5. Un àcid clorhídric concentrat conté 5,0% en pes i la seva densitat és 1,175 g/cc. Calcular el volum d aquest àcid que se necessita per a preparar litres d àcid mol/l. R: 59,5 cc V? H O 5,% d1,175 g/cc mol/l DIO FETA DIO A PREPARAR Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics

7 Cercam els mols de HCl que hi ha dins la dissolució a preparar: mol HCl mol HCl Aquests mols han de ser els que estan dins el volum que s ha d agafar de la dissolucio que ja està feta:,5 g HCl 100 g dio 1cc dio mol HCl 59,5 cc dio 1mol HCl 5, g HCl 1,175 g dio. Disposam d un àcid clorhídric de 5,% de riquesa i densitat 1,75 g/cc. Calcular: a) la molaritat, la molalitat i fracció molar de solut. R: 1,87 M; 1,88 m; 0,1 b) Volum d aquest àcid que se necesita per preparar l de disolució M. R: 0,5 l a) 5, g HCl 5,% 100 g dio 1,75 g dio 1cc dio 5, g HCl 100 g dio 1mol HCl,5 g HCl mol HCl M 1,75 g dio 1cc dio mol HCl m kg H O 1000 cc dio 1,88 mol/l 5, g HCl,8 g H O 1mol HCl,5 g HCl 1000 g H O 1kg H O 1,88 mol/kg X HC l mol HCl mol HCl + mol H O 1mol HCl 5, g HCl 0,9 mol HCl,5 g HCl 1mol H O,8 g H O, mol H O 18 g H O 0,9 X HC l 0,1 0,9 +, Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 7

8 b) V? H O 1,88 mol/l mol/l DIO FETA DIO A PREPARAR Cercam els mols de HCl que hi ha dins la dissolució a preparar: mol HCl 9 mol HCl Aquests mols han de ser els que estan dins el volum que s ha d agafar de la dissolucio que ja està feta: 9 mol HCl 0,5 1,88 mol HCl. Calcula: a) La molaritat d una dissolució d àcid sulfúric al 7% en pes i densitat 1,198 g/cc. R:,M b) El volum de dissolució 1,M d àcid nítric necessari per preparar litres de dissolució M. R: 0,55 l a) mol H SO M 7 g H SO 1mol H SO 1,198 g dio 1000 cc dio, mol/l 100 g dio 98 g H SO 1cc dio b) V? H O 1, mol/l mol/l DIO FETA DIO A PREPARAR Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 8

9 Cercam els mols de HNO que hi ha dins la dissolució a preparar: mol HNO 9 mol HNO Aquests mols han de ser els que estan dins el volum que s ha d agafar de la dissolucio que ja està feta: 9 mol HNO 0,5 1, mol HNO 5. S agafen 00 ml d una dissolució de clorur de magnesi de concentració 1M i es mesclen amb 00 ml d una altra, de la mateixa substància, de concentració,5 M. S afegeixen finalment al conjunt 100 ml d aigua. Quina és la molaritat resultant? R: 1,7 M 100 ml H O 00 m MgCl 1 M 00 m MgCl,5 M M? mol MgCl M 1mol MgCl 0, 0, mol MgCl,5 mol MgCl 0, 1mol MgCl mol MgCl 1+ 0, M 1,7 mol/l 0,7. Es mesclen un litre d àcid nítric concentrat de densitat 1,8 g/cc i,7% amb un litre d àcid nítric de densitat 1,1 g/cc i,8%. Calcular la concentració molar de l àcid resultant. R: 8,85 mol/l 7. Es mesclen 50 cc de una dissolució 1M de àcid sulfúric amb 00 cc d una altra dissolució 0,05M d aquest àcid. Calcular la molaritat de la dissolució resultant. R: 0,M 50 cc dio H SO 1 M 00 cc dio H SO 0,05 M M? mol H SO M Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 9

