100 g de H2SO 4 comercial. 33,32 g de H2SO4 98 g de H SO. = 0,23moldeAl(OH) 3 3 mol de H SO

Transcripción

1 7 La reaccó químca 1. S obrm una bombona de gas butà, el gas surt de la bombona es barreja l are. Per què cal un msto o una guspra elèctrca perquè s ncï la reaccó de combustó? Les molècules del gas han de tenr l energa necessàra perquè en xocar entre elles es trenqun els enllaços de les molècules d oxgen del gas butà. Un msto o una guspra elèctrca submnstren aquesta energa mínma, que s anomena energa d actvacó.. Utltza la teora de les col lsons per explcar els fets següents: a) Com més concentrat és un àcd, més ràpdament reaccona un metall, com el Zn, desprenent hdrogen. b) La reaccó anteror té lloc més ràpdament s el znc es troba en forma de pols. Com més concentrat és l àcd, més molècules de l àcd h ha per untat de volum. Com veurem a l apartat 5, s l àcd és fort, aquestes molècules estan totalment ontzades. Axò suposa més possbltats que les partícules de l àcd (molècules o ons) xoqun el Zn. S el znc està en forma de pols, la superfíce de contacte entre el metall l àcd és molt més gran,, per tant, el nombre d àtoms de znc que xoquen les partícules de l àcd té és més gran.. Sense que calgu usar un cataltzador n ncrementar la temperatura, pensa dues maneres dferents d augmentar la veloctat de la reaccó entre el carbonat de calc sòld l àcd clorhídrc (veure fgura 7.11 del llbre). Augmentar la concentracó de l àcd polvortzar el carbonat de calc. 4. Ajusta les reaccons químques següents després descru-les una frase: a) H SO 4 (aq) + Al(OH) (aq) H O (l) + Al (SO 4 ) (aq) b) C 8 H 16 (l) + O (g) CO (g) + H O (l) c) NH (g) + O (g) NO (g) + H O (g) A la prmera reaccó: Quna quanttat d hdròxd d alumn necesstes perquè reaccon tot l àcd sulfúrc contngut en 0 ml d àcd d 1,96 g/ml de denstat 85 % de rquesa? a) H SO 4(aq) + Al(OH) (aq) 6 H O (l) + Al (SO 4 ) (aq) mols d àcd sulfúrc dssolt reacconen mols d hdròxd d alumn, donen 6 mols d agua líquda 1 mol de sulfat d alumn en solucó. 00

2 SOLUCIONARI b) C 8 H 16 (l) + 1 O (g) 8 CO (g) + 8 H O (l) 1 mol de C 8 H 16 (l) reaccona 1 mols de gas oxgen donen 8 mols de gas dòxd de carbon 8 mols d agua en estat líqud. c) NH (g) + 5/ O (g) NO (g) + H O (g) mols d amoníac reacconen 5/ mols de gas oxgen, donen mols de monòxd de ntrogen gas mols d agua gas. L estequometra de la prmera reaccó ens permet conèxer la proporcó en mols en què reacconen les substànces. Calculem la quanttat en mols que representa la quanttat d àcd sulfúrc ndcada. 1,96 g 0 ml de HSO 4 comercal = 9, g de HSO4 comercal 1mL 85 g de HSO4 pur 9, g de HSO 4 comercal 100 g de HSO 4 comercal =, g de H SO pur 4 M ( HSO) 98 g 4 = = mol 1mol de HSO 4, g de HSO4 = 0,4 mols de H SO 98 g de H SO 4 = 4 0,4 mol de H SO 4 moldeal(oh) = 0,moldeAl(OH) mol de H SO 4 M [ Al(OH) ] ( ) 78 g = = mol 78gdeAl(OH) 0, mol de Al(OH) = 1moldeAl(OH) = 17,94 g de Al(OH) es necessten 5. Escru ajusta l equacó químca de les reaccons següents: a) L amoníac reaccona l àcd sulfúrc per donar sulfat d amon. b) Quan l òxd de ferro (III) reaccona el monòxd de carbon s obté ferro metàl lc s allbera dòxd de carbon. Calcula la quanttat d òxd de ferro (III) de rquesa 65 % que es necessta per obtenr g de ferro metàl lc. a) NH + H SO 4 (NH 4 ) SO 4 b) Fe O + CO Fe + CO L estequometra de la segona reaccó ens permet conèxer la proporcó en mols en què reacconen les substànces. Calculem la quanttat en mols que representa la quanttat de ferro: 01

3 7 La reaccó químca 1mol de Fe g de Fe = 0,57 mols de Fe 55,8 g de Fe 1mol de FeO 0,57 mol de Fe = 0,9 mols de Fe O mol de Fe M ( Fe O ), 159,6 g = = mol 0,9 mol de Fe O 159,6 g de FeO = 46, g de Fe O 1 mol de Fe O Com que estem fent servr un òxd de ferro (III) del 65 % de rquesa: 46, g de Fe O 100 g d'òxd de partda 65 g de Fe O =71,1 g d'òxd de partda. 6. La cremor d estómac és deguda a un excés en la produccó de HCl per part del nostre organsme. Per contrarestar-la podem prendre una mca d hdròxd de magnes, que reaccona l àcd per formar clorur de magnes agua. a) Escru la reaccó que es produex. b) Calcula els grams d hdròxd de magnes que cal prendre per neutraltzar 10 ml de HCl 1,5 M. c) Calcula els grams de clorur de magnes que s h formaran. a) HCl + Al(OH) AlCl + H O. L estequometra de la reaccó ens permet conèxer la proporcó en mols en què les substànces reacconen. Calculem la quanttat en mols que representa la quanttat de HCl ndcada: 1,5 mol de HCl LdeHCl = 1, 5 10 mol de HCl 1LdeHCl b) 15, 10 1molde Al(OH) mol de HCl = 4, mol de Al(OH) mol de HCl M [ Al(OH) ] ( ) 78 g = = mol 417, 10 78gdeAl(OH) mol de Al(OH) 1moldeAl(OH) = 5, 10 1 g = 5 mg de Al(OH) es neutraltzen. = 0

4 SOLUCIONARI c) 15, 10 1mol de AlCl mol de HCl = 417, 10 mol de AlCl mol de HCl M ( AlCl ), 1,5 g = = mol 417, 10 1,5 g de AlCl mol de AlCl 1 mol de AlCl = 557, 10 1 g = 557 mg de AlCl es formen. = 7. Quan el clorat de potass s escalfa, se n desprèn oxgen queda un resdu de clorur de potass. Calcula: a) La quanttat de clorat que es va escalfar s l oxgen que es va obtenr, recollt en un recpent de 5 L a la temperatura de 80 C, exerca una pressó de,5 atm. b) Els grams de clorur de potass que s han obtngut. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: KClO / O + KCl 1 mol de clorat de potass es descompon dóna / mol d oxgen 1 mol de clorur de potass 5 L, 80 ºC,,5 atm. Expressem la quanttat d oxgen en mols, com que és un gas, utltzem l equacó: P V = n R T P V n = R T = 5, atm 5 L atm L 0, 08 ( ) K mol K = 0,6 mol de O 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen. a) 0,6 mol de O M ( KClO ),, 1,6 g = = mol 0,4 mol de KClO 1mol de KClO = 0,4 mol de KClO / mol de O 1,6 g de KClO = 49 g de KClO 1 mol de KClO 0

