2011ko EKAINA KIMIKA

Transcript

1 2011ko EKAINA KIMIKA A AUKERA P.1. Hauek dira, hurrenez hurren, kaltzio karbonatoaren, kaltzio oxidoaren eta karbono dioxidoaren formazioberoak: 289; 152 eta 94 kcal mol 1. Arrazoituz, erantzun iezaiezu galdera hauei: a) Zer bero kantitate beharko da tona bat kareharri (pisutan, kaltzio karbonatoaren % 80 dauka) deskonposatzeko (kaltzio oxídoa eta karbono dioxidoa lortzen dira), baldin eta prozesuaren errendimendua % 65 bada? (1 PUNTU) b) Aurreko bero kantitatea butanoaren errekuntzan lortzen bada (butanoaren errekuntzaberoa = 686 kcal.mol 1 ), zenbat gramo butano (erre) beharko dira? (1 PUNTU) c) Egin ezazu energiadiagrama (energía vs erreakzioaren garapena) erreakzio endotermiko baten kasurako. Argi eta garbi adierazi behar dituzu erreakzio zuzenaren eta alderantzizkoaren aktibatzeenergiak. (0,5 PUNTU) DATUAK: masa atomikoak (C) = 12; (0) = 16; (Ca) = 40; butanoaren errekuntzaberoa = 686 kcal mol 1 a) Kaltzio karbonatoaren deskonposizioa, CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) Kalkulatuko dugu goiko erreakzioari dagokion entalpiaren aldakuntza, H o = Σ H o f produktuak Σ H o f erreaktiboak H o = H o f CaO(s) + H o f CO 2 (g) H o f CaCO 3 (s) Datuak ordezkatuz, H o = 152 kcal mol 1 94 kcal mol 1 ( 289 kcal mol 1 ) = = 43 kcal mol g CaCO3 CaCO3 43kcal 5 10 g kareharri = 3,44 10 kcal teoriko 100 g kareharri 100 g CaCO3 CaCO3 Etekina kontuan hartuta, goian lortutakoa baino gehiago beharko da; beraz, 3, kcal (100/65) = 5, kcal b) Butanoa, C 4 H 10, masa molarra 58 5, bu tan o 58 g bu tan o kcal 686 kcal bu tan o = 4, g bu tan o c) Beheko grafikoetan dago azalduta. Aktibazioenergia erreaktiboen eta konplexu aktibatuaren, bitartekoa, arteko energiaren aldakuntza da. Ez da berdina zuzeneko eta alderantzizko prozesuetan. Handiagoa da zuzenekoan, noranzko horretan endotermikoa delako

2 Energia Energia Aktibazioenergia Aktibazioenergia produktuak Erreaktiboak Erreakzioaren garapena Erreakzioaren garapena Erreakzio endotermikoa eta zuzena Alderantzizko erreakzioa, exotermikoa P.2. a) Zenbat gramo hidrogeno dioxonitrato (III) (azido nitroso) behar dira 1 L disoluzio prestatzeko, disoluzioaren pha 2,50 izan dadin? Azido nitrosoaren ionizaziokonstantea = (1,3 PUNTU) b) Aurreko disoluzioari, NaOHaren kantitate baliokidea gehitu zaio, eta sodio nitritoa eta ura lortu dira. Idatz ezazu dagokion ekuazio kimikoa, eta, azido nitrosoa azido ahula dela joz, justifika ezazu ondoriozko disoluzioaren izaera azidoa, basikoa edo neutroa. (1,2 PUNTU) DATUAK: masa atomikoak: (N) = 14; (0) 16; (H) = 1. a) Kalkulatuko dugu azidoaren kontzentrazioa, Azido nitrosoaren disoziazioa, HNO 2 (aq) + H 2 O NO 2 (aq) + H 3 O + (aq) Hasierako kontzentrazioa Mo 0 0 Orekarako kontzentrazioa x x x Orekako kontzentrazioa Mo x x x ph = log [H 3 O + ] [H 3 O + ] = 10 2,5 = x Ionizaziokonstantean balioak ordezkatuz, + 2,5 [ NO2 ][ H 3O ] K a,5 10 = HNO Mo 10 2,5 = 4 2, 5 [ 2 ] Mo = 0,025 mol / L 0,025mol HNO2 47 g HNO2 Eta gramoak, 1L = 1,18 ghno2 1L HNO 2