10 1mol H SO 0,05 0,05 mol H SO 0, 0,05 mol H SO 0,01 mol H SO mol H SO 0,05 + 0,01 0, mol/l 0,5 M 8. S agafen 1 ml d àcid clorhídric concentrat de 1,15 g/ml de densitat i 0,1% en pes i es dilueixen amb aigua destilada fins a 500 ml. Calcular la molaritat de la dissolució resultant. R: 0,5M 1 cc dio HCl 1,15 g/ml 0,1% M? 500 ml H O mol HCl M 1,15 g dio 0,1 g HCl 1mol HCl 1 m 0,1 mol HCl 1m 100 g dio,5 g HCl mol HCl M 0,1 0,5 0, mol/l Tipus de reaccions químiques. Ajust d equacions químiques 9. Escriu, ajusta i classifica les reaccions corresponents: a) Coure + oxigen (g) per formar monòxid de coure (s) b) Òxid de calci (s) + aigua per formar hidròxid de calci (s) c) Carbonat de calci (s) per formar òxid de calci (s) i diòxid de carboni (g) d) Àcid sulfúric (aq) + hidròxid de bari (aq) per formar sulfat de bari (s) i aigua e) Clorur de sodi (aq) + nitrat de plata (aq) per formar clorur de plata (s) i nitrat de sodi (aq) f) Zinc + àcid sulfúric (aq) per formar sulfat de zinc (aq) i hidrogen (g) a) Cu + 1/ O CuO reacció de síntesi b) CaO + H O Ca(OH) reacció de síntesi c) CaCO CaO + CO reacció de descomposició d) H SO + Ba(OH) BaSO + H O reacció de desplaçament o substitució e) NaCl + AgNO AgCl + NaNO reacció de desplaçament o substitució f) Zn + H SO ZnSO + H reacció de desplaçament o substitució Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 10

11 Càlculs estequiomètrics: relació massa-massa 0. El benzé, C H, crema fàcilment amb l oxigen de l aire. a) Escriu l equació química corresponent. b) Quants mols d oxigen es necessiten per reaccionar amb 100 g de benzé? R: 9, mol c) Quants grams d aigua s obtindran si reaccionen mols de benzé? R: 108 g d) Quantes molècules de diòxid de carboni s obtindran si reaccionen 100 g de benzé? R:, 10 molècules 1. Per combustió de sulfur de zinc s obté òxid de zinc i es despren diòxid de sofre. Si es disposa de 8,5 kg de sulfur de zinc: a) Quina quantitat d òxid de zinc es produirà? b) Amb quina massa d oxigen reaccionarà?. R: a) 710 g ; b) 190 g ZnS + / O ZnO + SO 8,5 kg g? g? a) 1mol ZnS 1mol ZnO 81, g ZnO 8500 g ZnS 710,7 g ZnO 97, g ZnS 1mol ZnS 1mol ZnO b) 1mol ZnS 8500 g ZnS 97, g ZnS 1,5 mol O g O 189 g O 1mol ZnS 1mol O. El clor reacciona amb l hidrogen i s obté clorur d hidrogen. a) Escriu l equació química corresponent al procés indicat. b) Calcula la massa d hidrogen necessària per reaccionar amb 0 mols de clor. R: 0 g c) Quants grams de clorur d hidrogen s obtindran en reaccionar 100 g de clor? R: 10,8 g d) Quantes molècules de clor han de reaccionar per formar 5 mols de clorur d hidrogen? R: 1,5 10 molècules a) Cl + H HCl b) 0 mol Cl g H? 1mol H g H 0 mol Cl 0 g H 1mol Cl 1mol H c) g HCl? 100 g Cl 1mol Cl mol HCl,5 g HCl 100 g Cl 10,8 g HCl 71g Cl 1mol Cl 1mol HCl d) molècules Cl? 5 mol HCl 5 mol HCl 1mol Cl mol HCl,0 10 molècules Cl 1mol Cl 1,5 10 molècules Cl Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 11

12 Càlculs estequiomètrics: relació massa-volum i volum-volum. El zinc reacciona amb l àcid clorhídric i s obté clorur de zinc i hidrogen. Calcula el volum d hidrogen en c.n. que s obté si reaccionen,8 g de zinc. R: 1,1 l. En fer saltar una guspira elèctrica en una mescla d hidrogen i oxigen, s obté vapor d aigua. Calcula el volum de vapor d aigua obtingut, mesurat a 00ºC i 10 5 Pa quan reaccionen 5 g d oxigen. R: 1, litres H + 1/ O H O 5 g V? T00ºC7K P10 5 Pa0,99 atm 1mol O 1mol H O 5 g O 0,15 mol H O g O 0,5 mol O P Vn R T 0,99 V0,15 0,08 7 V1, l H O 5. El carboni reacciona amb l oxigen i s obté diòxid de carboni. Calcula: a) La massa d oxigen consumida quan es crema un kg de carboni. R:,7 kg b) El volum de diòxid de carboni mesurat en c.n. obtingut quan es cremen g de carboni. R:,8 l C + O CO a) 1 kg g? b) g V? c.n. a) 1mol C 1000 g C 1 g C 1mol O 1mol C g O 1mol O 7 g O b) 1mol C g C 1 g C 1mol CO 1mol C, l CO 1mol CO,8 l CO. En afegir aigua al carbur càlcic (CaC ) es produeix hidròxid càlcic i etí (C H ). Calcular els grams d aigua necessaris per obtenir dos litres d etí a 7ºC i 70 mm Hg. R:,9 g CaC + H O Ca(OH) + C H g? V l T7ºC00 K P70 mm Hg1 atm P Vn R T Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1