5 7 La reaccó químca b) 0,6 mol de O 1mol de KCl = 0,4 mol de KCl / mol de O M( KCl) = 9, 1 + 5, 5 = 74,6 g mol 74,6 g de KCl 0,4 mol de KCl = 9,8 g de KCl 1 mol de KCl 8. Quan un hdrocarbur reaccona una quanttat lmtada d oxgen es produex monòxd de carbon agua. a) Escru la reaccó en la qual el propà (C H 8 ) es transforma en monòxd de carbon. b) Qun volum d oxgen, mesurat en condcons normals, reaccona 4 L de propà a atm de pressó 5 C de temperatura? c) Qun volum de monòxd de carbon s obtndrà, mesurat en condcons normals? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C H 8 + 7/ O CO + 4 H O 1 mol de propà reaccona 7/ mols d oxgen donen mols de monòxd de carbon 4 mols d agua 4 L, atm, 5 ºC. Expressem la quanttat de propà en mols, com que és un gas, utltzem l equacó: P V = n R T P V n = R T 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen. a) = atm 4 L atm L 0, 08 ( 7 + 5) K mol K 7/ mol de O 0, mol de CH8 = 1,15 mol deo 1moldeCH8 En condcons normals, 1 mol d un gas deal ocupa,4 L. Per tant: 1,15 mol de O =,4 L = 5,8 L de O 1mol 0, mol de C H 8 04

6 SOLUCIONARI b) 0, mol de C H 8 moldeco = 0,99 mol de CO 1moldeCH 8 En condcons normals, 1 mol d un gas deal ocupa,4 L. Per tant: 0,99 mol de CO,4 L =, L de CO 1mol 9. El ntrat d amon (NH 4 NO ) és una substànca que es fa servr habtualment com a fertltzant. Sota l accó de detonadors, explota es descompon en ntrogen, oxgen agua. Axò fa que té s utltz per fabrcar explosus. En un bdó, h tenm 0,5 kg d una substànca que té un 80 % de rquesa en ntrat d amon. S arrba a explotar totalment, calcula: a) La pressó que exercrà el ntrogen que s allberarà, s el bdó és de 50 L la temperatura és de 5 C. b) El volum d agua que aparexerà al bdó. Denstat de l agua = 1 g/ml. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: NH 4 NO N H O 1 mol de ntrat d amon es descompon dóna 1 mol de ntrogen 1/ mol d oxgen mols d agua 0,5 kg, 80% en NH 4 NO. Expressem en mols la quanttat de ntrat d amon pur que h ha al bdó: 0,5 kg de producte 80 kg de NH4NO pur 100 kg de producte = 0,4 kg de NH4NO pur M ( NH4NO ) = = 80 g/mol 1mol de NH NO, gdenhno 4 = 5 mol de NH4NO 80 g de NH4NO 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen. 1mol de N a) 5 mol de NH4NO = 5 mol de N 1 mol de NH4NO Utltzem l expressó dels gasos per calcular la pressó que exercrà: P V = n R T 05

7 7 La reaccó químca n R T P = = V atm L 5 mol 0, 08 ( 7 + 5) K mol K 50 L =,5 atm b) 5 mol de NH NO 4 moldeho = 10 mol de HO 1 mol de NH NO 4 Donat que l agua és un líqud, calculem la massa equvalent a aquests mols, mtjançant la denstat, el volum que ocupa: M( H O) = = 18 g/mol 18 g de HO 10 mol de HO = 180 g de HO 1moldeHO 1mL deho 180 g de HO = 180 ml de HO 1gdeHO 10. L òxd de ferro (III) és un compost que es fa servr, entre altres coses, per fabrcar cntes d enregstrament. Per determnar-ne la rquesa en una mostra, se la va fer reacconar hdrogen gasós. Com a resultat es va obtenr ferro agua. Determna el percentatge en òxd de ferro (III) s 100 g de la mostra van consumr,6 L de H, mesurats en condcons normals. Quna quanttat de ferro es va dpostar en el procés? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Fe O + H Fe + H O 1 mol d òxd de ferro (III) reaccona mols d hdrogen donen mols de ferro mols d agua 100 g de mostra,6 L en C.N.. Expressem la quanttat d hdrogen en mols. Com que és un gas deal, hem de tenr en compte que cada mol ocupa,4 L:,6 L de H 1mol = 1,5 mol de H,4 L 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen. a) Incalment, calculem la quanttat de Fe O que reaccona aquesta quanttat de H ; serà la quanttat d aquesta substànca que conté la mostra: 06

8 SOLUCIONARI 1,5 mol de H Com que en 100 g de mostra h ha aquesta quanttat, concloem que té una rquesa en Fe O del 79,8 %. b) Per calcular la quanttat de Fe que s h dposta: 1,5 mol de H 1mol de FeO = 0,5 mol de FeO mol de H M ( Fe O ), 159,6 g = = mol 159,6 g de FeO 0,5 mol de FeO = 79, 8 g de Fe O 1 mol de Fe O mol de Fe = 1mol de Fe mol de H 55,8 g de Fe que s h dposten. 11. Quan el odur de potass reaccona el ntrat de plom (II), s obté un precptat groc de odur de plom (II) una altra substànca. S es barregen 5 ml d una dssolucó M de KI 15 ml de dssolucó 4 M de Pb(NO ), calcula la quanttat de precptat groc que s obtndrà. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: KI + Pb(NO ) PbI + KNO mols de odur de potass reacconen 1 mol de ntrat de plom (II) donen 1 mol de odur de plom (II) mols de ntrat de potass 5 ml, M 15 ml, 4 M. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant. Hem de determnar qun. mol 5 10 LdeKI = 7, L 4mol LdePb(NO ) = L mol de KI mol de Pb(NO ) 07

9 7 La reaccó químca Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte l estequometra de la reaccó: 6 10 moldeki mol de Pb(NO ) = 1moldePb(NO ) Aquesta quanttat és més gran que els,75? 10- mols d aquesta substànca que reacconen, per tant, el reactu lmtant és el Kl. 4. Calculem la quanttat de substànca que s obté a partr de la quanttat de reactu lmtant que h ha. L estequometra de la reaccó permet determnar-la: 1mol de PbI 75, 10 mol de KI = 75, 10 mol de PbI moldeki M ( PbI ),, 461 g = = mol 75, g de PbI mol de PbI = 17, 9 g de PbI 1 mol de PbI 1 10 mol de KI 1. El cadm reaccona l àcd nítrc forma ntrat de cadm hdrogen. Es fan reacconar 8 g de cadm 60 g d HNO 1,5 M. Quants grams d hdrogen s obtndran com a màxm? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Cd + HNO Cd(NO ) + H mols de cadm reacconen mols d àcd nítrc donen 1 mol de ntrat de cadm 1 mol d hdrogen 8 g 60 ml, 1,5 M. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant. Hem de determnar qun. 1moldeCd 8gdeCd = 71, 10 mol de Cd 11,4 g de Cd 1,5 mol L de HNO = L Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte la estequometra de la reaccó: 1moldeCd 9 10 mol de HNO = 4, 5 10 mol de Cd mol de HNO mol de HNO 08

