PROBLEMAS VISUALES DE QUÍMICA 4 Problema 1.

Transcripción

1 PROBEMAS VISUAES DE QUÍMICA Problema 1. Te dan el montaje de la fiura, disponiendo en el tubo de ensayo horizontal 10cm de ácido nítrico 6N y de Cu. Al cabo de un momento se recoe en el tubo de ensayo invertido, una mezcla de ases (NO y NO ), mientras que en el tubo de ensayo la disolución aparece verdosa por producirse nitrato de cobre (II). a temperatura externa es 18ºC y la presión externa es 750mmH y la presión del vapor de aua a esa temperatura es 15,5mmH. Determina: a) El tipo de reacción que ha tenido luar b) Ajústala por el método ion-electrón, c) Cuál es el reactivo limitante d) El volumen teórico de as obtenido en estas condiciones, y recoido sobre aua DATOS. Masas atómicas: N1,0 O16,0; Cu6,6. R0,08 atm..k -1-1

2 SOUCIÓN: El doble ajuste redox implica: REDUCC: HNO + e - NO + H O + NO - OXIDAC: Cu - e - Cu + HNO +Cu Cu(NO ) + NO (as) + H O as burbujas marrones proceden del NO ().Posiblemente las burbujitas mas finas que se observan puedan proceder de la producción de óxido de nitróeno(ii), incoloro, menos soluble en el aua. Simultáneamente se produce el siuiente proceso redox: REDUCC: 8HNO + 6e - NO + H O + 6NO - OXIDAC: Cu - 6e - Cu + 8HNO +Cu Cu(NO ) + NO (as) + H O Multiplicando el primer proceso por, para que el número de electrones perdidos y anados en ambos sea el mismo y sumándolos por semirreacciones sería: REDUCC: 0HNO + 1e - 6NO + 10H O + 1NO - +NO OXIDAC: 6Cu - 1e - 6Cu + 0HNO +6Cu 6Cu(NO ) + 6NO (as) + NO()+ 10H O De lo que simoplificando sería: 10HNO +Cu Cu(NO ) + NO (as) + NO()+ 5H O Partimos de 10 cm de ácido nítrico 6N y de de Cu, lo que implica y dado que la normalidad es 1 equivalente a la aridad n HNO 15 cm..6 0, cm y ncu 0,01. 6,6 Como la relación ar es de 10 de nítrico a de cobre, los 0,09 es de ácido nítrico, el reactivo limitante es el ácido nítrico ya que los 0,09es, decobre consumirían: 0, 09 de a. nítrico. 0, 07 decobre, sobrando 0,01-10 de a. nítrico 0,070,00 es de Cu. os 0,09 es de ácido nítrico producirán: de as 0, 09 de a. nítrico. 0, 06 de ases 10 de a. nítrico, que ocuparán un atm. 0,06.0,08.(7 + 18) K volumen: V K. 0,89 1atm (750 15,5) mmh. 760 mmh

3 Problema Foto 1 Foto Foto (ampliación)

4 Foto Foto (ampliación) Neutralización desina en Química la reacción entre un ácido y una base para formar la sal del ácido y aua. Esta reacción es exotérmica. El calor de neutralización es la diferencia de entalpía entre los productos de la reacción y los reactivos. En este experimento se mide, de forma aproximada, el calor de neutralización entre un ácido fuerte (clorhídrico) y una base fuerte (hidróxido de sodio). En la fotorafía 1 están dispuestos, los reactivos que son dos disoluciones: una de ácido clorhídrico 5 M y la otra hidróxido de sodio 5 M, dos probetas de vidrio, termómetro, una varilla para aitar y un calorímetro formado por dos vasos separados entre sí por papel que hace de aislante. En una de las probetas se han medido 50 cm del ácido y en la otra 50 cm de la base. En la fotorafía se ha vertido la disolución del ácido en el calorímetro y dentro de ella se coloca el termómetro y la varilla de aitar. a temperatura indicada es la temperatura inicial. A continuación se añaden los 50 cm de hidróxido de sodio, se aita y casi de inmediato se observa que la temperatura aumenta hasta un determinado valor que es el que se indica en la fotorafía, esta es la temperatura final. a reacción de neutralización es muy rápida y el calor desprendido en ella es absorbido por la disolución acuosa de cloruro de sodio, el termómetro, el aitador y el calorímetro y alo que se desprende en forma de radiación. Nosotros solamente evaluamos el calor que absorbe la disolución, por tanto, el calor real de la disolución es mayor en valor absoluto que el medido por nosotros, debido a que los otros componentes del proceso absorben calor. Datos masas atómicas, H 1, Na, O16, Cl5,5 Densidad de la disolución 5 M de ácido clorhídrico, 1,08 /cm Densidad de a disolución 5 M de hidróxido de sodio, 1,18 / cm a) Calcula los es y ramos de aua y ácido clorhídrico que existen en los 50 cm de disolución 5 M. b) Calcula los es y ramos de aua e hidróxido de sodio que existen en los 50 cm de disolución 5 M. c) Escribe la reacción de neutralización y calcula los es y ramos de cloruro de sodio y los es y ramos de aua que se forman en la reacción. d) Calcula la relación de es de cloruro de sodio a es de aua que existen en la disolución después de verificarse la reacción. e) Calcula la masa de disolución de cloruro de sodio

