= 0.05 M (2) [KF] = 0.05 M (4)

Transcripción

1 1. Si es mesclen 25 ml d àcid fluorhídric 0.1 mol dm 3 amb 25 ml d hidròxid de potassi de la mateixa concentració, (a) Calculeu la concentració de fluorur de potassi a la dissolució final; La reacció de neutralització és: HF (aq) + KOH(aq) KF (aq) + H 2 O (l) (1) Podem estimar les concentracions inicials d àcid i base en la mescla com: [HF] = = 0.05 M (2) [KOH] = = 0.05 M (3) Com que la reacció transcorre 1 mol àcid: 1 mol base, no hi ha cap reactiu en excés i es forma: (b) Calculeu el ph d aquesta dissolució El KFes dissocia segons [KF] = 0.05 M (4) KF (aq) K + + F (aq) (aq) }{{}}{{} 0.05 M 0.05 M (5) El F s hidrolitza parcialment en provenir d un àcid feble, segons: F (aq) +H 2 O HF (aq) +OH (aq) Equilibri 0.05 x x x Substituint en la constant de basicitat de l anió: k b = k w k a = [OH ] [HF ] F = obtenim: x = [OH ] = M x x = (6) El poh serà: poh= log [OH ] = 6.06 i el ph= 14 poh= 7.94 > 7 Bàsic Dades: A 250C, K a àcid fluorhídiric: F (aq) + H 2O HF (aq) + OH (aq) (7) 2. (a) Indiqueu quin és el ph d una dissolució 0.01 M d àcid nítric. HNO 3 H + + NO 3 ; [ H +] = 0.01 ph = 2 (8)

2 (b) Afegim 0.82 g d acetat de sodi 1 L de la dissolució anterior. Raoneu si el ph serà més petit, igual o més gran que en el cas anterior. Afegim una sal que te hidròlisi bàsica (l àcid acètic és feble) per tant, el ph serà més gran que en la dissolució anterior que només contenia HNO 3 (c) Per al cas b, calculeu la concentració d ió acetat en la dissolució. La quantitat afegida d acetat és estequiomètricament equivalent a l àcid nítric que hi havia abans. Podem suposar que tenim una dissolució 0.01 M d àcid acètic i resoldre l equilibri corresponent: [acetat]=[h + ] = x K a = x 2 (0.01 x) mol l 1 (9) 3. (a) Ordeneu en ordre creixent de ph les dissolucions dels compostos següents (totes de concentració 0.1 M) i justifiqueu la resposta H 2 SO 4 HCl CH 3 COOH NH 3 NaOH (justificat per la concentració de protons, caràcter àcid o bàsic, fort o dèbil) (b) Ordeneu també en ordre creixent de ph les dissolucions següents (totes de concentracions 0.1 M) NH 4 Cl NaCl0KNO 3 NaCH 3 COO (justificat per la existència o no d hidròlisi àcida o bàsica) 4. Es valora una mostra de 3.0 g de sosa càustica (formada per hidròxid de sodi i impureses inerts) emprnat com a valorant una dissolució d àcid sulfúric 2.0 M. El punt final de la valoració s assoleix quan s han consumit 13.2 cm3 d àcid (a) Escriviu la reacció de neutralització queté lloc en la valoració. 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O (10) (b) Calculeu el percentatge d hidròxid de sodi present en la sosa càustica cm 3 1 l H H 2 SO 4 2 SO cm 3 2 molsh 2SO 4 2 molsnaoh = H 2 SO 4 1 l H 2 SO 4 1 molsh 2 SO 4 40 g NaOH = = g NaOH (11) 1 molsnaoh per trobar le percentatge d hidròxid de sodi present en la sosa càustica farem el següent g NaOH 3.0 g sosa càustica = 70.4% (12) 5. El ph d un producte de neteja és volem preparar una dissolució aquosa d amoníac que tingui el mateix ph que el producte esmentat

