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 10% de la nota final de l'assignatura. Consta de 3 preguntes i es barema sobre 15 punts. La part recuperable (R) equival al 20% de la nota final de l'assignatura. Consta de 4 preguntes i es barema sobre 20 punts. PART NO RECUPERABLE NR-1) (5 punts) Es volen preparar 250 ml de solució d'àcid sulfúric 1 M a partir d'un de concentrat al 95% en pes i de densitat 1.72 g/ml. Quin volum de la solució concentrada hem de prendre per posteriorment enrasar-la? Dades: Pesos atòmics (en u.m.a.): H=1, S=32, O=16 RESPOSTA: 1mol H2SO4 98 g H2SO4 100 g solució conc. H2SO 4 1 ml solució conc. H2SO4 250 ml 1000 ml 1mol H SO 95 g H SO 1.72 g solució conc. H SO El resultat és de 15.0 ml. 1

2 NR-2) (5 punts) i) Ordeneu els àcids següents de més fort a més feble: HCN (pka = 9.4); HClO 4 (pka = 10); HNO 2 (pka = 3.29) HClO 4 > HNO 2 > HCN ii) Calculeu el ph de les dissolucions següents: a) 10-2 M HCl ph = log [H + ] = log 10-2 = 2. b) 10-2 M NaOH poh = log [OH - ] = log 10-2 = 2 ; ph = 14 poh = 12. c) 10-2 M HCl M NaOH HCl + NaOH NaCl + H 2 O ; ph=7 (neutralització). iii) Sabent que el pka del NH 4 + és 9.24 d) Determineu el pkb del NH 3. e) Calculeu el grau d ionització d una dissolució de NH 3 1M. f) Determineu també el ph de la mateixa dissolució (NH 3 1M). d) pk b = 14 pk a = = e) NH 3 + H 2 O NH OH - Inicial Equilibri 1(1- ) ; K eq = K b = = = 2 /(1- ) d'on = f) [OH - ] = = poh = log [OH - ] = log = log = 2.38 ph = 14 poh =

3 NR-3) (5 punts) El diclorur de ferro reacciona amb dicromat de potassi en medi àcid mitjançant la reacció següent: K 2 Cr 2 O 7 + FeCl 2 + HCl CrCl 3 + FeCl 3 + KCl + H 2 O a) Identifica els estats d oxidació de les parelles d elements que s oxiden i es redueixen. b) Iguala la reacció fent servir el mètode de l ió-electró. RESPOSTA: Compostos amb elements els estats d oxidació dels quals varien: K 2 Cr 2 6+ O 7, Fe 2+ Cl 2, Cr 3+ Cl 3, Fe 3+ Cl 3 Semireaccions: Cr 2 O H e - 2 Cr H 2 O 6 x [ Fe 2+ Fe e - ] Suma: Cr 2 O H e Fe 2+ 2 Cr H 2 O + 6 Fe e - Simplificant: Cr 2 O H Fe 2+ 2 Cr H 2 O + 6 Fe 3+ Completant: K 2 Cr 2 O FeCl HCl 2 CrCl FeCl KCl + 7 H 2 O 3

4 PART RECUPERABLE R-1) (5 punts) Es valoren 20 ml d una dissolució 0,40 M d àcid làctic (2-hidroxipropanoic) mitjançant una dissolució de NaOH 0,25 M. a) Quin és el ph del punt d equivalència d aquesta valoració? b) Quin és el ph quan s ha addicionat la meitat del volum de NaOH necessari per arribar al punt d equivalència? (punt de semiequivalència) Dades: Suposa volums additius; pka (àcid làctic)=3,8 SOLUCIÓ: a) 20ml * 0,4mols HA / 1000mL * 1mol NaOH / 1mol HA * 1000mL / 0,25mols = 32 ml 20ml * 0,4mols HA / 1000mL = mols HA HA + OH - A - + H 2 O mols in mols equil En el punt d equivalència hem afegit exactament mols OH -, per tant tenim mols A -, en un volum total de: 20mL + 32 ml = 52 ml, així: El ph d aquesta dissolució: o fent l equilibri: [A - ] = mols / ml = M ph= 7 + ½ pka + ½ log C = = 8.49 A - + H 2 O HA + OH - pkb= = 10.2 Kb= M-x x x L'equació és b) Kb= x 2 / x= M poh = 5.51 ph = ml * 0,25 mols NaOH / 1000mL = mols NaOH HA + OH - A - + H 2 O mols inicials mols equilibri En el punt de semiequivalència hem afegit exactament mols OH -, per tant tenim mols 4

