NOM i COGNOMS... GG... GM... DNI...

Transcripción

1 Poseu a totes les fulles el nom, el grup gran i mitjà i el vostre DNI. Utilitzeu només el full assignat a cada pregunta per tal de respondre-la. Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Cal raonar breument totes les respostes. Aquesta prova es divideix en dos conjunts de preguntes: La part no recuperable (NR) equival al 7% de la nota final de l'assignatura. Consta de 2 preguntes i es fa el barem sobre 20 punts. La part recuperable (R) equival al 23% de la nota final de l'assignatura. Consta de 3 preguntes i es fa el barem sobre 30 punts. PART NO RECUPERABLE NR-1) (10 punts) La variació d entalpia de la reacció de combustió del butà a 1 atm és: C 4 H 10(g) + 13 / 2 O 2(g) 4 CO 2(g) + 5 H 2 O (l) H = 2600 kj/mol a) Calcula la calor que es desprèn en la combustió d 1 m 3 de butà mesurat a 1 atm de pressió i a 25 o C. b) Calcula el valor de la variació d energia interna per mol de butà en aquestes condicions. Respostes a) PV=nRT n= PV/RT= (1atm 1000 L)/(0.082 atml K -1 mol -1 *298K) = 40.9 mols de butà 40.9 mols butà (-2600 kj / 1mol butà)= kj b) En condicions de pressió i temperatura constants escrivim ΔH = ΔU + P ΔV H= U+( n)rt U= H-( n)rt n= n total productes gasosos - n total reactius gasosos = = -3.5 mols U= J - (-3.5) mol 8.31 J mol -1 K K= kj 1

2 NR-2) (10 punts) La conversió de ciclopropà en propè en fase gasosa és una reacció de primer ordre, amb una constant de velocitat de s -1 a 500 ºC. Respon de forma breu i raonada a les qüestions que segueixen: a) Si la concentració inicial de ciclopropà fos de 0.25 M, quina seria la concentració després de 8.8 minuts d'iniciar-se la reacció? b) Quant temps haurà de passar perquè la concentració passi de 0.25 M a 0.15 M? Pots emprar les dades de la taula següent: Solució a) Com que es tracta d una equació de primer ordre se sap que ln [A] t = -kt + ln [A] 0 Les unitats de k són en s -1 i per tant hem de passar els 8.8 minuts a segons: Aleshores, Per tant: 8.8 min 60seg = 528 s 1min ln [A] t = - ( s -1 ) (528 s) + ln 0.25 = [A] t = e -1,74 = 0.18 M b) Podem escriure l equació de velocitat de la forma: ln [A] t [A] 0 = -kt i així ln (0.15M / 0.25 M) = - ( s -1 ) t t = 762 s = 12.7 minuts 2

3 PART RECUPERABLE R-1) (10 punts) Per la reacció A B, sabent que és d ordre zero: a) Escriviu l equació de velocitat de reacció, és a dir, l'equació que expressa com varia la velocitat de la reacció respecta a la concentració del reactiu. b) Determineu les unitats de la seva constant de velocitat si mesurem la concentració en molaritats i el temps en segons. c) Deduïu l expressió de l equació integrada de velocitat, és a dir l'equació que determina com varia la concentració del reactiu A amb el temps. d) Representeu gràficament i de manera esquemàtica quina és la variació de la concentració d'a respecte al temps. e) Calculeu el temps de vida mitjana de la reacció si la concentració inicial d'a és 2 M i el valor numèric de la constant de velocitat és 3 (amb les unitats de l'apartat b). f) Emprant les mateixes dades de l'apartat e) calculeu el temps en el qual la concentració de reactiu A és fa igual a zero. Respostes: a) v r = k [A] 0 = k b) A partir de v r = k sabem que les unitats de k són concentració/temps, es a dir en el nostre cas M/s. c) d) La gràfica esquemàtica és la d'una recta amb pendent negatiu: e) f) 3

4 R-2) (10 punts) Quan s introdueixen 0.4 mols de XeF 4 en un recipient de 2 L a 200 ºC es produeix el següent procés: XeF 4(g) Xe (g) + 2 F 2(g) a) Quan el procés assoleix l equilibri termodinàmic s ha dissociat el 40% del XeF 4. Determina el valor numèric de les constants K c i K p d aquest equilibri químic. b) Descriu breument i raonada quin efecte té sobre aquest equilibri cadascun dels canvis següents: b.1) Un augment de la pressió del sistema. b.2) Doblar el volum. b.3) L addició de més XeF 4. b.4) L extracció de part del Xe format. Respostes: a) XeF 4 Xe + 2 F 2 [] i 0.4mols / 2 L 0 0 [] eq 0.2M = 0.4 [] eq 0.12 M 0.08 M 0.16 M K c = [Xe] [F 2 ] 2 / [XeF 4 ] = 0.08 (0.16) 2 / 0.12 = K P = K C (RT) n = ( ) 2 = (les unitats de R són bar K -1 mol -1 ) b) L augment de la pressió desplaça l equilibri cap a la banda on hi ha menys mols de gasos, és a dir cap a la formació de més reactius. Si doblem el volum les concentracions es fan la meitat: Q = [Xe] [F 2 ] 2 / [XeF 4 ] = (0.08/2) (0.16/2) 2 / (0.12/2)= 0,0043 La Q disminueix i per tant l equilibri es desplaça cap a la formació de més productes. Si addicionem més XeF 4 el sistema tendeix a compensar aquest augment consumint aquesta substància i per tant desplaçant-se cap a productes. Si extraiem Xe, la seva concentració disminueix i el sistema tendeix a compensar aquest fet, generant més Xe i per tant desplaçant l equilibri cap a productes. 4

5 R-3) (10 punts) Omple i completa la taula següent d acord amb les normes de la IUPAC amb les fórmules químiques o nom dels compostos que falten (disposes d'una Taula Periòdica a darrera d'aquest full): Fórmula Nom H - Na 3 N H 2 S (aq) Al 2 O 3 BaO 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 Fe(IO 4 ) 3 KH 2 PO 4 K 4 [Fe(CN) 6 ] [CrBr(H 2 O) 5 ](NO 3 ) 2 Cianur de plata Àcid bromhídric Àcid ortobòric Àcid hiposulfurós Hidrogencarbonat de sodi Nitrat de diamminatriaquahidroxocrom(ii) Sulfur d alumini Perclorat de liti Hidrogensulfat de potassi Ió fosfoni 5

6 Solucions en color taronja Fórmula H - Na 3 N H 2 S (aq) Al 2 O 3 BaO 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 Fe(IO 4 ) 3 KH 2 PO 4 K 4 [Fe(CN) 6 ] [CrBr(H 2 O) 5 ](NO 3 ) 2 AgCN HBr (aq) H 3 BO 3 H 2 SO 2 NaHCO 3 [Cr(OH)(H 2 O) 3 (NH 3 ) 2 ]NO 3 Al 2 S 3 LiClO 4 KHSO 4 PH 4 + Nom Ió hidrur Nitrur de sodi Àcid sulfhídric Òxid d alumini Peròxid de bari Fosfat de calci Periodat de ferro(iii) Dihidrogenfosfat de potassi Hexacianoferrat(II) de potassi Nitrat de pentaaquobromocrom(iii) Cianur de plata Àcid bromhídric Àcid ortobòric Àcid hiposulfurós Hidrogencarbonat de sodi Nitrat de diamminatriaquahidroxocrom(ii) Sulfur d alumini Perclorat de liti Hidrogensulfat de potassi Ió fosfoni 6

7 7