KIMIKA 010 Ekaina A1. CO -aren eta H 0-aren eraketa-entalpia estandarrak -94,0 kcal/mol eta -68,3 kcal/mol dira, hurrenez hurren. Propano gasaren errekuntza-entalpia -56,3 kcal da. - Kalkula ezazu, arrazoituz: a) propanoaren eraketa-entalpia. (1,3 PUNTU) b) zenbat kilogramo ikatz erre beharko litzatekeen 1 kg propano erretzean askatzen den energía bera sortzeko, baldin eta ikatzaren errekuntzaberoa %59,8ko etekinarekin aprobetxatzen bada. (1, PUNTU) DATUAK: Ikatzaren errekuntza-entalpia = -5000 cal/g; 1 joule =0,4 cal; masa atomikoak: C = 1; 0= 16; H = 1. Propanoaren errekuntza erreakzioa, C 3 H 8 (g) + 10 O (g) 3CO (g) + 4 H O(l) H = -56,3 kcal Erreakzio baten entalpiaren aldakuntza, eraketa-entalpien funtzioan, H o = H o f produktuak - H o f erreaktiboak = = 3 H o f CO (g) + 4 H o f H O(l) - H o f C 3 H 8 (g) (*O -rena nulua da) Eta datuak ordezkatuz, -56,3 kcal = 3 mol (-94,0 kcal/mol) + 4 mol (-68,3 kcal/mol) - H o f C 3 H 8 (g) Eta ezezaguna askatuz, H o f C 3 H 8 (g) = -8,9 kcal/mol kcal 1kJ Kilojouletan, 8,9 = 10,4 mol 0,4 kcal b) propanoa erretzean askatutako energia, kj mol propano 56,93kcal 1.000g propano = 11.961, 4kcal 44 gpropano propano Beharreko ikatzaren masa teorikoa, 1g ikatza 1kg ikatza 11.961,4 kcal =, 39 kg ikatza 3 5kcal 10 g ikatza 100 kg errealak Kontuan hartuta etekina,,39 kg teorikoak = 4, 00 kg ikatza 59,8 kg teorikoak
A. 1,19 g/cm 3 dentsitatea eta pisutan % 36ko aberastasuna duen 10 ml HCI komertzial uretan disolbatu dira 100 ml-ko disoluzio bat prestatzeko. Disoluzio hori baloratu egiten da, fenolftaleina adierazle gisa erabiliz, NaOH-zko beste disoluzio batekin; azken hori prestatzeko, 4,0 g base disolbatu dira 00 ml disoluzio lortu arte. Jakin nahi da, arrazoituz, zein den bi disoluzioen kontzentrazio molarra eta NaOHzko disoluziotik zer bolumen behar den hasierako HCI-zko disoluzioaren 0 ml baloratzeko. Neutralizazioaren bukaerako disoluzioa harraskatik bota daiteke ala toxikoa da? (,5 PUNTU) DATUAK: masa atomikoak: CI = 35,5; Na = 3; O = 16; H = 1. Azidoaren mol-kopurua, 1,19 g disol HCl 36 g HCl HCl 10 ml disol HCl = 0, 117 mol HCl 1mLdisol HCl 100 g disol HCl 36,5 g HCl Daukagun disoluzioa da, 0,117 mol HCl 100 ml-tan Disoluzio azidoaren kontzentrazioa, 0,117 mol HCl/0,1 L = 1,17 M Disoluzio basikoaren kontzentrazioa, NaOH 4 g NaOH : 0, L = 0, 5M 40 g NaOH Balorazio-erreakzioa, HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H O(l) Azido/base erlazio estekiometrikoa 1:1 da. Azidoaren mol-kopurua, Molaritatea = solutuaren mol-kopurua/disoluzioaren bolumena 1,17 M = solutuaren mol-kopurua/0,0 L 0,034 mol HCl Beraz, 0,034 mol HCl neutralizatzeko 0,034 mol NaOH beharko dira. Disoluzio basikoaren bolumena, 0,034 mol NaOH (1 L/0,5 mol NaOH) = 0,0468 L = 46,8 ml Neutralizatu ondoren gelditzen diren substantziak dira Na + (aq), kloruro Cl - (aq) ioiak eta ura. Horiek ez dute inolako eragin toxikorik egiten ingurugiroan; azken batean da gatza uretan disolbatuta.