3 b) Ekuazio kimikoa, neutralizazioa, HNO 2 (aq) + NaOH (aq) NaNO 2 (aq) + H 2 O (l) Gatza disoziatuko da ioietan, NaNO 2 (aq) Na + (aq) + NO 2 (aq) Na + (aq) sodio hidroxidotik, base sendotik, dator eta ez da hidrolisatzen azido konjokatu sendoa delako. NO 2 (aq), aldiz, azido ahul batetik datorren base konjokatua da eta uretan hidrolisatuko da, NO 2 (aq) + H 2 O (l) HNO 2 (aq) + OH (aq) izaera basikoa sortuz, hidroxido ioiak askatzen dira eta. C.1. Honela daude kokatuta taula periodikoan A, B eta C elementuak: A elementua: laugarren periodoan eta 1 A (1) taldean (metal alkalinoa) B elementua: hirugarren periodoan eta VIA (edo 16) taldean (anfigenoa) C elementua: laugarren periodoan eta VIIA (edo 17) taldean (halogenoa) Aurreko informazioaren arabera, egin itzazu jarduera hauek: a) ldatz itzazu elementuen konfigurazio elektronikoak (0,5 PUNTU) b) Azter itzazu zer balentzia ioniko eduki ditzaketen. (0,5 PUNTU) c) lzenda itzazu elementu horiek beren artean sor ditzaketen bi konposatu ioniko. (0,5 PUNTU) Aren balentziamaila 4s 1 eta konfigurazioa, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 Potasioa da Bren balentziamaila 3s 2 3p 4 eta konfigurazioa, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Sufrea da Cren balentziamaila 4s 2 4p 5 eta konfigurazioa 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 Bromoa da Balentzia ionikoak, azken maila zortzi elektroiekin beterik gelditzeko elektroiak emanez edo hartuz atomoaren karga da. Konfigurazioak ikusita, balentzia probableenak K +1 (elekroi bat galdu) S 2 (bi elektroi irabazi) Br 1(elektroi bat irabazi) Konposatu ionikoak, K 2 S, potasio sulfuroa, eta KBr, potasio bromuroa C.2. Tenperatura jakin batean orekan dauden substantzia gaseoso guztien presio partzialak ezagutzen baditugu: a) Nola kalkula dezakezu prozesuari dagokion Gibbsen energia askearen balioa ( G )? (1 PUNTU) b) Zer balio dauka Gibbsen energia askearen balioak ( G ) COCl 2 (g) CO(g) + Cl 2 (g)

