Prova de Química. Grau de Biotecnologia 23/ COGNOMS... NOM... DNI...

Transcripción

1 Poseu a totes les fulles el NOM i COGNOMS EN MAJÚSCULES i el vostre DNI. Aquest examen consta de 4 preguntes. Utilitzeu només el full assignat a cada pregunta per tal de respondre-la. Si escau, en cada full podeu escriure per davant i per darrera. Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Si no s'indica el contrari, cal raonar breument totes les respostes. Les parts recuperables juntes computen un 70% de la nota de l assignatura i les parts no recuperables un 30%. Nota important: La còpia, trànsit d'informació, la tinença d'un mòbil o aparell similar (smartphone, tauleta, audífon, rellotge intel ligent, rellotge o calculadora de text, etc.) durant la prova comportarà suspendre l'examen amb una nota de zero, sense perjudici d'estendre la penalització més enllà, d'acord amb els articles de la Normativa sobre Organització, Desenvolupament i Avaluació dels Estudis de Grau de la Facultat de Ciències i de la Normativa Reguladora dels Processos d Avaluació i Qualificació dels Estudiants de la Universitat de Girona. Part No Recuperable NR) (10 punts) Es va voler preparar una solució fertilitzant per a un cultiu de flor en hivernacle dissolent 3 g de K2HPO4 en 1 L d'aigua de pou, però en fer-la es va observar que apareixia un precipitat blanc. Es va suposar que la causa de la formació d'aquest precipitat era l'aigua del pou. Es va analitzar l aigua i es va determinar que contenia 2, M de Mg +2 i M de Ca +2, entre altres ions. a) Determineu si el precipitat era degut a MgHPO4 o a CaHPO4. Justifiqueu la resposta numèricament. b) Quants grams de compost varen precipitar? Dades: Kps(MgHPO4) = 1, ; Kps(CaHPO4) = 2, ; Pesos atòmics: Mg = 24,30 g/mol, Ca = 40,08 g/mol, H = 1,01 g/mol, P = 30,97 g/ml, O = 16,00 g/mol, K = 39,10 g/mol 1

2 Part Recuperable R1) (10) punts 1) (5p) Hem preparat solucions 0,1 M dels següents àcids i bases. Indiqueu quines de les següents afirmacions són CERTES i justifiqueu-les a partir de les dades de pka. a) Una solució de Na2SO3 és més bàsica que una solució de Na2SO4 b) Una solució de H2SO3 és més àcida que una solució de NaHSO3 c) Una solució de NaCH3COO és més àcida que una solució de NH4CH3COO Dades: H2SO3 pka1 = 1,89 pka2 = 7,21; H2SO4 pka2 = 1,96; CH3COOH pka= 4,76; NH4 + pka = 9,24 Són certes l a i la b. a) Na2SO4, l anió SO4 2- té hidròlisi bàsica (base conjugada d un àcid moderadament fort HSO4 - ) amb una pkb = 14-1,96 = 12,04 SO3 2- hidròlisis bàsica (base conjugada d un àcid moderadament fort HSO3 - ) el seu pkb = 14-7,21 = 6,79 Per tant, la solució de Na2SO3 és més bàsica que la de Na2SO4 b) H2SO3 àcid dipròtic té dues ionitzacions on la primera té un Ka de 1, i HSO3 - amfòlit (hidròlisi àcida i bàsica amb constants petites pka 7,21 i pkb 6,79. Per tant la solució de H2SO3 es més àcida que la de l amfòlit HSO3 - La c és falsa perquè l anió acetat té hidròlisi bàsica i NH4CH3COO és un amfòlit ( hidròlisi àcida per part del NH4 + i bàsica per part de l acetat. 2