3 (a) Trobeu quina concentració d amoníac haurà de tenir la dissolució NH 3 + H 2 O NH OH (13) sabem que [OH ] = = mol l 1 i que les concentracions de les espècies són les següents: [ NH + 4 ] =[OH ] i [NH 3 ] = c [OH ] K b = [ NH + 4 ] [OH ] [NH 3 ] = ( ) 2 c = c = mol l 1 (b) Per comprovar si la preparació és correcta, valorem 20 cm 3 de la dissolució d amoníac amb àcid clorhídirc 0.50 M. Quin volum d àcid haurem de gastar en la valoració? Per factors de conversió, V = 22.3 ml HCl 6. Les picades d alguns insectes injecten a la pell un verí que conté, entre altres coses, una certa quantitat d àcid fòrmic (o metanoic) HCOOH, l acció irritant del qual pot alleugerinr-seaplicant-hi productes farmaceútics que continguin dissolucions d amoníac. (a) Escriviu la reacció que té lloc entre l àcid fòrmic i una solució d amoníac. (14) HCOOH + NH 3 NH HCOO (15) (b) Valorem una mostra d 1 ml del verí amb una dissolució d amoníac 0.2 M, de la quales consumeixen 18.3 ml. Calculeu la concentració de l àcid fòrmic en el verí ml NH ml NH mols NH 3 1 mol HCOOH = 1 l NH 3 1 l NH 3 1 mols NH 3 = mols HCOOH (16) mols HCOOH 1 ml HCOOH 1000 ml HCOOH 1 l HCOOH = 3.6 M (17) (c) Expliqueu en detall com faríeu la valoració al laboratori, indicant el material que caldria utilitzar. 7. A 100 cm3 d una dissolució d àcid nítric de concentració 0.01 M s hi afegeix 100 cm3 d una dissolució d hidròxid de bari de concentració 0.01 M (a) Escriviu la reacció que té lloc entre aquests dos compostos. HNO 3 + Ba (OH) 2 Ba (NO 3 ) 2 + H 2 O (18)

4 (b) Determineu si la reacció serà completa o hi haurà algun reactiu en excés. 100 ml HNO mols HNO ml = M (19) 100 ml Ba (OH) mols Ba (OH) ml = M (20) (c) Calculeu el ph de les dues dissolucions inicials i el de la dissolució final. Per al HNO 3 tenim la següent reacció: HNO 3 H + + NO 3 (21) de tal manera que el ph= log [H + ] = log [0.01] = 2 i per la reacció del Ba (OH) 2 tenim: Ba (OH) 2 = Ba 2+ + OH (22) de tal manera que el poh= log [OH ] = log [0.02] = 1.70; per tant ph= 14 poh= per trobar el ph de la reacció final haurem de sumar la concentració de [H + ] i obtindrem el ph de la solució final 8. Es prepara una pila emprant dos compartiments connectats per un pont salí. Com a elèctrodes s utilitzen dues barres, una de coure sòlid i l altra de níquel sòlid, cadascuna de les quals s introdueix en una dissolució 1.0 mol dm 3 dels seus propis ions. Els elèctrodes es connecten exteriorment amb un fil de coure. (a) i. Dibuixeu un esquema de la pila i designeu cadascun dels elèctrodes. La pila pot presentar-se segons l esquema: ii. Escriviu les semireaccions anòdica i catòdica i la reacció global El semisistema oxidant ha de ser el de major potencial estàndard de reducció: el Cu 2+ és l oxidant (es redueix a Cu) i el Ni, el reductor (s oxida a Ni 2+ ). CÀTODE (Reducció) Cu e Cu (23) ÀNODE (Oxidació) Ni Ni e (24) Per igualar la reacció global, cal que el nombre d electrons cedits i guanyats en les dues semireaccions sigui igual. Aquesta condició ja es verifica i només s han de sumar per obtenir la reacció global: Cu 2+ + Ni Cu + Ni 2+ (25) (b) Calculeu la variació d energia lliure de Gibbs estàndard de la reacció.

5 La forãsa electromotriu estàndard de la pila és la suma dels potencials de cada semisistema. Com que es tabulen els de reducció, caldrà canviar el signe de E 0 Ni 2+ /Ni ja que en realitat el níquel s oxida: E 0 pila = (+0.34) ( 0.23) = 0.57 V (26) Tenint en compte que s intercanvien dos electrons (n = 2), la variació de l energia lliure de Gibbs estàndard serà: G 0 = nfe 0 pila = = J (27) Observem que es verifica el criteri d espontaneïtat, és a dir, G 0 < 0 com correspon a una reacció química que ha de servir per originar un corrent elèctric (pila electroquímica). DADES: Potencials estàndard de reducció a 250C: E 0 Ni 2+ /Ni i F = C/mol = 0.23 V; E 0 Cu 2+ /Cu = 0.34 V