KIMIKA-2001 uztaila. c) Badakigu 7 litro gastatzen dituela 100 km-tan; beraz,

Transcript

1 KIMIKA-2001 uztaila Al Auto bat daukagu, zazpi litro gasolina C 8 H 18 (l) 100 km-ko gastatzen dituena. a) gasolinaren errekuntz erreakzioa, doituta, idatz ezazu. b) gasolinaren errekuntz entalpiaren balioa determina ezazu c) auto horrek 100 km ibiltzerakoan kontsumitu duen energia kalkula ezazu. d) zazpi litro gasolina horien errekuntza osoa gertatzeko behar den oxigenobolumena, baldintza normaletan neurtua, kalkula ezazu. Datuak: Masa atomikoak: H = 1; C = 12 ;0 = 16 Gasolinaren dentsitatea = 0,7 g/cm 3 Formazio-entalpiak ( H kj/mol-etan: C 8 H 18 =-270 CO 2 = -394 H 2 O = -286 a) Errekuntza erreakzioa: C 8 H 18 (l) + 25/2 O 2 (g) 8 CO 2 (g) + 9 H 2 O(l) Doiketa begi bistan egin dut b) H o = Σ H o f produktuak - Σ H o f erreaktiboak H o = 8 H o f CO H o f H 2 O - H o f C 8 H 18 (*O 2 -rena nulua da) Datuak ordezkatuz, H o = 8 (-394 kj/mol) + 9 (-286 kj/mol) - (-270 kj/mol ) = kj/mol c) Badakigu 7 litro gastatzen dituela 100 km-tan; beraz, 7 litro (1000 cm 3 / 1 litro) ( 0,7 g / 1 cm 3 ) ( 1 mol C 8 H 18 / 114 g). ( kj/mol ) = ,28 kj Zeinu negatiboak adierazten du gasolinaren errekuntzak askatu duela energia. Horixe da kotxeak kontsumiu duena. d) gasolinaren mol kopurua: 7 litro (1000 cm 3 / 1 litro) ( 0,7 g / 1 cm 3 ) ( 1 mol / 114 g) = 42,98 mol C 8 H 18 Behar den oxigeno mol kopurua: 42,98 mol C 8 H 18 (12,5 mol O 2 / 1 mol C 8 H 18 )= 537,28 mol O 2 Oxigenoaren bolumena kalkulatzeko gas idealen ekazio orokorra erabiliko dut: PV = n RT eta datuak ordezkatuz, 1 atm V = 537,28 mol O 2 0,082 (atm.l/mol.k) 273 K eta bolumena askatuz, V = ,57 L O 2

2 A2 Azido azetikoaren disoluzio bat, 5, M dena, daukagu. Kalkula ezazu: a) azido azetikoaren disoziazio-gradua b) disoluzioaren ph-a c) azido klorhidrikoaren disoluzio batek eduki beharko lukeen molaritatea, beronen ph-a, azido azetikoaren disoluzioaren ph-aren berdina izan dadin. d) azido klorhidrikoaren 200 ml disoluzio neutralizatzeko beharko den sodio hidroxidotan 0,1 M den disoluzioaren bolumena Datua: Ka (azido azetiko) = 1, a) Azido azetikoa azido ahula da. Disoziazioa: CH 3 COOH (aq) + H 2 O CH 3 COO (aq) + H 3 O + (aq) Hasierako kontzentrazioa 5, Orekarako kontzentrazioa - x x x Orekako kontzentrazioa 5, x x x Ionizazio-konstantea, K a = + [ CH 3COO ] [ H 3O ] [ CH COOH ] 3 = x 5,5 10 x 5 = 1, x x askatuko dugu. Ka oso txikia denez gero, 5, x 5, hurbilketa egingo dugu kalkuluak errazteko errore handirik egin gabe, x=1, M Beste aldetik, disoziazio-maila α = x / M 0 α = 1, / 5, = 0,0184 = %1,84 b) ph = - log [H 3 O + ] = - log x = - log 1, = 3 c) Azido klorhidrikoa azido sendoa da eta guztiz disoziatzen da ondoko ekuazioaren arabera: HCl (aq) + H 2 O Cl (aq) + H 3 O + (aq) ph=3 izateko hidronio ioien kontzentrazioa berdina izan behar da, 1, M, hain zuzen ere. d) Gertatzen den neutralizazioa: HCl + NaOH NaCl + H 2 O Kontuan hartuta, Molaritatea = mol solutu / disoluzioaren bolumena (L), dela.

