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. Aquesta prova contribueix en un 70% a la nota final de l'assignatura.. 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 RECUPERABLE R.1 A) (4 p) La reacció SOCl 2 (g) SO (g) + Cl 2 (g) té una K P =0,03 a 25 ºC. En un recipient s introdueixen 4 mols de SOCl 2, 4 mols de SO i 2 mols de Cl 2 a 1,013 bar i 25 ºC. Justifiqueu si són certes o falses les següents afirmacions: a) El sistema evolucionarà en el sentit reactius a productes Q = (X SO X Cl2 / X SOCl2 ). P = (0,4. 0,2/ 0,4). 1,013 = 2,026 Q> K evolució R a P Certa b) G 0 > 0 a 25 ºC G 0 = -RT ln 0,03 Certa c) A l equilibri, a l augmentar la P, a T constant, disminueix la quantitat de SOCl 2 Falsa, a l augmentar la P a T constant el volum ha de disminuir i la reacció va en el sentit P a R, incrementant-se la quantitat de SOCl 2 d) S 0 > 0 a 25 ºC Si, perquè s incrementa el nombre de mols gasosos i per tant l entropia 1
B) (6 p) A 1000ºC i 1,013 bar de pressió el metà es dissocia en H 2 i C(s) en un 24,82%. Calculeu la constant d equilibri K P CH 4 (g) 2 H 2 (g) + C (s) Kp = (p H2 ) 2 / p CH4 α =0,248 n (1-α) 2nα - nombre total de mols n t = n (1-α) + 2nα = n(1+α) fraccions molars X H2 = 2nα / n(1+α) i X CH4 = n (1-α) / n(1+α) podem simplificar n i substituint α X H2 = 0,3979 i X CH4 = 0,602 p H2 = X H2. P = 0,3979 x 1,013 = 0,4031 bar i p CH4 = X CH4.P = 0,602. 1,013 =0,6098 bar Kp = (p H2 ) 2 / p CH4 = (0,4031) 2 / 0,6098 = 0,2665 2
R.2. (10 p) En el laboratori barregem 100 ml de HCl 0,010 M, 200 ml HNO 3 0,020 M i 700 ml de àcid acètic 0,500 M (pka(ch 3 COOH)=4,75). a) Quina serà la concentració de CH 3 COO - de la solució final? b) Quin serà el ph de la solució final? c) Calculeu el ph del punt d equivalència al valorar 50 ml de la solució resultant de la barreja amb NaOH 0,35 M d) Seleccioneu l indicador més adient per aquesta valoració tot indicant el canvi de color en el punt final de la valoració Indicador Interval de viratge Color A Color B Vermell de metil 4.8-6.0 Vermell Groc Blau de 6.0-7.6 Groc Blau bromotimol Vermell de cresol 7.2-8.8 Groc Vermell Fenolftaleïna 8.0-9.6 Incolor Vermell Timolftaleïna 8.3-10.5 Incolor Blau Solució: a) El HCl i el HNO 3 són àcids forts i es pot considerar que estan totalment dissociats. V Total = 100 ml + 200 ml + 700 ml = 1000 ml = 1,00 litre Mols de H + 100 ml de HCl 0.010 mols de HCl / 1000 ml de HCl 1 mol de H + / 1 mol de HCl = 1.00 10-3 mols de H + Mols de H + 200 ml de HNO 3 0.020 mols de HNO 3 / 1000 ml de HNO 3 1 mol de H + / 1 mol de HNO 3 = 4.00 10-3 mols de H + Total mols de H + dels àcids forts: 5,00 10-3 Volum total 1 L [H + ] = 5,00 10-3 M pka(ch 3 COOH)=4,75 Ka = 1,78 10-5 Mols de CH 3 COOH 700 ml de CH 3 COOH 0,500 mols de CH 3 COOH / 1000 ml de CH 3 COOH = 0,35 mols de CH 3 COOH [CH 3 COOH] = 0,35 M CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Inicial) 0,35 0,00 5,00 10-3 Equilibri) 0,35-x x 5,00 10-3 +x Ka = [CH 3 COO - ][ H + ]/[ CH 3 COOH] 1,78 10-5 = (5,00 10-3 +x)x/(0,35-x) x = 1,02 10-3 M [CH 3 COO - ] = 1,02 10-3 M b) [ H + ] = 5,00 10-3 + x = 5,00 10-3 + 1,02 10-3 M = 6,02 10-3 M ph = 2,22 c) Punt d equivalència mols totals àcid = mols base 0,05 x (0,35 mols CH 3 COOH+ 5x10-3 ) = V x 0,35 M mols NaOH Volum d equivalència = 50,7 ml [CH 3 COO - ] = 0,05 x 0,35 mols CH 3 COO - / (0,050 + 0,0507) L = 0,174 M CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - hidròlisi bàsica ph = 7 + ½ pk a + ½ log [CH 3 COO - ] = 8,99 NOTA: També es considerarà correcte si no es té en compte els mols àcid fort perquè són molt petits en comparació a la concentració d àcid acètic. d) Els indicadors més adients són la fenolftaleïna i la timolftaleïna que viraran d incolor a vermell o a blau, respectivament. 3
R.3. (8 p) Quan s addicionen 0,1 mols de sulfat de zinc a 1 litre de solució d amoníac 6 M, la concentració de ió zinc a la solució és 8,13.10-14 M. a) Calculeu la constant de formació del complex [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ b) Expliqueu a partir de la teoria de Lewis com es forma aquest complex Solució: Zn 2+ + 4 NH 3 [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ β = [[Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ ] / ([Zn 2+ ] [NH 3 ] 4 ) Balanç de metall [Zn 2+ ] inicial = [Zn 2+ ] + [Zn(NH 3 ) 2+ 4 ] 0,1 M = 8,13.10-14 M + [Zn(NH 3 ) 2+ 4 ] [Zn(NH 3 ) 2+ 4 ] = 0,1 Balanç del lligand [NH 3 ]inicial = [NH 3 ] + 4 [Zn(NH 3 ) 2+ 4 ] 6 M = [NH 3 ] + 4 x 0,1 [NH 3 ] = 6-0,4 = 5,6 M β = 0,1/ ((8,13.10-14 ) (5,6) 4 ) = 1,25.10 9 4
PART NO RECUPERABLE NR1. a) Calcular el ph d'una solució amb una concentració analítica d'àcid acètic 0,03 M i una concentració analítica d'acetat sòdic 0,02 M (pka(ch 3 COOH)=4.74. b) Si agafem 200 ml de la solució i es dilueixen fins a 500 ml, quant val el ph? c) Calcular el ph de 200 ml de la solució després d'haver afegit 1.10-4 mols de NaOH sòlid (considerar que no hi ha canvi de volum). D aquest problema no es dona la solució perquè forma part de la col.lecció de problemes que han de resoldre els estudiants. 5