5 A - i mols HA, en un volum total de: 20mL + 16 ml = 36 ml. D'aquesta manera aquestes dues concentracions són iguals: [A - ] = mols / ml = M [HA] = mols / ml = M El ph d aquesta dissolució és ph = pka + log Cb/Ca = pka + log 1 = pka = 3,8 5

6 R-2) (5 punts) A 25 o C el K ps del cromat de bari (BaCrO 4 ) és Una solució aquosa a 25 o C és 10-5 M en aquesta sal. Calcular (en unitats de mol L -1 ) quanta sal encara es pot afegir a aquesta temperatura fins arribar al punt de saturació (sense que precipiti). RESPOSTA: Es tracta d'un problema del tipus "presència de ió comú", però ambdós ions són comuns perquè provenen de la mateixa sal. Es pot resoldre a) De manera sistemàtica, plantejant l'equilibri i l'equació corresponent: BaCrO 4(s) Ba 2+ (aq) + CrO 4 2-(aq) C i / M x C eq / M - x+10-5 x+10-5 L'equació a resoldre és (x+10-5 ) 2 =K ps = I així x= M b) Per la via alternativa següent: La solubilitat de la sal és igual a s=( ) 1/2 = M. És a dir, igual a M M. Atès que la solució ja és M, li falta encara M per assolir el punt de saturació. Conseqüentment es poden afegir encara mols L -1. 6

7 R-3) (5 punts) Considerant tres complexos de l ió Ag + i les seves constants de formació: Complex + Ag(NH 3 ) 2 - Ag(CN) 2 - AgBr 2 (constant de formació) 1, , , Quines de les afirmacions següents són certes? Cal justificar les respostes afirmatives. a) L ió Ag(NH 3 ) és més estable que l ió Ag(CN) 2 b) A l addicionar HNO 3 a una solució Ag(NH 3 ) + 2 0,010 M, el complex tendirà a dissociar-se en Ag + + i NH 4 c) A l addicionar HNO 3 a una solució AgBr - 2 0,010 M, el complex tendirà a dissociar-se en Ag + i Br - d) Per tal de dissoldre AgI es pot afegir NaCN o HCN com a font del lligand cianur i caldran menys mols de NaCN. - e) Una dissolució A conté el complex AgBr 2 i l ió Br - a una concentració 0,10 M. Una altra dissolució B conté el complex Ag(CN) - 2 i l ió CN - a una concentració 0,10 M. Podem afirmar que la dissolució B tindrà més partícules de l ió complex per partícula d Ag + que la dissolució A. RESPOSTES a) Incorrecta. La constant d'estabilitat és més baixa. b) Correcta, en medi àcid es protona el lligand i es dissocia el complex. c) Incorrecta, el Br- no es protona i per tant no es dissocia el complex. d) Certa, la quantitat de CN- és menor quan addicionem directament NaCN perquè és una font directa de lligand (la sal es dissocia completament) i, en canvi, en el cas del HCN cal tenir en compte l'equilibri d'ionització (es tracta d'un àcid feble). e) Certa, la constant de formació del complex cianurat és més gran (equilibri més desplaçat a la dreta) i les condicions són les mateixes en les dues dissolucions (concentracions, lligands monodentats i estequiometria). 7

8 R-4) (5 punts) Una cel la està formada per un elèctrode de magnesi en una dissolució de Mg(NO 3 ) M i un elèctrode de plata en solució de AgNO M. Calculeu la f.e.m. de la pila a 25 0 C. Dades: E 0 (Ag + /Ag)=0.80 V ; E 0 (Mg 2+ /Mg)= 2.37 V. Equació de Nernst a 25 o C: V E E log Q n RESPOSTA: Semireaccions Ag + + 1e - Ag E 0 = 0.80 V Mg e - Mg E 0 = V Pila: Mg Mg e - 2 x [ Ag + + 1e - Ag ] Suma: Mg + 2 Ag + 2 Ag + Mg 2+ La força electromotriu de la pila en condicions estàndard és: E 0 = E 0 càtode - E 0 ànode = E 0 (Ag + /Ag) E 0 (Mg 2+ /Mg) = 0.80 ( 2.37) = 3.17 V De l'equació de Nernst en calculem la f.e.m. en les condicions no estàndard del problema: V Mg V 1 E 3.17 V log 3.17 V log 3.11V Ag