3 Azidoaren mol kopurua: 1, mol / L 0,2 L = mol HCl Behar den NaOH ren mol kopurua: mol NaOH. Kantitate berdina da koefiziente estekiometrikoak 1:1 direlako. Berriro aplikatuz, Molaritatea = mol solutu / disoluzioaren bolumena (L) 0,1 M = mol NaOH / V(L) V = L NaOHren disoluzio = 2 ml disoluzio B1 5,0 litroko matraze batean 2 mol fosforo pentakloruro eta 1 mol fosforo trikloruro sartzen dira. Tenperatura 250 C-raino igotzen da eta ondoko oreka eratzen da: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) eta oreka horretarako, 250 C-tan, K = 0,042 a) Substantzia bakoitzaren mol-kopurua, orekan, kalkulatu. b) Esperientzia honetan, PCl 5 -aren disoziazio-gradua determinatu. a) Erreakzioa: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Hasierako molak Orekarako molak -x +x +x Orekako molak 2-x 1+x +x Orekako kontzentrazioak (2-x)/5 (1+x)/5 x/5 Oreka-konstantean ordezkatuko ditugu datuak x askatzeko, [ PCl ] [ ] 3 Cl2 Oreka-konstantea Kc = [ PCl ] 5 = ((1 + x) / 5 ) ( x ((2 x) / 5) / 5) = 0,042 Eta hortik, x= 0,28 Orekako mol kopuruak: PCl 5 = 2 - x = 1,72 mol PCl 3 = 1 + x = 1,28 mol Cl 2 = x = 0,28 mol b) Disoziazio-gradua = disoziatutako PCl 5 ren molak / hasierako molak = x / 2 = 0,28 /2 = 0,14 = %14

4 B2 Azido sulfurikoaren presentzian, potasio nitritoa oxidatu egiten da potasio permanganatoaren eraginez, potasio nitratoa, manganeso(ii) sulfatoa, potasio sulfatoa eta ura eratzen direlarik. a) loi-elektroi izeneko metodoa erabiliz, oxidaziozko eta erredukziozko erdierreakzioak idatzi eta azaldu b) Erreakzio osoa, doituta, idatz ezazu. a) Erreakzioa: H 2 SO 4 + KNO 2 + KMnO 4 KNO 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O Oxid-zenbakiak Modu ionikoan: 2H + + SO K + + NO K + + MnO 4 - K + + NO Mn 2+ + SO K + + SO H 2 O Oxidazioa: H 2 O + NO - 2-2e - NO 3 + 2H + Erredukzioa: 8 H + + MnO e- Mn H 2 O Biderkatuko dugu goikoa x5 eta behekoa x2 eta batu bi erreakzioerdiak: 5 H 2 O + 5 NO H MnO NO H Mn H 2 O Alde bietan eragiketak egin ondoren ( urak eta protoiak batuz): 5 NO H MnO NO Mn H 2 O Erreakzio molekular doituta: 3 H 2 SO KNO KMnO 4 5 KNO MnSO 4 + K 2 SO H 2 O Oxidatzailea KMnO 4 da eta erreduktorea KNO 2.