A3. Substantzia organiko oxigenatu baten errekuntza-analisiak adierazi du % 5,51 C dela eta % 13,04 H dela; baldintza normaletan neurtuta, substantziaren dentsitatea gas-fasean,0536 g.l -1 da. Kalkula itzazu, arrazoituz: a) Substantziaren formula enpirikoa eta molekularra. (1, PUNTU) b) Idatz eta izenda itzazu lortu duzun formula molekularrari egokitzen zaizkion bi konposatu. (0,8 PUNTU) DATUAK: masa atomikoak: C = 1; O = 16; H = 1. Formula enpirikoa kalkulatzeko C, H eta O atomoen arteko erlazioa, partzentajeak zati masa atomikoak. Eta zenbaki osoak bihurtzeko aurreko zenbakiak zati txikiena, C 5,51/1 = 4,3758 4,3758/,153 = H 13,04/1 = 13,04 13,04/,153= 6 O (100-5,51-13,04)/16 =,153,153/,153 = 1 formula enpirikoa (C H 6 O) x Formula molekularra kalkulatzeko masa molarra behar dugu. Gas idealen ekuazioan, PV = nrt ; PV = (gramoak / Masa molarra) RT P Mm = dentsitatea RT Datuak ordezkatuz, 1 atm Mm =,0536 g/l 0,08 atm L/mol K 73 K Eta Mm askatuz, Mm = 45,97 g ( 1 + 6 + 16) x = 45,97 x = 1 Konposatua C H 6 O da Izan daitezke: Etanola, CH 3 CH OH eta dimetileterra CH 3 -O- CH 3
A4. Azaldu zer motatako lotura kimikoa hautsi behar den edo zer erakarpenindar gainditu behar den: a) sodio kloruroa urtzeko (0,3 PUNTU) b) ura irakinarazteko (0,4 PUNTU) c) burdina urtzeko (0,4 PUNTU) d) nitrogeno likidoa lurruntzeko (0,4 PUNTU) a) NaCl solido ionikoa da eta urtzeko ioien arteko erakarpen elektrostatikoa apurtu behar da, lotura ionikoa,hain zuzen ere. Prozesua honako hau da NaCl(s) Na + (l) + Cl - (l) b) H O (l) H O (g) prozesurako ur-molekulen arteko hidrogeno-loturak apurtu behar dira. c) Fe(s) Fe(l) Burdinean lotura metalikoa dago. Burdinaren ioi positiboak daude lotuta elektroi-hodei bati esker ioi positibo guztien artean sakabanatuta. Elektroiak ez daude finkatuta ioi konkretu bati, deslekutuak baizik. Apurtu behar den lotura metalikoa da. d) N (l) N (g) nitrogeno likidoan molekulak daude lotuta Van der Waals-en sakabanatze-indarrei esker. Nitrogeno molekula ez-polarra da eta molekulen higidura baten ondorioz aldiuneko dipoloa bihurtzen da horrelako indarrak sortuz. Lurrinketa horretan Van der Waals-en sakabanatze-indarrak apurtzen dira. A5. Amoniakoaren produkzio industrialerako erabiltzen den Haber metodoa oreka honetan oinarritzen da: N (g) + 3 H (g) <=> NH 3 (g) H < O Azaldu nolako eragina izango duen amoniakoaren ekoizpenean: a) presio gutxitzeak b) tenperatura igotzeak c) NH 3 -a sortu ahala ateratzeak d) katalizatzaile bat erabiltzeak (1,5 PUNTU) a. Presio gutxipen baten ondorioz bolumena handiagotuko da eta kontzentrazio molarra txikitu. Sistemak joko du molekula gehiago dagoen alderantz, ezkerrerantz. Amoniako gutxiago sortuko da. b. Goiko oreka exotermikoa da eskuinerantz. Tenperaturan emendio bat endotermikoaren alde doa; beraz, erreakzioa desplatatuko litzateke ezkerrerantz. Amoniako gutxiago sortuko da. c. Amoniakoa kentzen badugu eratzen den heinean, orekak jo behar du amoniako gehiago ekoizteko, nitrogenoak eta hidrogenoak elkar erreakzionatuko dute; eskuinerantz. Amoniako gehiago ekoiztuko da. d. Katalisatzaile baten eragina erreakzioa bizkortzea da baina ez du aldatzen oreka; ezta ere amoniakoaren ekoizpena.