10 SOLUCIONARI Aquesta quanttat és més petta que els 7,1 10 mols d aquesta substànca que reacconen, per tant, el reactu lmtant és el HNO. 4. Calculem la quanttat d hdrogen que s obté a partr de la quanttat de reactu lmtant que h ha. L estequometra de la reaccó permet determnar-la: 1mol de H 9 10 mol de HNO = 4, 5 10 mol de H mol de HNO M ( H) g = 1 = mol 45, 10 gdeh mol de H = 0,09 g de H 1 mol de H 1. Sabem que quan un àcd reaccona una base, neutraltzen els seus efectes. N h haurà prou afegr 6 g d hdròxd de calc a 100 ml d una dssolucó d àcd nítrc M per obtenr un med neutre? Determna s després de la reaccó tndrem un med àcd o bàsc. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Ca(OH) + HNO Ca(NO ) + H O 1 mol d hdròxd de calc reaccona mols d àcd nítrc donen 1 mol de ntrat de calc mols d agua 6 g 100 ml, M. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant. Hem de determnar qun. M[ Ca(OH) ], ( ) 74,1 g = = mol 1moldeCa(OH) 6gdeCa(OH) = 81, 10 mol de Ca(OH) 74,1 g de Ca(OH) mol L de HNO = 0 10 mol de HNO 1L Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte la estequometra de la reaccó: moldeCa(OH) mol de HNO = mol de Ca(OH) mol de HNO Aquesta quanttat és més petta que els 8,1 10 mols que tenm d aquesta substànca, per tant, tndrem un med àcd. 09

11 7 La reaccó químca 14. El formol (CH O) és un compost que es fa servr per fabrcar coles de fusta. A la ndústra s obté fent reacconar metanol (CH OH) oxgen, en un procés en el qual té s h forma agua. El rendment de l operacó és del 9 %. a) Escru l equacó químca de la reaccó. b) Determna la massa de formol que es pot obtenr a partr de 50 g de metanol. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: CH OH + 1 O CH O + H O 1 mol de metanol reaccona 1/ mol d oxgen donen 1 mol de formol 1 mol d agua 50 g. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen: M( CH OH) = = g/mol 1moldeCHOH 50 g de CHOH = 1,56 mol de CHOH g de CH OH 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen: 1 mol de CHO 1,56 mol de CHOH = 1,56 mol de CH O 1molde CH OH M( CH O) = = 0 g/mol 0 g de CHO 1,56 mol de CHO = 4,68 g de CHO 1 mol de CH O Aquesta és la quanttat que s obtndra s el procés tngués un rendment del 100 %. Però com que no el té, en calculem la quanttat real: 9 g reals 4,68 g de CHO teòrc = 4,1 g de CHO real 100 g teòrc 15. En un dels passos per a la fabrcacó de l àcd sulfúrc es fa reacconar dòxd de sofre oxgen per produr tròxd de sofre. Una vegada es van barrejar 11 L de dòxd de sofre a 1, atm 50 C oxgen es van formar 0 g de tròxd de sofre. Determna el rendment de la reaccó les molècules d oxgen que van reacconar. 10

12 SOLUCIONARI 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: SO + 1 O SO 1 mol de dòxd de sofre. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen,, com que el SO és un gas, fem servr l equacó: P V = n R T P V n = R T = reaccona 4. L estequometra de la reaccó permet calcular els mols de SO que s obtndran, com a màxm, a partr d aquesta quanttat: 0,5 mol SO 0,5 mol SO M ( SO ) = + 16 = 80 g/mol 0,5 mol de SO 1, atm 11 L atm L 0, 08 ( )K mol K Com que s obté una quanttat més petta, determnem el rendment del procés: 0 g reals Rto. = 100 = 75% 40 g teòrcs Per calcular les molècules d oxgen que han reacconat, hem de calcular els mols mtjançant l estequometra de la reaccó: 0,5 mol de SO 1/ mol d oxgen 80 g de SO = 40 g de SO 1 mol de SO 0,5 mol de O = 1 mol de SO 6, 0 10 molècules = 0,5 mol de O = 1mol = 15, 10 molècules de O donen 11 L, 1, atm 50 ºC 0 g 1 mol de tròxd de sofre = 0,5 mol de SO 16. El butà (C 4 H 10 ) és un dels combustbles que més es fa servr en l àmbt domèstc. Crema per l accó de l oxgen de l are forma dòxd de carbon agua. Cada cop que es crema 1 mol de butà es desprenen.878 kj. Calcula: a) La quanttat d energa que s obté quan es cremen els 1,5 kg de butà d una bombona. b) Els mols de CO que van a parar a l atmosfera cada cop que es crema una bombona de butà. 11

13 7 La reaccó químca 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem. Hem de tenr en compte l energa que es desprèn.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C 4 H O 4 CO + 5 H O + Energía 1 mol de butà reaccona 1/ mols d oxgen donen 4 mols de dòxd de carbon 5 mols d agua.878 kj 1,5 kg. Expressem en mols la quanttat de butà d una bombona calculem l energa que s obté la seva combustó: M ( C4H10 ) = = 58 g/mol 1moldeC 1, H10 gdech 4 10 = 16 mol de C 4 H g de C H mol de C H kj = 6 10 kj 1moldeCH L estequometra ens permet calcular els mols de la substànca que van a parar a l atmosfera: 16 mol de C H moldeCO = 864 mol de CO 1moldeCH Per coure uns ous necesstem kj. Calcula quna massa de butà (C 4 H 10 ) s haurà de fer servr en aquesta operacó s per cada mol de butà que es crema es desprenen.878 kj en cunar s aprofta el 60% de l energa. 1. Tal com hem fet en l exercc anteror, escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem. Té cal tenr en compte l energa que es desprèn.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C 4 H O 4 CO + 5 H O + Energía 1 mol de dòxd de butà reaccona 1/ mols d oxgen donen 4 mols de dòxd de carbon 5 mols d agua.878 kj kj 1

14 SOLUCIONARI. Tennt en compte l efcènca del procés, calculem la quanttat d energa que hem d obtenr la combustó del butà: 100 kj teòrcs kjreals =.8 kjreals 60 kjreals 4. L estequometra ens permet obtenr la quanttat de butà, expressada en mols, que es necessta. Fnalment, en calculem l equvalent en grams: 1moldeC4H10.8 kj = 0,98 mol de C4H kj M ( C4H10 ) = = 58 g/mol 0,98 mol de C H g de C4H10 = 57 g de CH 1moldeCH S en cremar un mol de metà es desprenen 1,8 kj. Quna quanttat de calor es desprèn en cremar 1 kg de metà? Qun volum d oxgen es necessta mesurat en condcons normals? Escrvm l equacó químca l ajustem: CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O (g) g 1 mol 1,8 kj 1 kg metà = 1.00 kj 1 kg 16 g 1 mol es desprenen 1.00 kj d energa en forma de calor g 1 mol mol O, 4 L 1 kg metà =.800 L 1 kg 16 g 1 mol 1 mol es necessten.800 ltres d oxgen. 19. Ajusta les equacons químques següents dentfca el tpus de reaccó: a) NaClO NaCl + O d) C + O CO b) HNO + Fe H + Fe(NO ) e) Ca(HCO ) CaCO + CO + H O c) KI + Pb(NO ) PbI + KNO a) NaClO NaCl + O Reaccó de descomposcó. b) HNO + Fe H + Fe(NO ) Reaccó de substtucó. c) KI + Pb(NO ) PbI + KNO Reaccó de doble substtucó. d) C(s) + O CO Reaccó de combustó o de síntes. e) Ca(HCO ) CaCO + CO + H O Reaccó de descomposcó. 1