4 orekaren kasurako, 25 Can, Kp = 1, bada? (1 PUNTU) DATUAK: R = 8,314 Jmo1 1 K 1 *Ariketa hau ez da sartzen Kimikako programazioan. Presio partzialak ezagutuz gero, Kp kalkulatuko dugu eta ondorengo ekuazio honekin Gibbsen energia askearen balioa, G = RT lnkp Datuak ordezkatuz, G = 8,314 Jmo1 1 K 1 (273+25) K ln 1, = J C.3. Elektrolisia izan da laborategiko saiakuntzetako bat. Kromo (III) ioia duen disoluzio batean zehar korronte elektrikoa igarotzean 0,3446 g kromo lortzen dira, eta, elektrizitate kantitate berdinarekin, 2,158 g zilar lortzen dira zilarrezko gatz baten elektrolisiprozesuan. Zilarraren masa atomikoa 107,9 delajakinik, kalkula itzazu honako hauek: a) Kromoaren masa atomikoa. (1 PUNTU) b) Metatutako zilar eta kromo atomo kopuruak. (0,5 PUNTU) DATUAK: NA 6, ; F = C Elektrolisiak, Cr 3+ (aq) +3e Cr (s) eta Ag + (aq) +1e Ag (s) Faradayren legea erabiliz, Masa = Mm Q / n Non, Mm=masa molarra; Q= karga elektrikoa eta n= trukatutako elektroi kopurua diren Kromoa, 0,3446 g kromo = Mm(Cr) Q / Zilarra, 2,158 g zilar = 107,9 g Q / Karga elektriko berdina pasatzen da eta goiko ekuazioetatik, Mm(Cr) = 51,69 g Zilar atomokopurua, Kromo atomokopurua, 23 Ag 6,02 10 atomo Ag 2,158 g Ag = 1, ,9 g Ag 23 Cr 6,02 10 atomo Cr 0,3446 g Cr = 4, ,69 g Cr 22 atomo Ag 21 atomocr

5 B AUKERA P.1. Hauek dira, hurrenez hurren, H 2, C, etanol (C 2 H 6 O) eta glukosaren (C 6 H 12 O 6 ) errekuntzaberoak: 68; 94; 327 y 673 kcal mol 1 Arrazoituz, egin itzazu kalkulu hauek: a) Zer bero kantitate askatuko den mahatsaren glukosaren hartziduraprozesuan (etanola eta karbono dioxidoa lortzen dira produktu gisa). (1 PUNTU) b) Karbono dioxidoaren zer bolumen (1 atm eta 20 Can neurtuta) askatuko den kg mahatsen hartziduran, mahatsaren pisuaren % 15 glukosa dela jakinik. (1 PUNTU) c) Azaldu itzazu garbi entropia eta entalpia kontzeptuak, eta adieraz ezazu laburki zer erlazio dagoen haien artean. (0,5 PUNTU) DATUAK: R = 0,082 L atm mol 1 K 1 masa atomikoak: (O) = 12; (0) = 16; (H) = 1. a) Hartziduraprozesua, C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 6 O + 2 CO 2 (g) *Nik uste dut, prozesu hau gehiago argitu behar zela ariketan, ikasle askok Biologia ikasi ez baitute. Kalkulatuko dugu goiko erreakzioari dagokion entalpiaren aldakuntza, Konposatuen errekuntzaerreakzioak, H 2 + ½ O 2 H 2 O Ha= 68 kcal mol 1 C + O 2 CO 2 Hb= 94 kcal mol 1 CH 3 CH 2 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O Hc= 327 kcal mol 1 C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Hd= 673 kcal mol 1 Hartziduraerreakzioa lortzeko Hessen legea aplikatuz, d) 2 c) eta entalpia, H= Hd 2 Hc = 673 kcal mol 1 2 ( 327 kcal mol 1 ) = 19 kcal mol g glukosa glukosa 2mol CO2 b) 10 g mahats = 1.666,67 mol CO2 100 g mahats 180 g glukosa glukosa Bolumena kalkulatzeko gas idealen ekuazioan, PV = nrt 1 atm V = 1.666,67 mol 0,082 L atm mol 1 K 1 (273+20) K V = ,33 L CO 2 c) Entropia, S, sistema baten desorden molekularra neurtzen duen egoerafuntzio bat. Entalpia, Qp edo H, prozesu batean trukatutako beroa, prozesua presio konstantean bururatuz gero. Beraien arteko erlazioa entalpia edo energia askean, G, G = H T S, non T tenperatura absolutuan den.