B1.700 K-ean, CO (g) + H (g) CO(g) + H 0 (g) erreakzioaren orekakonstantea 0,15 da. Zein da sustantzia bakoitzaren oreka-presioa, baldin eta 5O L-ko matraze batean 0,50 mol CO eta 0,50 mol H sartzen badira eta 700 K-era -1 berotzen bada? (.5 PUNTU) DATUAK: R = 0,08 L atm K -1 mol Erreakzioa: CO + H CO + H O Kc = CO H CO H O Hasierako molak 0,5 0,5 0 0 Orekarako molak -x -x --------- -- --------------- ---------- x x Orekako molak 0,5-x 0,5-x x x Orekako kontzentrazioak (0,5-x)/50 (0,5-x)/50 x/50 x/50 [ CO][ H O] [ CO ][ H ] -------------- Konstantean datuak ordezkatuz, [ CO][ H O] [ CO ][ H ] ( x / 50)( x / 50) x x Kc = = = 1,5 = x = 0,14 ((0,5 x) / 50)((0,5 x) / 50) (0,5 x) 0,5 x Presio totala kalkulatuko dugu, gas idealen ekuazioa erabiliz, PV = nrt Mol-kopuru totala, 0,5-x + 0,5-x + x + x = 1 mol P 50 L = 1 mol 0,08 L atm K -1 mol -1 700 K P = 1,148 atm Presio partziala = frakzio molarra Presio totala = X i Pt CO eta ura P = (0,14/1) 1,148 atm = 0,16 atm CO eta H P = (0,5-0,14/1) 1,148 atm = 0,41 atm *Beste bide bat. Hasierako presioak gas idealen ekuazioa erabiliz, PV = nrt P 50 L = 0,5 mol 0,08 L atm K -1 mol -1 700 K P = 0,574 atm CO H CO H O Hasierako presioak (atm) 0,574 0,574 0 0 Orekarako presioak -x -x +x +x Orekako presioak 0,574-x 0,574-x x x Kp = Kc (RT) n da eta n = 0 denez oreka honetan Kp = Kc = 0,15 Kp = ( PCO )( PH O ) ( P ) P ) CO ( x) ( x) ( 0,574 x) = = ( (0,574 ) H x 0,15 x = 0,16 atm
B. %36ko aberastasuna eta 1,19 g/cm 3 -ko dentsitatea dituen HCI-zko disoluzioaren eraginez, manganeso (IV) oxidoa, manganeso (II) kloruro bilakatzen da; horrez gainera, kloro gaseosoa eta ura ere lortzen dira. Baldintza normaletan 3 L kloro gaseoso lortzeko, azido horren zer bolumen eta manganeso (IV) oxidoaren zer masa behar da? (,5 PUNTU) DATUAK: Masa atomikoak (mau): Mn=55,0; CI=35,5; 0=16,0. Idatziko dugu erreakzioa eta doitu. Ioi-elektroi metodoa erabiliz, Erreakzioa: MnO + HCl MnCl + Cl + H O Ox-zenbak: +4 - +1-1 + -1 0 +1 - Ioi moduan MnO +H + + Cl - Mn + + Cl - + Cl + H O MnO da ozidatzailea eta kloruro ioia erreduktorea. Erreakzioerdiak idatziko ditut eta doitu materiarekiko eta kargarekiko. Oxidazioa: Cl - -e Cl Erredukzioa: 4 H + + MnO +e Mn + + H O Oxidazioa bider 1 eta erredukzioa bider 1 eta bi erreakzioerdiak batu ondoren, Cl - + 4 H + + MnO Cl + Mn + + H O Erreakzio molekularra doituta, MnO + 4 HCl MnCl + Cl + H O *Begi bistan doitzea ez da zaila. Kloroaren mol-kopurua, gas idealen ekuazioan PV=nRT 1 atm 3 L = n 0,08 L atm K -1 mol -1 73 K n = 0,134 mol Cl Azidoaren bolumena, 4mol HCl 36,5 g HCl 100 g disol HCl 1mL disol HCl 0,134 mol Cl = 45, 67 ml disol HCl Cl HCl 36 g HCl 1,19 g disol HCl MnO -ren masa, MnO 87 g MnO 0,134 mol Cl = g MnO 11, 66 Cl MnO