15 7 La reaccó químca 0. El salfumant és una dssolucó aquosa d àcd clorhídrc, que és un àcd fort; l equacó de la seva ontzacó és: HCl (aq) H + (aq) + Cl (aq) Quna és la concentracó d ons Cl d una dssolucó 0,5 M d aquest àcd? Per a cada mol d àcd que s ha dssolt, s obté un mol d ons clorur; per tant, la concentracó d ons clorur és la matexa que la de l àcd, 0,5 M. 1. Completa ajusta les següents reaccons de neutraltzacó: a) HNO + KOH b) HSO 4 + Al(OH) c) HCl + Ca(OH) a) HNO + KOH KNO + H O b) H SO 4 + Al(OH) Al (SO 4 ) + 6H O c) HCl + Ca(OH) CaCl +H O. Tenm tres solucons A, B C de ph gual a,7 1 respectvament. Quna és la concentracó d ons hdron en cada cas? Indca s són àcdes, bàsques o neutres. Per defncó, el ph és el logartme en base 10 (canvat de sgne) de la concentracó d ons hdrogen. S el ph és, la concentracó d ons hdrogen és 10 -, per al ph gual a 7 és 10-7, per al ph gual a 1 és Escru les reaccons que tenen lloc quan ntroduïm una làmna de coure en una solucó d ons plata (fgura 7.6 del llbre). Indca qun és l oxdant qun el reductor. Cu Cu + + electrons Ag + + electrons Ag L oxdant és Ag +, ja que aquests ons són els que s emporten els electrons. El reductor és el Cu, perquè perd electrons passa a la dssolucó en forma d ons postus. 4. Ajusta les reaccons següents determna s són de transferènca de protons o d electrons. Indca, en cada cas, quna és l espèce que cedex protons o electrons quna és la que els accepta: a) NaOH + NaHCO Na CO + H O c) HCl + Al AlCl + H b) CO + C CO d) HCl + Be(OH) BeCl + H O a) NaOH + NaHCO Na CO + H O Reaccó de transferènca de protons. El NaHCO els cedex el NaOH els accepta. 14

16 SOLUCIONARI b) CO + C CO Reaccó de transferènca d electrons. El C els cedex el CO els accepta. c) HCl + Al AlCl + / H Reaccó de transferènca d electrons. El Al els cedex el H+ els accepta. d) HCl + Be(OH) BeCl + H O Reaccó de transferènca de protons. El HCl els cedex el Be(OH) els accepta. 5. El Cu reaccona una sal de Ag 1+ per donar una sal de Cu + Ag. Raona per què l equacó químca ajustada d aquest procés ha de ser: Cu (s) + Ag 1+ (aq) Ag + Cu + (aq) Perquè quan Cu (s) Cu + (aq), perd e. Com que cada ó plata tan sols capta 1 e-, calen dos ons Ag per completar el procés ( Ag 1+ (aq) Ag) El Zn reaccona una sal de Fe + dóna una sal de Fe + una sal de Zn +. Escru l equacó químca ajustada d aquest procés. Zn + Fe + Fe + + Zn +. El nombre d electrons que s ntercanven és. Cada àtom de Zn desprèn electrons, que són captats per dos àtoms de Fe + per passar a àtoms de Fe. A una dssolucó de ntrat de plata AgNO se l afegex unes gotes d una dssolucó d àcd clorhídrc HCl. Què succerà? Escru l equacó de la reaccó químca que té lloc. Es formarà un precptat blanc de clorur de plata: AgNO (aq) + HCl (aq) AgCl (s) + HNO (aq) Escru les equacons químques de les següents reaccons de precptacó: a) El sulfat de plom (II) és un compost nsoluble. Escru l equacó de la reaccó que tndrà lloc al mesclar una solucó de ntrat de plom (II) una de sulfat de sod. b) S afegm una dssolucó de cromat de potass a una dssolucó de ntrat de plata, es forma un precptat de cromat de plata. a) Pb(NO ) + Na SO 4 NaNO + PbSO 4 b) Ag NO + K CrO 4 Ag CrO 4 + KNO 9. L hdròxd d alumn, Al(OH), és nsoluble en agua. Explca com podríem dentfcar la presènca d ons Al + en una solucó aquosa, que no conté cap més cató. Afegnt una dssolucó d un hdròxd soluble com el NaOH. Com que a la dssolucó problema h ha presènca d ons Al +, en afegr l hdròxd de sod, es precptarà l hdròxd d alumn. 15

17 7 La reaccó químca 0. La teora de les col lsons du que per produr una reaccó les partícules dels reactus han de xocar. Com ha de ser la topada perquè result efcaç? Cal que tngu prou energa dugu l orentacó adequada. 1. Completa el dbux les paraules adequades: Reactus Productes Estat de transcó Energa d actvacó Energa de la reaccó Procés endotèrmc Procés exotèrmc Estat de transcó Estat de transcó Reactus Energa d actvacó Energa d actvacó Productes Energa de reaccó Productes Reactus Energa de reaccó Procés exotèrmc Procés endotèrmc.. 4. Explca d on procedex l energa que es desprèn en els processos exotèrmcs. Té l orgen en el fet que l energa que es desprèn en els productes quan es formen els nous enllaços és més gran que la que cal per trencar els enllaços en els reactus. Tant l augment de la temperatura dels reactus com la presènca d un cataltzador postu reduexen l energa d actvacó d un procés. Actuen de la matexa manera? No. L ncrement de temperatura augmenta el nvell energètc dels reactus,, com a conseqüènca, dsmnuex l energa d actvacó del procés en què els reactus es transformen en productes. El cataltzador postu rebaxa el nvell energètc de l estat de transcó,, per consegüent, dsmnuex l energa d actvacó, tant pel que fa referènca al pas del reactus a productes com a l nrevés. Què és la veloctat de reaccó? En qunes untats es pot mesurar? És la quanttat de substànca que es transforma per untat de temps. Bé perquè desaparex, en el cas dels reactus, o bé perquè es forma, en el dels productes. Es pot mesurar en forma de concentracó, les untats que s empren són M/s o (mol/l)/s. 5. Com és possble que alguns cataltzadors dsmnuexn la veloctat d una reaccó s no canven l energa dels reactus n dels productes? 16