13 1 n 0,08 00 n0,081 mol C H mol H O 18 g H O 0,081 mol C H,9 g H O 1mol C H 1mol H O 7. Calcula els grams d alumini que es necessiten per obtenir 0 litres d hidrogen, mesurats a una temperatura de 0ºC i una pressió de 70 mm Hg, segons la reacció: R: 1, g Alumini + àcid sulfúric sulfat d alumini + hidrogen 8. El monòxid de nitrogen reacciona amb l oxigen i s obté diòxid de nitrogen. Totes les espècies químiques que hi intervenen són gasos. Calcula el volum d oxigen i de monòxid de nitrogen necessaris per obtenir 0 dm de diòxid de nitrogen, si tots els gasos s han mesurat en les mateixes condicions de pressió i temperatura. R: 10 dm d oxigen i 0 dm de monòxid de nitrogen. 9. El clor reacciona amb l hidrogen i s obté clorur d hidrogen (gas). Calcula el litres de clorur d hidrogen que s obtindran si reaccionen 10 litres de clor, si els gasos són mesurats en les mateixes condicions de pressió i temperatura. R: 0 l Cl + H HCl 10 l V? l HCl 10 l Cl 0 l H O 1l Cl 0. Disposem de 10, litres d etí (C H ) mesurats en condicions normals. Si en realitzem la combustió completa, calcular: a) Quin volum d oxigen serà necessari, mesurat en condicions normals; b) Quin volum d aire (la composició del qual és 80% de nitrogen i 0% d oxigen, en volum) serà necessari, mesurat a 17ºC i 700 mm Hg. R: a) l; b) 150 l C H + 5/ O CO + H O 10, l a) V? c.n. c.n. b) Vaire? 0% O 17ºC90K 700 mm Hg 0,9 atm a),5 l O 10, l C H l O 1l C H 1mol CH,5 mol O b) 10, l CH 1,1 mol O, l CH 1mol CH P Vn R T 0,9 V1,1 0,08 90 V0 l O Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1

14 100 l aire 0 l O 150 l aire 0 l O 1. El benzè (C H ) és un líquid de densitat 880 g/l que crema fàcilment amb l oxigen de l aire. Calcular: a) Les molècules de diòxid de carboni que s obtenen si reaccionen 100 ml de benzè; b) El volum d aire en condicions normals necessari per la combustió dels 100 ml de benzè. L aire conté un 0% en volum d oxigen. R: a),08 10 molècules; b) 97,7 l C H + 15/ O CO + H O 880 g/l a) V aire? c.n. molèc? 100 ml 880 g CH 1mol CH mol CO,0 10 molec CO 0,1 l CH,08 10 molècules CO 1l C H 78 g C H 1mol C H 1mol CO 880 g CH 1mol CH 7,5 mol O, l O 100 l aire 0,1 l CH 97,7 l aire 1l C H 78 g C H 1mol C H 1mol O 0 l O. Calcular quants litres d aire (1% en volum d oxigen), en condicions normals, són necessaris per cremar 0 g de metà. R: 800 l Càlculs estequiomètrics: reactius en dissolució. El clor s obté en el laboratori segons la reacció: diòxid de manganès + àcid clorhídric clorur de manganès (II)+aigua+clor molecular. Calcular: a) La quantitat de diòxid de manganès necessària per a obtenir 100 litres de clor mesurats a 15ºC i 70 mm Hg; b) El volum d àcid clorhídric M necessari. R: a) 8 g; b) 8 l a) MnO + HCl MnCl + H O + Cl g? V dio? 100 l M 15ºC88K 70 mm Hg0,95 atm P Vn R T 0,95 100n 0,08 88 n,0 mol Cl b) 1mol MnO 87 g MnO,0 mol Cl 9,7 g MnO 1mol Cl 1mol MnO mol HCl,0 mol Cl 8 1mol Cl mol HCl. Calcula el volum de dissolució de fluorur de potassi 0,1M que es necessita per produir 1 g de fluorur de calci, mitjançant la següent reacció: Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1