5 f) Aplica la ecuación fundamental de la calorimetría y determina los julios absorbidos por la disolución.determina el calor despendido en la reacción por de ácido clorhídrico El calor específico de la disolución de cloruro de sodio es,6 J/ K ) Calcula el error cometido en el proceso si el calor de disolución es 56 kj/. h) Utilizando el valor correcto anterior, calcula cuál sería la temperatura final del proceso, partiendo de la situación inicial y admitiendo así que todo el calor enerado en la reacción lo absorbe la disolución de cloruro de sodio. SOUCIÓN a) Masa ar del HCl 1+5,56,5 / 5 50cm 0,5 HCl ; 0,5 6, cm Masa de la disolución de HCl: m Vδ 50cm 1,08 5 cm Masa de aua en la disolución m( H O) 5,00 9,1,87,87 n O 18 b) Masa ar del NaOH ,0 / Moles de aua en la disolución ( H ),9 de H O 9,1 HCl 5 50cm 0,5 NaOH ; 0,5 0 10,0 NaOH 1000 cm Masa de la disolución de NaOH: m Vδ 50cm 1,18 59,0 cm Masa de aua en la disolución m( H O) 59,0 10 9,0 9,0 Moles de aua en la disolución n( H O ),7 de H O 18 c) HCl + NaOH NaCl + H O Como 1 de ácido da luar a un de cloruro de sodio en la reacción se producen 0,5 es de NaCl. Masa ar del cloruro de sodio +5,5 58,5 / Gramos de cloruro de sodio producidos: 0,5 58,5 1,6 Gramos de aua producidos en la reacción: 0,5 18,5. d) os es de aua que hay en la disolución son los que había en los reactivos más los que se han producido en la reacción:,9+,7+0,5 5,7 de aua

6 5,7de H O n 0,5de NaCl e) Masa de la disolución de cloruro de sodio 50*1,08+50*1,1811 q mc t 11,6 J K (57 7)K 1,.10 Este calor es el absorbido por 0,5 es de ácido, por de ácido es cuatro veces más Q1,.10 *9,1.10 J/ 56 9 e) e 100 1,5% 56 J h) El calor desprendido en la reacción de los 0,5 es de HCl valdría ,6 ( t 7) t 7 t 61º C

7 Problema : Reacción permananato-oxalato Foto 1 Foto Foto Foto

8 as cuatro fotorafías muestran la secuencia de la reacción entre el permananato de potasio en medio ácido y el oxalato de sodio (esta sal resulta de sustituir los hidróenos de los rupos carboxilo del ácido etanodioico por átomos de sodio).en la fotorafía 1 se han dispuesto los reactivos en tres probetas numeradas: la 1, contiene la disolución de ácido sulfúrico, la, la disolución de permananato de potasio y la, la disolución de oxalato de sodio. El cronómetro se encuentra en la posición cero. En la fotorafía los reactivos se han mezclado en el vaso de precipitados que se encuentra sobre el aitador manético y el tiempo transcurrido desde que comenzó la reacción es seundos. a fotorafía muestra claramente cómo el color del permananato va desapareciendo cuando el tiempo es seundos. a fotorafía muestra que el líquido es incoloro lo que prueba la desaparición del permananato y el tiempo transcurrido 1 seundos. a) En la probeta 1 se han puesto 1 m de ácido sulfúrico concentrado (18 M). Calcular el número de es y ramos de ácido que hay en la probeta. b) En la probeta se han colocado 100 m de una disolución de permananato de potasio que contiene 0, / de la sal. Calcula los es de permananato de potasio que hay en la probeta. c) En la probeta se han dispuesto 100 m de una disolución de oxalato de sodio que contiene 8 /. Calcula los es de oxalato de sodio que hay en la probeta. d) Indica los iones y sus fórmulas químicas que existen en cada probeta.. e) a reacción química que ocurre es una reacción iónica: Ión permananato +Ión oxalato + Ion H + Catión mananeso + + dióxido de carbono+ aua Escribe utilizando la terminoloía química la reacción anterior. Cuando se iuala la reacción anterior, el coeficiente del permananato es y el del oxalato 5. Escribe los otros coeficientes de modo que la reacción esté iualada. f) Calcula los ramos de oxalato de sodio que reaccionan con el permananato de potasio. ) Calcula los es de dióxido de carbono que se forman en la reacción h) Determina el volumen de dióxido de carbono que se ha desprendido en la reacción si la presión es 1 atmósfera (101 5 Pa) y la temperatura 0º C i) Calcula la velocidad media de desaparición del permananato expresada en es/minuto y en ramos /seundo Masas atómicas : Potasio 9 ; Mananeso 55 ; Oxíeno16 ; Carbono 1 ; Sodio Hidróeno 1.

9 SOUCIÓN a) Masa ar del H SO *1++*16 98 / 18es de H SO 1000 m de disolución x 1 m de disolución x 0,16 0, , b) Masa ar del KMnO 9+55+* / 0, 0, 158 1,5.10 1,5.10 x 1000 m 100 m x 1,5.10 c) Masa ar del NaOOC-COONaNa C O *+*1+*1618/ ,8.10 5,8.10 x 1000 m 100m x 5,8.10 d) Probeta 1: Probeta : H ; Probeta : Na + SO H + SO + CO Na + CO KMnO MnO + K + e) + + MnO + CO + H Mn + CO + H O f) ) de KMnO 5 de Na C O + + MnO + 5CO + 16 H Mn + 10 CO + 8 H O,8.10 1,5.10 de Na de KMnO x C O 18 x,8.10 0,05 de KMnO 1,5.10 de KMnO 10deCO x x 7,6.10 de Na C de CO O h) n R T P 7,6.10 8,1 J K ( 7 + 0) 1, P V nrt V 1015 Pa K m 18,cm i) v m 1,5.10,9.10 min 1s 60s min 1, s 7,7.10 s