18 SOLUCIONARI Perquè rebaxen el nvell energètc de l estat de transcó. En el cas de la catàls homogèna, es forma un compost ntermed un dels reactus el cataltzador. A la catàls heterogèna s establexen unes forces d atraccó entre el cataltzador un reactu que deblten els enllaços, per tant, dsmnuex l energa d actvacó Indca qunes de les reaccons següents són processos exotèrmcs qunes endotèrmcs: a) La coagulacó de les proteïnes que es produex quan coem un ou. b) La descomposcó del carbonat de calc que es produex quan s escalfa. c) La combustó del butà que es produex quan h acostem un llumí encès. d) La fermentacó del v. a) Endotèrmc. Cal aplcar-h calor perquè tngu lloc la coagulacó. b) Endotèrmc. Cal aplcar-h calor perquè tngu lloc la descomposcó. c) Exotèrmc. Tot que cal ncar-lo un llumí. Durant el procés de combustó es desprèn calor. d) Exotèrmc. El procés té desprèn calor. Quan el monòxd de carbon gasós s escalfa es descompon en gas oxgen carbon, que es dposta en forma de pettes partícules de carbonet. Per tal que la reaccó esdevngu cal aportar-h 110 kj d energa per cada mol de monòxd de carbon. Dbuxa el dagrama d avançament de la reaccó especfcant-h els enllaços que es trenquen els que es formen. Reactus O O = = C C O C O C Productes O = O C C 110 kj 8. Tennt en compte com transcorren les reaccons químques, dóna raons centífques que explqun aquestes afrmacons: a) Quan la roba està molt bruta, la rentem en calent. b) Quan la roba té moltes taques de grex, aplquem detergent drectament sobre les taques les freguem. 17

19 7 La reaccó químca c) Ens podem escalfar una foguera, però s no tenm llumns o cap altre mètode per encendre-la, la fusta o el carbó no cremaran. d) Cunar dos qulos de carn pcada és molt més ràpd que coure dos qulos de carn en un sol tros. e) Quan fem la compra setmanal, desem els alments dns la nevera. a) En escalfar l agua, augmentem el nvell energètc dels reactus (el detergent) la veloctat de la reaccó s ncrementa. D aquesta manera la rentada és més efcaç. b) El fet d aplcar el detergent drectament sobre la taca pressuposa un ncrement de la concentracó dels reactus en contacte, axò augmenta la veloctat de la reaccó. c) Perquè la reaccó s ncï cal vèncer l energa d actvacó. I per axò fem servr els mstos quan volem encendre una foguera. Un cop s ha produït la combustó, com que es tracta d un procés exotèrmc, aquesta ja duu en ella matexa l energa d actvacó perquè se seguex produnt. d) Quan es rostex la carn es produexen reaccons químques. S és carn pcada, la superfíce en contacte és més gran, axò n ncrementa la veloctat de la reaccó. e) Els alments es descomponen el temps perquè s h produexen un conjunt de reaccons químques. Quan els posem a la nevera rebaxem el nvell energètc dels reactus, d aquesta manera s augmenta l energa d actvacó dsmnuex la veloctat de la reaccó. 9. En els jacments metàl lcs, juntament els metalls se solen extreure altres materals com ara roques. Per analtzar el contngut en metall d una mostra se la fa reacconar un àcd que dssol el metall desprèn gas hdrogen. Per exemple, l anàls que permet determnar la quanttat de zenc en una mostra es basa en la reaccó: Zn + HCl ZnCl + H Indca quatre procedments per augmentar la veloctat d aquest reaccó. Incrementar la concentracó del HCl; trossejar el mneral en fragments petts; augmentar la temperatura; fer servr un cataltzador postu. 40. Explca la dferènca entre una reaccó químca una equacó químca. Per què cal ajustar les equacons químques? Una reaccó químca és un procés en què la naturalesa de les substànces que h partcpen canva. L equacó químca és la representacó smbòlca d una equacó químca en què s h ndquen les fórmules dels reactus dels productes la proporcó en què h ntervenen. 18

20 SOLUCIONARI Cal ajustar les equacons químques per ndcar que la matèra es conserva, per tant, tots els àtoms dels reactus s han d ndcar en els productes Escru ajusta les equacons químques de les reaccons següents: a) Quan es fa reacconar coure metall àcd sulfúrc s obté sulfat de coure (II), dòxd de sofre agua. b) Dels electròlts del clorur de sod agua s obtenen els gasos clor hdrogen, hdròxd de sod. (S entén de l electrols del NaCl l agua). a) Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O b) NaCl + H O Cl + H + NaOH Ajusta les reaccons químques següents després descru-les una frase: a) H S (g) + O (g) H O (l) + SO (g) b) NaCl (s) + H O (l) NaOH (aq) + Cl (g) + H (g) c) NaBr (s) + H PO 4 (aq) Na HPO 4 (aq) + HBr (g) a) H S (g) + / O (g) H O (l) + SO (g) 1 mol de sulfur d hdrogen reaccona / mols de gas oxgen, donen 1 mol d agua 1 mol de dòxd de sofre. b) NaCl (s) + H O (l) NaOH (aq) + Cl (g) + H (g) mols de clorur de sod reacconen 1 mol d agua, donen 1 mol d hdròxd de sod, un mol de gas clor 1 mol de gas hdrogen. c) NaBr (s) + H PO 4(aq) Na HPO 4(aq) + HBr (g) mols de bromur de sod reacconen 1 mol d àcd fosfòrc, donen 1 mol d hdrogenfosfat de sod mols de bromur d hdrogen gasós. 4. Ajusta les equacons químques següents dentfca el tpus de reaccó: a) BaBr + H PO 4 Ba (PO 4 ) + HBr b) NH + HCl NH 4 Cl c) H + O H O d) Al + H SO 4 Al (SO 4 ) + H e) NH N + H a) BaBr + H PO 4 Ba (PO 4 ) + 6 HBr. Reaccó de doble substtucó. b) NH + HCl NH 4 Cl. Reaccó de combnacó (síntes). c) H + O H O. Reaccó de combnacó. d) Al + H SO 4 Al (SO 4 ) + H. Reaccó de substtucó. e) NH N + H. Reaccó de descomposcó. 19

21 7 La reaccó químca 44. Ajusta les reaccons següents determna s són de transferènca de protons o d electrons. Indca, en cada cas, quna és l espèce que cedex protons o electrons quna és la que els accepta: a) C (s) + O CO b) HNO + Fe H + Fe(NO ) c) HCl + NaHCO NaCl + CO + H O d) NH + H PO 4 (NH 4 ) PO 4 a) C (s) + O CO. Reaccó de transferènca d electrons. El C cedex electrons el O els capta. b) HNO + Fe H + Fe(NO ). Reaccó de transferènca d electrons. El Fe cedex electrons el H+ els capta. c) HCl + NaHCO NaCl + CO + H O. Reaccó de transferènca de protons. El HCl cedex protons el NaHCO els capta. d) NH + H PO 4 (NH 4 ) PO 4. Reaccó de transferènca de protons. El H PO 4 cedex protons el NH els capta Explca la nfluènca de la temperatura sobre la veloctat d una reaccó. La temperatura està relaconada l energa mtjana de les partícules que formen les substànces. A més temperatura més partícules energes altes, per tant, més partícules que tndran l energa d actvacó sufcent perquè els enllaços sgun efcaços (veure fgura 7.9 del llbre) per tant la reaccó anrà més de pressa. Dsposem d una solucó d àcd clorhídrc una d hdròxd de sod. a) Escru la dssocacó ònca de cada un d ells. b) Explca què sgnfca que tots dos són electròlts forts. c) Explca el que succeex s mesclem les dues dssolucons. a) HCl (aq) H + (aq) + Cl (aq) NaOH (aq) Na + (aq) + OH (aq) b) Vol dr que estan totalment ontzats. c) Tndrà lloc una neutraltzacó: H + (aq) + OH (aq) H O 47. Explca els fets següents: a) Per combatre l àcdesa d estómac, prenem una dssolucó de bcarbonat de sod. b) Segons la teora d Arrhenus, l amoníac no és una base. El bcarbonat de sod és una base que neutraltza l àcd clorhídrc que tenm a l estómac. 0