15 R: 0,5 l fluorur de potassi+nitrat de calci fluorur de calci+nitrat de potassi KF + Ca(NO ) CaF + KNO V dio? 1 g 0,1 M 1mol CaF mol KF 1g CaF 0,5 78 g CaF 1mol CaF 0,1 mol KF 5. El zinc metall reacciona amb àcid clorhídric i forma clorur de zinc i hidrogen gas. Calcula el volum d àcid clorhídric de 5% en massa i densitat 1,18 g/ml que ha de reaccionar amb el zinc per lliberar 10,9 g d hidrogen. R: 95 ml Zn + HCl ZnCl + H 5 % 1,18 g/ml V dio? 10,9 g 1mol H mol HCl,5 g HCl 100 g dio 1m 10,9 g H 95 m g H 1mol H 1mol HCl 5 g HCl 1,18 g dio. L àcid clorhídric reacciona amb l hidròxid de sodi donant clorur de sodi i aigua. Calcula el volum d àcid clorhídric del % i densitat 1,179 g/ml que es necessita per reaccionar amb 100 ml d una dissolució d hidròxid de sodi 0,5 M. R:, ml Càlculs estequiomètrics: puresa o riquesa de reactius 7. El perclorat de potassi es descompon mitjançant l acció de la calor en clorur de potassi i oxigen. Si en una d aquestes descomposicions s obtenen, g de clorur, calcular: a) la quantitat necessària de perclorat comercial amb un 8% de puresa; b) el volum d oxigen obtingut a 77 mm Hg i 1ºC. R: a) 5,7 g; b) 1,5 l 8. El clorat de potassi es descompon en clorur de potassi i oxigen. Calcula la massa de clorur de potassi i el volum d oxigen, mesurat en condicions normals, que es produeixen a partir de 150 g d una substància que conté un 5% de clorat de potassi. Quantes molècules d oxigen es formen? R: 59, g;,7 l; 7,19 10 molècules KClO KCl + / O 150 g mostra 5% puresa g? V? molec? c.n. 5 g KClO 1mol KClO 1mol KCl 7,5 g KCl a) 150 g mostra 59, g KCl 100 g mostra 1,5 g KClO 1mol KClO 1mol KCl 5 g KClO 1mol KClO 1,5 mol O, l O b) 150 g mostra,7 l O 100 g mostra 1,5 g KClO 1mol KClO 1mol O 5 g KClO 1mol KClO 1,5 mol O,010 molec O c) 150 g mostra 7,19 10 molec O 100 g mostra 1,5 g KClO 1mol KClO 1mol O Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 15

16 9. Es cremen 10 kg d antracita, la riquesa de la qual és del 95% en carboni. Calcula: a) el volum de diòxid de carboni produit, mesurat a 1 atm i 00ºC; b) el volum d aire necessari per la reacció, mesurat en condicions normals, suposant que l aire conté un 1% en volum d oxigen. R: a) 7197 l; b) 8 l a) C + O CO 10 kg antracita Vaire? V? 95% riquesa c.n. 1 atm 1% O 57K 95 g C 1mol C 1mol CO g mostra 791, mol 100 g mostra 1 g C 1mol C CO P Vn R T 1 V791, 0,08 57 V7197 l CO b) 95 g C g mostra 100 g mostra 1mol C 1mol O, l O 100 l aire 8 l aire 1 g C 1mol C 1mol O 1l O 50. Per determinar la riquesa d una mostra de zinc s agafen 50 g d aquesta mostra i es traten amb 19 ml d àcid clorhídric del 5,5% en pes i densitat 1,18 g/ml. Calcular el porcentatge de zinc en la mostra i la molaritat de la dissolució. R: 9,7%; 11,M 51. Calcular la puresa d una mostra de sulfat d amoni si 1,1 g d aquesta mostra reaccionen amb sosa per donar sulfat de sodi, aigua i,77 litres d amoníac mesurats a 18ºC i 7 mm Hg. R: 75,% (NH ) SO + NaOH Na SO + H O + NH puresa?,77 l 1,1 g mostra 18ºC91K 7 mm Hg0,98 atm P Vn R T 0,98,77n 0,08 91 n0,15 mol NH 1mol (NH ) SO 1 g (NH ) SO 0,15 mol NH 9,9 g (NH ) SO mol NH 1mol (NH ) SO g (NH ) SO 9,9 puresa ,% g mostra 1,1 % 5. Si un mineral que conté sulfur mercúric s escalfa en presència d oxigen es produeix la següent reacció: Sulfur mercúric + oxigen mercuri + diòxid de sofre Calcula la puresa de 50 g d una mostra d aquest mineral si produeixen g de mercuri. R: 7,5% Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1