6 P.2. Azido sulfurikoz osatutako ingurune batean, potasio tetraoxomanganato (VII)ak (potasio permanganatoak) eta potasio ioduroak erreakzionatzen dute; ondorioz, manganeso (II) sulfatoa, potasio ioduroa(***iodo molekularra), potasio sulfatoa eta ura lortzen dira. Arrazoituz, egin itzazu jarduera hauek: a) Doitu ezazu ekuazio kimikoa ioielektroiaren metodoa erabiliz, eta osa ezazu dagokion ekuazio molekularra. Argi eta garbi adierazi behar dituzu oxidatzailea eta erreduktorea. (1,5 PUNTU) b) Kalkula ezazu potasio ioduroaren disoluzioaren kontzentrazio molarra baldin eta 50 ml disoluzio baloratzeko 25 ml potasio permanganato 0,5 M ingurune azidoaren soberakina dagoela behar badira. (1 PUNTU) DATUAK: masa atomikoak (Mn) = 54,9; (0) = 16; (K) = 39,1; (1) = 126,9 *Okerreko itzulpena. Enuntziatua zuzenduta dago. Erreakzioa: KMnO 4 + KI + H 2 SO 4 I 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O Oxidzenbakiak Oxidaziozenbakiak ikusi ondoren oxidatzailea KMnO 4 da Mnren oxzenb gutxiagotzen delako eta erreduktorea KI Iren oxzenb handiagotzen baita. Modu ionikoan : K + + MnO 4 + K + + I + H + + SO 4 2 I 2 + Mn +2 + SO K + + SO H 2 O Oxidazioa: 2 I 2e I 2 Erredukzioa: 8 H + + MnO e Mn H 2 O Biderkatuko dugu goikoa x5 eta behekoa x2 eta batu bi erreakzioerdiak: 10 I + 16 H MnO 4 5 I Mn H 2 O c) Erreakzio molekularra doituta: 2 KMnO KI + 8 H 2 SO 4 5 I MnSO K 2 SO H 2 O Falta zen K 2 SO 4 ren koefizientea (6) begi bistan kalkulatu dut. KMnO 4 ren molkopurua, 0,5 mol/l 0,025 ml = 0,0125 mol KMnO 4 Beharreko KIren molkopurua, 0,0125 mol KMnO 4 (10 mol KI/2 mol KMnO 4 ) = 0,0625 mol KI KIren disoluzioaren kontzentrazioa, 0,0625 mol KI/ 0,050 L = 1,25 M

7 C.1. a) Idatz itzazu elementu (espezie kimiko) hauen konfigurazio elektronikoak oinarrizko egoeran: nitrogenoa; argona; magnesioa; bromoa eta burdina (III) ioia. (0,5 PUNTU) b) Azter ezazu zer posizio duten taula periodikoan eta zer balentzia ioniko nagusi dituzten. (0,5 PUNTU) c) Arrazoituz, izenda eta formulatu itzazu zer konposatu ioniko sor ditzaketen aurreko espezie kimikoek beren artean. (0,5 PUNTU) d) Azaldu ezazu zer den sareenergia. Zer konposatu motak jasaten du gehien sareenergiaren eragina? (0,5 PUNTU) DATUAK: Z(N) 7; Z(Mg) = 12; Z(Ar) 18; Z(Fe) = 26; Z(Br) = 35. a) eta b) Periodoa Taldea Balentzia ionikoa N 1s 2 2s 2 2p Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s Br 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p Fe 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d Konfigurazioak egiteko Moelleren diagrama erabili daiteke. Periodoa eta taldea adierazteko azken mailako elektroiek, balentziaelektroiek, bideratzen dute. Balentzia ionikoak, azken maila zortzi elektroiekin beterik gelditzeko elektroiak emanez edo hartuz atomoaren karga da. Konfigurazioak ikusita lortuko ditugu. c) Konposatu ionikoak eratzeko metal bat eta ezmetal batean arteko lotura dago eta kontuan hartu behar dugu konposatuaren karga netoa nulua izan behar duela. Horretan oinarrituta izan daitezke, FeN, FeBr 3, Mg 3 N 2 eta MgBr 2 d) Sareenergia, U, kristal mol bat eratzean askatutako energia da, gas egoeran dauden ioietatik abiatuz. Sareenergiaren balio absolutua handiagotu egiten da ioien kargarekin eta txikiagotu egiten da ioien arteko distantziarekin edota ioien tamainarekin. *Bigarren galdera zeini dagokion? Konpostu guztiei edo aurreko ataleko konposatuei? Konkretatu gehiago. Oro har, sareenergia aplikatzen zaie konposatu ionikoei, sare kristalino ionikoei. Goiko konposatuen artean, sareenergia handiena balio absolutuan duena izango da Mg 3 N 2 ioien kargen biderkadura altuena eta ioien arteko distantziarik laburrena (ioien tamaina txikiena) duelako. C.2. Lurzoruaren azidotasuna zuzentzeko, amonio nitratoa eta amonio kloruroa dituen disoluzio bat baliatu du nekazari batek. Prozedura egokia erabiltzen ari da nekazaria? Arrazoitu ezazu zure erantzuna, dagozkion ekuazio ionikoak erabiliz. Prozedura desegokia izango balitz, zer gatz gomendatuko zenuke? (1 PUNTU)