22 SOLUCIONARI La teora d Arrhenus consdera bases aquelles substànces que en dssolucó aquosa es dssocen formant ons OH. L amoníac no té aquests ons a la seva molècula; per tant, no es pot consderar una base segons aquesta teora. 48. Quan es fa reacconar amoníac oxgen s obté monòxd de ntrogen agua. a) Escru la reaccó que es produex tennt en compte que totes les substànces estan en estat gasós. b) Determna el volum d oxgen, mesurat en condcons normals, que es necessta perquè reaccon totalment 50 g d amoníac. c) Calcula les molècules de monòxd de ntrogen que s obtndran. a) 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: NH (g) + 5/ O (g) NO (g) + H O (g) mols d amoníac reacconen 5/ mols d oxgen mols de monòxd donen de ntrogen mols d agua 50 g. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen: M ( NH ) = = 17 g/mol 50 g de NH 1moldeNH =,94 mol de NH 17 g de NH 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen: b),94 mol de NH 5/ mol de O =,68 mol de O moldenh Tennt en compte que 1 mol de qualsevol gas ocupa,4 L, en condcons normals.,68 mol de O,4 L = 8, L de O 1mol Segons l estequometra de la reaccó, s obtndrà el matex nombre de mols de NO que han reacconat que de NH :,94 mol de NO 6, mol molècules = 177, 10 4 molècules de NO = 1

23 7 La reaccó químca 49. Habtualment, el carbon reaccona l oxgen per donar dòxd de carbon. Però quan no h ha oxgen sufcent, la reaccó produex monòxd de carbon, un gas vernós que pot produr la mort. a) Escru la reaccó en la qual el carbon es transforma en dòxd de carbon en monòxd de carbon. b) Calcula les molècules de monòxd de carbon de dòxd de carbon que s obtndren s 1 kg de carbon es transformés íntegrament en cada una d aquestes substànces. c) Calcula la pressó que exercra el monòxd de carbon que has calculat en l apartat anteror s la combustó es produís en una habtacó de m x 4 m x,5 m a una temperatura de 5 C. a) 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C (s) + O (g) CO (g) 1 mol de carbon reaccona 1 mol d oxgen donen 1 mol de dòxd de carbon 1 kg C (s) + 1 O (g) CO (g) 1 mol de carbon reaccona 1 mol d oxgen donen 1 mol de monòxd de carbon 1 kg. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen: 1mol de C 10 gdec = 8, mol de C 1 g de C 4. L estequometra de la reaccó permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen. Per a la prmera reaccó: 8, mol de C 1moldeCO = 8, mol de CO 1 mol de C Per a la segona reaccó: 8, mol de C 1moldeCO = 8, mol de CO 1 mol de C b) Com que s obté un nombre gual de mols de CO que de CO, h haurà el matex nombre de molècules de cadascun d ells, exercran la matexa pressó en les matexes condcons. Ara farem el càlcul per a una de les reaccons (CO):

24 SOLUCIONARI 6, 0 10 molècules 8, mol de CO = 1mol = 50, 10 5 molècules de CO c) Com que: P V = n R T n R T P = = V atm L 8, mol 0, 08 ( 7 + 5) K mol K = 68, 10 ( 4, 5) 10 atm L = 50. La gasolna té una composcó mtjana d octà (C 8 H 18 ) que es crema l oxgen de l are per donar dòxd de carbon agua. a) Escru l equacó químca de la reaccó que es produex. b) Calcula el volum d oxgen, en condcons normals, que es necessta per cremar 1 ltre de gasolna de denstat 8,0 g/ml. c) Calcula el volum de dòxd de carbon que es desprendrà, mesurat en condcons normals. a) 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C 8 H / O 8 CO + 9 H O 1 mol d octà reaccona 5/ mols d oxgen donen 8 mols de dòxd de carbon 9 mols d agua 1 L, 0,8 g/ml. Expressem en mols la quanttat de gasolna equvalent a 1 L. Utltzem la dada de la denstat: 10 ml de C H ,8 g de C8H18 = 800 g de C8H 18 1mLdeCH 8 18 M ( C8H18 ) = = 114 g/mol 800 g de C H moldeC8H18 = 7,0 mol de C H 114 g de C H L estequometra ens permet calcular els mols d oxgen que es necessten. Com que està en condcons normals, calcularem el volum equvalent. I, d una manera semblant, podrem saber la quanttat de CO que va a parar a l atmosfera: b) 7,0 mol de C H / mol de O = 87,7 mol de O 1moldeCH 8 18

25 7 La reaccó químca 87,7 mol de O,4 L = 197, 10 LdeO 1mol c) 7,0 mol de C H , mol de CO 8moldeCO = 56, mol de CO 1 mol de C H 8 18,4 L = 1, LdeCO 1mol 51. El gas clor s obté en la ndústra per electròls d una dssolucó aquosa de clorur de sod (agua de mar). La reaccó (sense ajustar) és la següent: NaCl + H O NaOH + Cl (g) + H (g) a) Qun volum de clor, mesurat en condcons normals, s obtndrà s s utltzen,5 kg de clorur de sod? b) Quants kg de NaOH s obtndran? a) 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: NaCl + H O NaOH + Cl (g) + H (g) mols de clorur de sod reacconen mols d agua donen mols d hdròxd de sod 1 mol de clor 1 mol d hdrogen,5 kg. Expressem en mols la quanttat de NaCl: M( NaCl) = + 5, 5 = 58,5 g/mol 1moldeNaCl 5, 10 g de NaCl = 4,74 mol de NaCl 58,5 g de NaCl 4. L estequometra ens permet calcular els mols de clor que s obtenen. Com que està en condcons normals, calcularem el volum equvalent: b) 1moldeCl 4,74 mol de NaCl = 1,7 mol de Cl moldenacl 1,7 mol Cl,4 L = 4,79 10 L Cl 1mol c) I, d una manera semblant, calculem la massa de NaOH que s obté: moldenaoh 4,74 mol de NaCl = 4,74 mol de NaOH moldenacl 4

26 SOLUCIONARI M( NaOH) = = 40 g/mol 40 g de NaOH 4,74 mol de NaOH = 1moldeNaOH = 171, 10 g de NaOH = 1,71kg de NaOH 5. El carbur de slc (SC) és un abrasu ndustral que s obté fent reacconar dòxd de slc carbon. Com a producte de la reaccó s obté, a més, monòxd de carbon. a) Escru l equacó químca ajustada de la reaccó. b) Calcula la massa de carbon que ha de reacconar per produr 5 kg de SC. c) Calcula la pressó que exercrà el monòxd de carbon que s obté s es recull en un recpent de 10 L a 50 C. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: SO + C SC + CO 1 mol de dòxd de slc reaccona mols de carbon 1 mol de donen carbur de slc mols de monòxd de carbon 5 kg 10L, 50 ºC. Expressem en mols la quanttat de SC: M( SC) = 8, = 40,1 g/mol 1mol de SC 5, 10 gdesc = 6,4 mol de SC 40,1 g de SC 4. L estequometra ens permet calcular quants mols de carbon han de reacconar per tal d obtenr aquesta quanttat de SC: mol de C 6,4 mol de SC = mol de C 1 mol de SC 1 g de C mol de C =, 4 10 gdec 1 mol de C Utltzant la proporcó estequomètrca, calculem els mols de CO que s obtenen. Les lles dels gasos ens permetran calcular la pressó que exercex en aquestes crcumstànces. moldeco 6,4 mol de SC = 1.47 mol de CO 1 mol de SC P V = n R T 5