17 HgS + O Hg + SO 50 g mostra g % puresa? g HgS % puresa 100 g mostra 1mol Hg 1mol HgS, g HgS g Hg 8, g HgS 00, g Hg 1mol Hg 1mol HgS g HgS 8, % puresa ,5% g mostra 50 Càlculs estequiomètrics: reactiu limitant 5. Un recipient conté g d età i 9 g d oxigen. Mitjançant una espurna elèctrica hi provoquem la reacció de combustió. Calculau els grams de cada substància que hi ha dins el recipient un cop finalitzada la reacció de combustió. R: diòxid de carboni7,07 g; aigua, g; età0,59 g 5. El carboni reacciona amb l hidrogen per formar metà. Si mesclam 100 g de carboni i 0 g d hidrogen. Calculau els grams de cada substància que hi ha dins el recipient un cop finalitzada la reacció. R: 10 g de carboni i 10 g de metà. C + H CH 100 g 0 g Cercam el reactiu limitant: 1mol H 1mol C 1 g C 0 g H 90 g C el reactiu limitant és l hidrogen. g H mol H 1mol C Massa de C que sobra: g de C 1mol H 1mol CH 1 g CH 0 g H 10 g CH g H mol H 1mol CH 55. Es fan reaccionar,5 g de potassi amb 150 cc d una dissolució d àcid sulfúric del 98% en massa i densitat 1,8 g/cc. Calcular el volum de hidrogen obtingut, mesurat a 7ºC i 1 atm de pressió. R: 11,5 l 5. g d alumini es tracten amb 50 cc d àcid sulfúric 0,15 M. Calculau: a) volum d hidrogen que s obtindrà, mesurat a 0ºC i 75 mm Hg; b) massa de sulfat d alumini que es produirà. R: a) 18 ml; 0,8 g Al + H SO Al (SO ) + H g 50 cc dio g? V? Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 17

18 0,15 M 0ºC 75 mm Hg0,98 atm Cercam el reactiu limitant: b) 0,05 0,05 0,15 mol H SO mol Al 7 g Al 1mol Al mol H SO el reactiu limitant és l H SO. 0,15 mol H SO mol H 0,05 mol H SO P Vn R T 0,98 V0,0075 0,08 9 V0,18 l H 0,15 g Al 0,0075 mol H 0,15 mol H SO 1mol Al(SO) g Al(SO) 0,855 g Al (SO ) mol H SO 1mol Al (SO ) Càlculs estequiomètrics: rendiment 57. La fermentació (descomposició) de la glucosa (C H 1 O ) produeix etanol (C H O) i diòxid de carboni. Quina quantitat d etanol es produirà a partir de,5 kg de glucosa si el rendiment de la reacció és del 5%? R: 5 g C H 1 O C H O + CO,5 kg η5% m? 1mol CH1O 0,5 mol CHO g CHO 50 g C H1O 5 g C H O 180 g C H O 1mol C H O 1mol C H O Per reacció de carbonat de sodi amb hidròxid de calci s obté hidròxid de sodi i carbonat de calci. Calculau el grams de carbonat de sodi que es necessiten per obtenir 10 g d hidròxid de sodi si el rendiment de la reacció és del 0% i la puresa del carbonat de sodi és del 90%. R:,5 g 59. Quant es crema una mostra, que conté un 9% de sulfur ferrós, amb aire s obté òxid fèrric i 100 litres de diòxid de sofre mesurats en condicions normals. Calcula la massa necessària de pirita si la reacció té un rendiment del 80%. R: 5, g FeS + 7/ O Fe O + SO 9% puresa η80% 100 l g pirita (g mostra)? 1molSO mol FeS 87,8 g FeS 100 g mostra 100 l SO 5,5 g mostra, l SO 0,8 molso 1mol FeS 9 g FeS c.n. Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 18