8 *Enuntziatua ez da oso argia. Azidotasuna zuzentzeak zer esan nahi du? Azidotasuna handiagotzea, loreak landatzeko erica sp adibidez, edo txikiagotzea, neutralizatzea? Ekuazio ionikoak, NH 4 NO 3 (aq) NH 4 + (aq) + NO 3 (aq) NH 4 Cl (aq) NH 4 + (aq) + Cl (aq) Edozein kasutan amonio ioiaren hidrolisia gertatuko da, base ahul batetik, amoniakoa, datorrelako eta lurzorua azidotuko du, NH 4 + (aq) + H 2 O NH 3 (aq) + H 3 O + (aq) Nitrato eta kloruro ioiak ez dira hidrolisatuko azido sendoetatik datozen base konjokatu ahulak direlako. Lurzorua azidotzeko prozedura egokia izan daiteke. Neutralizatzeko edo basifikatzeko, aldiz, ez da egokia izango eta beste produkturen bat erabili beharko da. Azido ahul batetik eta base sendo batetik datorren gatzaren bat, sodio karbonato azidoa edo sodio azetatoa. C.3. a) Katalizatzaile baten laguntzaz, 70 Can eta 2,5 atman, 3pentanona erreduzi daiteke hidrogenoa (g) erabiliz. Kalkula ezazu zer hidrogenobolumen beharko den 21,50 g 3pentanona erreduzitzeko eta izenda ezazu prozesuan lortutako produktu nagusia. (1 PUNTU) b) Erreduzitu beharrean 3pentanona oxidatzea nahi badugu, zer produktu nagusi lortuko dugu prozesuan? Arrazoitu ezazu zure erantzuna, eta izendatu eta formulatu ezazu (itzazu) lortutako substantzia(k). (1 PUNTU) DATUAK: R = 0,082 L atm mo 1K1 masa atomikoa: (O) = 12; (0) = 16; (H) = 1 a) Erreakzioa, CH 3 CH 2 CO CH 2 CH 3 + H 2 CH 3 CH 2 CHOH CH 2 CH 3 Produktua 3pentanola da. 3 pen tan ona 86 g 3 pen tan ona H 3 pen tan ona 0, ,50 g 3 pen tan ona = mol H 2 Bolumena kalkulatzeko gas idealen ekuazioan, PV = nrt 2,5 atm V = 0,25 mol 0,082 L atm mol 1 K 1 (273+70) K V = 2,81 L H 2 b) *Aukera bat baino gehiago dago oxidaziobaldintzen arabera. Galdera askoz gehiago argitu behar da. Katea apurtu eta azido karboxilikoak lortzea, azido etanoikoa eta propanoikoa. Ester bat lortzea, etilo propanoatoa. Oxidazio osoa edo errekuntza, karbono dioxidoa eta ura