27 7 La reaccó químca P n R T = = V atm L 1.47 mol 0, 08 ( ) K mol K 10 L =.0 atm = 5. Una roca calcàra conté un 70 % de carbonat de calc, substànca que, en escalfar-se, desprèn dòxd de carbon òxd de calc. Determna el volum de dòxd de carbon, mesurat en condcons normals, que es produrà quan es cremn 5 kg de roca calcàra. Quants qulos d òxd de calc es produran? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: CaCO + calor CO + CaO 1 mol de carbonat de calc dóna 1 mol de dòxd de carbon 1 mol d òxd de calc 5 kg, 70 %. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. D entrada, cal determnar la massa de CaCO que h ha en els 5 kg de roca calcàra: 70 g de CaCO 5 10 g de calcàra = 100 g de calcàra M ( CaCO ) = 40, = 100,1 g/mol 1mol de CaCO 17, 5 10 g de CaCO = 100,1 g de CaCO = 174,8 mol de CaCO 4. L estequometra de la reaccó ens permet calcular les quanttats de les altres substànces que h ntervenen: a) El nombre de mols de CO que s obtenen concdex el de mols de CaCO que reacconen. Com que és un gas, en calcularem el volum en condcons normals: 174,8 mol de CO b) El nombre de mols de CaO que s obtenen concdex el de mols de CaCO que reacconen. La seva massa molar ens permetrà conèxer l equvalent pel que fa a la massa: M( CaO) = 40, = 56,1 g/mol 56,1 g de CaO 174,8 mol CaO = 98, 10 gdecao = 9,8kgdeCaO 1 mol de CaO 17, 5 10 g de CaCO,4 L = 9, 10 LdeCO 1mol 6

28 SOLUCIONARI 54. Per determnar la rquesa en magnes d un alatge s agafa una mostra de,8 g se la fa reacconar oxgen en unes condcons en les quals només s obté òxd de magnes en una quanttat de,6 g. Qun serà el percentatge de magnes a l alatge? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Mg (s) + 1 O (g) MgO (s) 1 mol de magnes reaccona 1/ mol d oxgen donen,8 g de mostra,6 g 1 mol d òxd de magnes. Expressem en mols la quanttat de MgO que s obté: M( MgO) = 4, + 16 = 40, g/mol 1mol de MgO,6 g de MgO = 89, 10 mol demgo 40, g de MgO 4. L estequometra de la reaccó ens permet calcular la quanttat de magnes que ha reacconat: 1moldeMg 0,089 mol de MgO = 0,089 mol de Mg 1 mol de MgO Calculem l equvalent en grams, obtndrem la quanttat de Mg que h ha a la mostra. El resultat ens permet calcular el percentatge de magnes que conté l alatge: 0,089 mol de Mg 4, g de Mg =,16 g de Mg 1moldeMg,16 g de Mg,8 g de mostra 100 = 76,4% de Mg en l'alatge 55. El butà (C 4 H 10 ) crema per accó de l oxgen dóna dòxd de carbon agua. Qun volum d are, a 1 atm de pressó 5 C de temperatura, es necessta per reacconar,5 kg de butà? Tngues en compte que l are té un 0 % en volum d oxgen. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem. 7

29 7 La reaccó químca. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: C 4 H O 4 CO + 5 H O 1 mol de butà reaccona 1/ mols d oxgen donen 4 mols de dòxd de carbon 5 mols d agua,5 kg 1 atm, 5 ºC. Expressem en mols la quanttat de butà: M ( C4H10 ) = = 58 g/mol 1moldeC 5, 10 4H10 gdech 4 10 = 4,1 mol de C 4 H g de C H L estequometra de la reaccó permet calcular els mols d oxgen que h ntervenen. Com que és un gas, la lle dels gasos ens permet determnar el volum que ocuparan en les condcons del problema: 4,1 mol de C H mol de O = 80 mol de O 1moldeCH 4 10 V n R T = = P P V = n R T atm L 80 mol 0, 08 ( 7 + 5) K mol K 1 atm = 685, 10 LdeO = La proporcó d oxgen que h ha a l are ens permet calcular el volum d are que cal: 100 L d'are 685, 10 LdeO = 4, 10 Ld'are 0 L de O 56. El P 4 (g) reaccona el Cl (g) per donar PCl (g). En un recpent de 15 L que conté Cl en condcons normals, s h ntroduexen 0 g de fòsfor es posen en condcons de reacconar. Quna és la màxma quanttat de trclorur de fòsfor que es pot obtenr? Determna la pressó que exercrà s es recull en el recpent de 15 L a 50 C. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem. 8

30 SOLUCIONARI. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: 1 P 4 + Cl PCl (g) 1/ mol de fòsfor reaccona mols de clor donen mols de trclorur de fòsfor 0 g 15 L en c.n. 15 L, 50 ºC. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Atès que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant, n hem de determnar qun: 0 g de P M ( P ) 14 g 4 = 4 1 = mol 4 1mol de P4 = 0,16 mol de P 14 g de P L de Cl 1moldeCl = 0,67 mol de Cl,4 L de Cl Té hem de determnar el reactu lmtant, tot tennt en compte l estequometra de la reaccó: moldecl 0,16 mol de P4 = 0,96 mol de Cl 1 mol de P4 Aquesta quanttat és més gran que els 0,67 mols que tenm d aquesta substànca. Per tant, el reactu lmtant és el Cl. 4. Calculem la quanttat de trclorur de fòsfor que s obté a partr de la quanttat de reactu lmtant que h ha. L estequometra de la reaccó ens permet determnar-la: La proporcó d oxgen que h ha a l are ens permet calcular el volum d are que cal: 0,67 mol de Cl mol de PCl = 0,45 mol de PCl moldecl Mtjançant les lles dels gasos, determnarem la pressó que exercex en les condcons del problema: P V = n R T n R T P = = V atm L 0,45 mol 0, 08 ( ) K mol K 15 L = 0,79 L de PCl = 9

31 7 La reaccó químca 57. Quan el clorur de calc reaccona carbonat de sod, s obté un precptat blanc de carbonat de calc una altra substànca. S es barregen 0 ml d una dssolucó 5M en Na CO 0 ml de dssolucó 4 M de CaCl, calcula la quanttat de precptat blanc que s obtndrà. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: CaCl + Na CO CaCO + NaCl 1 mol de clorur de calc reaccona 1 mol de carbonat de sod 0 ml, 4 M 0 ml, 5 M donen 1 mol de carbonat de calc mols de clorur de sod. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant, n hem de determnar qun: mol L de CaCl = 0,1 mol de CaCl 1L mol LdeNaCO = 0,1mol de Na CO 1L L estequometra de la reaccó ens ndca que h ntervé el matex nombre de mols de cadascun dels reactus. Per consegüent, el reactu lmtant és el Na CO. 4. El precptat blanc és el CaCO. Calculem la quanttat de substànca que s obté a partr de la quanttat de reactu lmtant que h ha. L estequometra de la reaccó du que s obtndrà el matex nombre de mols que de Na CO : M ( CaCO ), 100,1 g = = mol 100,1 g de CaCO 0,1 mol de CaCO = 10 g de CaCO 1 mol de CaCO 58. El prmer pas en la fabrcacó de l àcd nítrc consstex a l oxdacó de l amoníac, procés que representem per mtjà de l equacó (sense ajustar): NH (g) + O (g) NO (g) + H O (g) En un recpent, s h ntroduexen 5 L d amoníac 50 L d oxgen mesurats en condcons normals. Determna els grams de cadascuna de les substànces que tndrem al fnal del procés. 0