3 2) (5p) Un dels sistemes reguladors del ph de fluids biològics com la sang és el sistema HCO3 - / CO3 2-. Indiqueu quin o quins dels procediments següents a)-e) es podrien utilitzar per preparar una solució amortidora d aquest tipus. Pels casos afirmatius determineu quin seria el seu ph. a) 50 ml de NaHCO3 0,01 M + 50 ml de Na2CO3 0,01 M b) 50 ml de HCl 0,01 M + 50 ml de Na2CO3 0,01 M c) 50 ml de NaHCO3 0,01 M + 50 ml de NaOH 0,01 M d) 25 ml de HCl 0,01 M + 50 ml de Na2CO3 0,01 M e) 50 ml de NaHCO3 0,01 M + 25 ml de NaOH 0,01 M Dades: H2CO3 pka1 = 6,36 pka2 = 10,33 Per preparar la solució amortidora hem de tenir concentracions similars de bicarbonat i carbonat a la solució. Per tant, es pot preparar amb a, d i e. a) Al barrejar volums iguals de les dues solucions tenim [NaHCO3] = 0,005 M i [Na2CO3] = 0,005 M b) Es neutralitza tot el carbonat passa a bicarbonat. Només tenim bicarbonat a la solució 50x10-3 L x 0,01 mols/ L HCl = 5x10-4 mols àcid reaccionen amb 5x10-4 mols de CO3 2- i formen 5x10-4 mols de HCO3 - mols CO3 2- =50x10-3 L x 0,01 mols/ L inicials - 5x10-4 mols de CO3 2- que reaccionen amb HCl = 0 c) Neutralitzem el bicarbonat que passa a carbonat. Només tenim carbonat a la solució 50x10-3 L x 0,01 mols/ L NaOH = 5x10-4 mols OH - reaccionen amb 5x10-4 mols de HCO3 - i formen 5x10-4 mols de CO3 2- mols HCO3 - =50x10-3 L x 0,01 mols/ L inicials - 5x10-4 mols de HCO3 - que reaccionen amb OH - = 0 d) Neutralitzem la meitat del carbonat que passa a bicarbonat. Tenim carbonat i bicarbonat a la solució i les seves concentracions són iguals 25x10-3 L x 0,01 mols/ L HCl = 2,5x10-4 mols àcid reaccionen amb 2,5x10-4 mols de CO3 2- i formen 2,5x10-4 mols de HCO3 - mols CO3 2- =50x10-3 L x 0,01 mols/ L inicials 2,5x10-4 mols de CO3 2- que reaccionen amb HCl = 2,5x10-4 e) Neutralitzem la meitat del bicarbonat que es transforma en carbonat. Tenim carbonat i bicarbonat a la solució i les seves concentracions són iguals 25x10-3 L x 0,01 mols/ L NaOH = 2,5x10-4 mols OH - reaccionen amb 2,5x10-4 mols de HCO3 - i formen 2,5x10-4 mols de CO3 2- mols HCO3 - =50x10-3 L x 0,01 mols/ L inicials 2,5x10-4 mols de HCO3 - que reaccionen amb OH - =2,5x10-4 mols 3

4 R2) (10 punts) Es va aïllar una soca de S. aureus d'un producte lacti contaminat, i es va ressembrar en un mitjà de cultiu, que es va incubar a 35 ºC durant 48 h. Passat aquest temps es van comptabilitzar 500 colònies. En aquest moment, es va agregar al cultiu un antibiòtic efectiu contra aquest microorganisme i es va observar una disminució en el nombre de colònies. Durant les 24 hores posteriors a l'addició de l antibiòtic la constant de velocitat de mort microbiana va ser de 0,0077 h -1. Després d'aquest temps es va observar un canvi en el comportament cinètic i per el mateix cultiu es va determinar una constant de velocitat de 25 colònies.h -1 fins a la total eliminació dels microorganismes. Calculeu el temps necessari per eliminar tots els microorganismes d'aquest cultiu. Nota: Relacioneu les unitats de la constant de velocitat amb l ordre de la reacció. Les primeres 24 hores després d afegir l antibiòtic tenim k 0,0077 h -1 per tant segons les unitat de la constant tenim una reacció de primer ordre: [A] = [A]0. e -kt [A] = 500. e -0, = 415,64 colònies Canvi de comportament a partir de les 24 hores la k = 25 colònies. h -1. Segons les unitats de la constant, ara és d ordre zero i per tant : [A] = [A]0 kt 0=415,64 25.t i t = 16,63 h El temps total = ,63 = 40,63 h. 4

5 R3) (10 punts) El citocrom (CiFe 2+ ) reacciona amb l O2 de l aire que respirem per a proporcionar l energia necessària per a la síntesi de l adenosina trifosfat (ATP) que l organisme després utilitza com a font d energia per altres reaccions. A partir dels valors dels potencials estàndard de reducció dels parells redox 0 (CiFe 3+ / CiFe 2+ ) = 0,22 V i del 0 (O2/H2O)= 1,23V: a) Feu un esquema de una pila amb elèctrodes de Pt que permet obtenir l energia per a la síntesi de l ATP, indicant ànode, càtode, semireaccions que es produeixen, sentit del corrent, reacció global i notació. b) Calculeu la fem de la pila tot tenint en compte que la reacció es produeix a ph 7 i en condicions c) estàndard pel CiFe 3+, CiFe 2+ i O2. d) Calculeu G per la reacció redox i la seva constant d equilibri. Dades: 1F = C a) Ànode oxidació del citocrom (CiFe CiFe e - ) x 4 Càtode reducció O2 O2 + 4 H e H2O Reacció global: 4 CitFe 2+ + O2 + 4 H CitFe H2O Notació: Pt - CitFe 3+ (1,0 M), CitFe 2+ (1,0 M) O2(1atm), H + ( 1,0 M) Pt b) = 0 - (0,0592/4) log (1 4 / 1 (10-7 ) 4 ) = ( 1,23-0,22) 0,413 =0,597 V c) G = -nf = 4 x 96485x 0,597 = 230,41 KJ. 0,597 = (0,0592 / 4) log K log K = 40,34 K = 2,