B3. Arrazoitu ezazu argiro substantzia hauetatik zeinek dituen indar intermolekular handienak: a) NH3; b) PH3; e) AsH3; d) H0; e) H. (0,7 PUNTU) Azaldu ezazu zein diren horren ondorioak. (0,4 PUNTU) Likido- eta solido-egoeran ager daitezke aipatutako konposatu guztiak? Arrazoitu. (0,4PUNTU) DATUAK: Z(H)=1; Z(O)=8; Z(N)=7; Z(P)=15; Z(As)=33. NH 3 eta H 0 molekuletan hidrogeno-loturak edo hidrogeno-zubiak daude. Hidrogenoa dago eta oso elektronegatiboa eta txikia den beste atomoa. Amoniakoan N eta uretan O. Ura giroko tenperaturan likidoa da eta amoniakoa gasa. Horrek esan nahi du uretan dauden loturak indartsuagoak direla PH 3 eta AsH 3 molekuletan Van der Waals-en indarrak dipolo-dipolo motakokoak molekulak polarrak direlako. Hauek H-zubiak baino ahulagoak dira. Biak alderatuz, AsH 3 molekulan lotura indartsuagoa izango da Van der Waals-en indarrak handitzen baitira bolumen molekularrarekin eta artsenikoa P baino handiagoa da. Azkenik, hidrogenoa. Bertan likido edo solido egoeran Van der Waals-en indarrak sakabanatze motakoak daude hidrogenoa ez-polarra delako eta aldiuneko dipoloak sortzen dira hodei elektronikoaren higidura baten ondorioz. Denak ager daitezke likido edo solido egoeran tenperatura eta presio baldintzak egokiak baldin badira. Tenperatura baxua edota presio altua. B4. Erreakzio jakin batean H o -aren balioa 10,5 kj da eta S o -arena 30,04 J/moI.K. Azaldu 5 C-ean baieztapen hauek zuzenak d iren ala ez: a. Erreakzioa exotermikoa da b. Desordena gutxitzen den erreakzioada c. Energia librearen aldaketa negatiboa da d. Erreakzioa espontaneoa da (1,5 PUNTU) a. Gezurra. Endotermikoa da entalpiaren aldakuntza positiboa delako. b. Egia. Entropia handitzen delako. c. Kalkulatuko dugu, G = H T S = 10,5 kj 98 K (30,04 10-3 kj/mol K) = 1,55 kj. Gezurra, positiboa da. d. Okerra. Ez da espontaneoa izango, energia librearen aldaketa positiboa dela eta.
B5. Azaldu eta arrazoitu zer gertatuko den honako kasu hauetan: a) FeS0 4 -aren disoluzio bat zinkezko koilaratxo batez irabiatzen denean. (0,7 PUNTU) b) Kobre (II) sulfatozko disoluzio batean burdinazko lima-hautsak sartzen direnean. (0,6 PUNTU) c)kaltzio klorurozko disoluzioari zink zatiak gehitzen zaizkionean. (0,7 PUNTU) DATUAK: Erredukzio-potentzialak: E O (Zn+/Zn) = -0,76V; E O (Fe+/Fe) = O,44V; E O (Cu+/Cu) = 0,34V; E O (Ca+/Ca) = -,87V Kasu guztietan aztertuko dugu zer espezie aurkitzen diren, espezien erredukziopotentzialak eta ea espontaneoki gerta daitezken. Prozesuari dagokion potentziala positiboa bada espontaneoa da; berriz, negatiboa bada ez da gertatuko. a) Fe + (aq) eta Zn(s) daude. Gertatzekotan zinka oxidatuko da eta Fe + (aq) ioiak erreduzitu Fe(s)-ra. Prozesu osoa, Fe + (aq) + Zn(s) Zn + (aq) + Fe(s) eta potentziala da 0,44 V + 0,76 V = 1, V Posiblea da. Koilara disolbatuko da disoluzio horretan eta Fe + (aq) erreduzituko da burdina solidoa agertuz. b) Cu + (aq) eta Fe (s) daude. Kobrea erreduzitu behar da Cu(s)-ra eta burdina oxidatu Fe + (aq)-ra. Prozesu osoa, Cu + (aq) + Fe(s) Fe + (aq) + Cu(s) eta potentziala da 0,34 V - 0,44 V = -0,10 V Berez ez da gertatuko. Ez da ezer pasatuko. c) Ca + (aq) eta Zn (s) daude. Kaltzioa(II) erreduzitu behar da Ca(s)-ra eta zinka oxidatu Zn + -era. Prozesu osoa, Ca + (aq) + Zn(s) Zn + (aq) + Ca(s) eta potentziala da -,87 V + 0,76 V = -,11 V Ez da ezer gertatuko.