32 SOLUCIONARI 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: NH (g) + 5 O (g) NO (g) + H O (g) mols d amoníac reacconen 5/ mols d oxgen donen mols de monòxd de ntrogen mols d agua 5 L, C.N. 50 L, C.N.. Expressem en mols les quanttats de les substànces que reacconen, ho farem tennt en compte que són gasos en condcons normals. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant, n hem de determnar qun: 1mol 5 L de NH = 1,17 mol de NH,4 L 50 L de O Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte l estequometra de la reaccó: 5/ mol de O 1,17 mol de NH = 1,46 mol de O moldenh Aquesta quanttat és més petta que els, mols que tenm d aquesta substànca. Per tant, el reactu lmtant és el NH. 4. Calculem la quanttat de cada substànca que s obté a partr de la quanttat de reactu lmtant que h ha. Mtjançant la seva massa molar sabem l equvalent en g de cadascuna de les substànces: a) 1,17 mol de NH M ( NO) = = 0 g mol 0 g de NO 1,17 mol de NO = 5,1 g de NO 1moldeNO b) 1,17 mol de NH 1mol =, mol de O,4 L moldeno = 1,17 mol de NO moldenh moldeho = 1,75 mol de HO moldenh M ( HO) 18 g = = mol 18 g de HO 1,75 mol de HO = 1,6 g de HO 1moldeHO 1

33 7 La reaccó químca c) Quanttat de O que no ha reacconat:, mol 1,46 mol = 0,77 mol Aleshores: M ( O ) g = 16 = mol 0,77 mol de O g de O = 4,6 g de O 1 mol de O 59. L alumn reaccona l àcd sulfúrc per donar sulfat d alumn hdrogen. Es fan reacconar 5 g d alumn 40 ml de H SO 4 1,5 M. Quants grams d hdrogen s obtndran com a màxm? 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Al + H SO 4 Al (SO 4 ) + H (g) mols d alumn reacconen mols d àcd sulfúrc donen 1 mol de sulfat d alumn mols d hdrogen 5 g 40 ml, 1,5 M. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant, n hem de determnar qun: 1molde Al 5gdeAl = 0,19 mol de Al 7 gdeal ,5 mol LdeHSO = 0,05 mol de H SO 1L 4 4 Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte l estequometra de la reaccó: mol de HSO 4 0,19 mol de Al = 0,8 mol de HSO 4 moldeal Aquesta quanttat és més gran que els 0,05 mols que tenm d aquesta substànca. Per tant, el reactu lmtant és el H SO La quanttat màxma d hdrogen que es pot obtenr és la que permet la quanttat de reactu lmtant que h ha. L estequometra determna que s obtndrà el matex nombre de mols d hdrogen que d àcd sulfúrc. A partr, doncs, de l estequometra de la massa molar del H n obtndrem l equvalent en grams:

34 SOLUCIONARI 0,05 mol de H gdeh = 0,1 g de H 1 mol de H 60. Sabem que quan un àcd reaccona una base neutraltzen els seus efectes. N h haurà prou afegr 18 g d hdròxd de alumn a 00 ml d una dssolucó d àcd sulfúrc 1,5 M per tenr un med neutre? Determna s, després de la reaccó, tndrem un med àcd o bàsc. 1. Escrvm l equacó químca de la reaccó l ajustem.. A sota de cada substànca, h escrvm les dades que conexem: Al(OH) + H SO 4 Al (SO 4 ) + 6 H O mols d hdròxd d alumn reacconen mols d àcd sulfúrc donen 1 mol de sulfat d alumn 6 mols d agua 18 g 00 ml, 1,5 M. Expressem la quanttat en mols de les substànces que reacconen. Com que conexem les quanttats de tots dos reactus, el més probable és que un dels dos actuï com a reactu lmtant, hem de determnar qun: M [ Al(OH) ] ( ) 78 g = = mol 18 gdeal(oh) 1molde Al(OH) = 0,moldeAl(OH) 78 gdeal(oh) ,5 mol LdeHSO = 0, mol de H SO 1L 4 4 Determnem el reactu lmtant tot tennt en compte l estequometra de la reaccó: mol de HSO 4 0, moldeal(oh) = 0,45 mol de HSO4 moldeal(oh) Aquesta quanttat és més gran que els 0, mols que tenm d aquesta substànca. Per tant, el reactu lmtant és el H SO 4. I com que sobra Al(OH), aleshores tndrem un med bàsc. 61. En la combustó d 1 mol de glucosa s allberen.540 kj. La major part dels hdrats de carbon es descomponen donant glucosa. Calcula la quanttat d energa que es produex en el nostre cos cada cop que metaboltzem 10 g de glucosa (aproxmadament la quanttat de sucre que h ha en un sobret).

35 7 La reaccó químca Fórmula de la glucosa: C 6 H 1 O 6. M ( C6H1O 6 ) = = 180 g/mol 10 g de C H O mol de C6H1O 6 = 0,056 mol de C H O 180 g de C H O kj 0,056 mol de C6H1O 6 = 141kJ 1mol El clor es troba en la naturalesa prncpalment en forma de clorurs. Podem obtenr clor al laborator a partr de la reaccó: 4 NaCl + H SO 4 + MnO Na SO 4 + MnCl + Cl + H O Calcula el volum de gas clor mesurat a 5 C a 1atm que s obté a partr d 1kg de sal el volum d àcd sulfúrc 0,5 M que s ha necesstat. 1 mol 1 mol de clor g NaCl = 4,7 mol de clor 58,5 g 4 mol NaCl Calculem el volum de clor obtngut: n R T 4,7 0,08 98 V = = = 104,4 ltres de clor. P 1 mol H SO 4 1 ltre 4,7 mol de clor = 17,08 ltres d àcd. 1 mol clor 0,5 mol 6. Quan el carbonat de bar s escalfa es desprèn dòxd de carbon queda un resdu d òxd de bar. Calcula: a) La quanttat de carbonat que es va escalfar s el dòxd de carbon que es va obtenr, recollt en un recpent de 8 L a la temperatura de 150 C, exerca una pressó de,5 atm. b) Els grams d òxd de bar que es van obtenr. La reaccó que té lloc és: BaCO BaO + CO a) Calculem els mols de dòxd de carbon obtngut: P V,5 8 n = = = 0,57 mol R T 0, mol BaCO 197 g 0,57 mols CO = 11,9 g de carbonat 1 mol CO 1 mol b) 1mol BaO 15 g 0,57 mols CO = 87,1 g de BaO 1 mol CO 1 mol 4