19 0. El carbonat de calci es descomposa en òxid de calci i diòxid de carboni. Calcula la massa de cal viva (òxid de calci) que es pot obtenir a partir d una tona de pedra caliça del 90% en carbonat de calci, si el rendiment del procés és del 75%. R: 78 kg CaCO CaO + CO 1 t mostra η75% m? 90% puresa g CaCO g mostra 100 g mostra 1mol CaCO 100 g CaCO 0,75 mol CaO 1mol CaCO 5 g CaO 1mol CaO 78 kg CaO 1. Considerem la reacció de combustió del metanol(ch O). Calcula: a) volum d oxigen en condicions normals per cremar 5 kg de metanol; b) grams de diòxid de carboni obtingunts i volum que ocupen a, Pa i 100ºC; c) si a la reacció només es produeixen 5000 g de diòxid de carboni, calcula el rendiment de la reacció. R: a) 550 l; b) 875 g; 89,5 l; c) 7,7% CH O + / O CO + H O 5 kg a)v? η? b) g? c.n. V?, Pa 100ºC c) 5000 g η? a) b) 1mol CH O 1,5 mol O, l CO 5000 g CH O 550 l O g CH O 1mol CH O 1mol O 1mol CHO 1mol CO g CO 5000 g CH O 875 g CO g CH O 1mol CH O 1mol CO 1mol CO 875 g CO 15,5 mol CO g CO P Vn R T V15,5 0,08 7 V89,5 l CO g CO reals 5000 c) η ,7% g CO teòrics 875. El tetraclorur de carboni, juntament amb el clorur d hidrogen es forma en la reacció entre el metà i el clor. En una planta industrial van obtenir-se 1 tones de tetraclorur de carboni en fer reaccionar tones de metà amb clor en excés. Determina el rendiment de la reacció. R: 71 % Càlculs estequiomètrics: reaccions consecutives. Quina quantitat de pirita (FeS ) es necessita per obtenir una tona d àcid sulfúric, segons les següents reaccions: Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 19

20 FeS + 11/ O Fe O + SO SO + O SO SO + H O H SO R: 0,1 tones. A partir del sulfur de calci s obté sulfur d hidrogen segons l equació següent: CaS + H O + CO H S + CaCO El sulfur d hidrogen obtingut s oxida per obtenir sofre: H S + O H O + S a) Quina quantitat de sofre es pot obtenir a partir de 500 kg d una mostra que conté 80% de CaS? R: 178 kg b) Quin volum d aire en condicions normals s ha d emprar per oxidar el sulfur d hidrogen procedent de la primera reacció? (l aire conté un 1% en volum d oxigen) R:, litres a) 80 g CaS g mostra 100 g mostra 1mol CaS 1mol H S mol S g S 1, g S 7 g CaS 1mol CaS mol H S 1mol S b) g CaS g mostra 100 g mostra 1mol CaS 1mol HS 7 g CaS 1mol CaS 1mol O mol H, l O S 1mol O 100 l aire 1l O, l aire 5. Les següents equacions químiques corresponen a dos de les reaccions consecutives que es produeixen en un forn de metalúrgia: C (s) + CO (g) CO (g) Fe O (s) + CO (g) Fe (s) + CO (g) Calcula la massa de carboni que es necessita per reaccionar 100 kg d òxid de ferro (III) a ferro metall. R: 1178 g 1mol FeO mol CO 1mol C 1 g C g Fe O 1178 g C 159, g Fe O 1mol Fe O mol CO 1mol C Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 0

21 FORMES D EXPRESSAR LA CONCENTRACIÓ Concentració en g/l: indica els grams de solut que hi ha dissolts en un litre de solució g/l grams de solut litres de dissolució Percentatge en massa (% en massa): són els grams de solut que hi ha en 100 grams de dissolució grams de solut % en massa 100 grams de solut + grams de dissolvent grams de solut 100 grams de dissolució Percentatge en volum (% en volum): indica el volum de solut dissolt en 100 volums de dissolució litres de solut % en volum 100 litres de solut + litres de dissolvent litres de solut 100 litres de dissolució Molaritat (M): indica els mols de solut que hi ha dissolts en un litre de dissolució. És la concentració més emprada en els laboratoris de química. M o concentració molar o concentració mols de solut litres de dissolució Molalitat (m): indica els mols de solut que hi ha dissolts en un kilogram de dissolvent. Molalitat m mols de solut kg de dissolvent Fracció molar: indica els mols de solut que hi ha dissolts en un mol de dissolució. mols de solut Fracció molar Xs mols de solut + mols de dissolvent es compleix que: mols de dissolvent Xd mols de solut + mols de dissolvent Xs + Xd 1 Exercicis unitat : Els canvis en els processos químics 1