5 G1 Azaldu laburkiro, ingurugiroaren gainean ondoko gasen atmosferarako emisio masiboak eragindako ondorioak a) karbono dioxidoa b) nitrogenoaren oxidoak G1- Liburuan (139) a)negutegi efektua eta b)euri azidoa G2 Azaldu zer gertatuko den ondoko orekan: 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) H<0 a) baldin tenperatura handiagotzen bada b) baldin katalizatzaile bat gehitzen bada c) baldin presioa gutxitzen bada d) baldin oxigenoa gehitzen bada Oreka: 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) H<0 a) T Erreakzioa exotermikoa da eskuinerantz. Tenperatura igotzean laguntzen du endotermiko alderantz; beraz, oreka ezkerralderantz desplazatuko da. b) Katalizatzaile bat gehitzen bada oreka ez da aldatuko; abiadura, besterik ez. c) P. Presioa gutxitzen bada bolumena handituko da eta oreka gas mol gehien dagoen alderantz desplazatuko da; ezkerrerantz. d) Oxigenoa gehitzen bada, erreakzionatuko du NO-rekin produktua lortzeko; eskuinerantz.

6 G3- Elementu baten atomoaren konfigurazio elektronikoa ondoko hau da: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 a) Sistema penodikoan koka ezazu eta bere zenbakia atomikoa zéin den adierazi. b) Zein ioi du eratzeko joera? Zergatik? c) Azaldu ea ioi hori atomoaren tamainakoa baino handiagoa ala txikiagoa izango den. d) Adierazi elektroi kanpokoenaren zenbaki kuantiko posibleak. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 a) Elektroi bereizgarria 5s1 da. Elementua 5. periodoan dago eta lehenengo taldean. Sistema Periodikoan ezkerraldean. Alkalinoa da. Zenbaki atomikoa lortzeko batuko ditut elektroi guztiak: =37 b) Ioi monopositiboa X + sortuko du azken geruza elektronikoan elektroi bakar bat duelako eta galduz gero gas noblearen egitura lortuko du (oso egonkorra). c) Ioia atomo neutroa baino txikiagoa izango da maila elektroniko bat galtzen duelako. Ioiaren kasuan azken maila elektronikoa 4. da eta atomo neutroan 5. d) Azken elektroi horren zenbaki kuantiko posibleak: Zenbaki kuantiko nagusia n = 5 Zenbaki kuantiko azimutala l= 0 Zenbaki kuantiko magnetikoa m = 0 Spin s= ±1/2 Laburtuz, ( 5, 0, 0, ±1/2 )

7 G4 Ondoko elektrodoen erredukzio-potentzial normalak, E, ezagunak dira: Cu 2+ /Cu= 0,34 V Al 3+ /Al = -1,67 V Baldin beraiekin pila bat egiten bada: a) Pila horren eskema bat irudikatu, elektrodoak izendatuz, eta elektrodo bakoitzean gertatzen den erreakzioa idatzi. b) Pilaren erreakzio totala idatzi, eta beraren i.e.e.-a edo voltaia normala kalkulatu. a) Aztertzen baditugu bi elektrodoen erredukziozko potentzialak zera ondorioztatzen dugu: baliorik altuena duena erreduzituko da eta bestea oxidatu. Al oxidatuko da Al 3+ ra anodoan eta Cu 2+ erreduzituko da Cu-ra katodoan Pilaren eskema ondokoa da: Al(s) Al 3+ (aq,1 M) Cu 2+ (aq,1 M) Cu(s) Eta marrazkia: Oxidazioa (anodoan): Al(s) - 3 e Al 3+ +1,67 V Erredukzioa (katodoan): Cu e Cu(s) + 0,34 V Erreakzio osoa: 2 Al(s) + 3 Cu 2+ 2 Al Cu(s) (i.e.e.) ε = +1,67 V + 0,34 V = + 2,01 V

8 G5 Ondoko erreakzioak idatzi, lortzen diren produktuak izendatuz: a) 1 -butanolaren errekuntza b) 1 -butanola leunkiro oxidatzen da c) 1 -butanola bortizki oxidatzen da d) 1 -butanola azido formikoarekin (metanoiko) erreakzionatzen du a) Errekuntzan oxigenoarekin konbinatzen da karbono dioxidoa eta ura sortuz. CH 2 OH-CH 2 -CH 2 -CH O 2 4 CO H 2 O Karbono dioxidoa Ura b) Oxidazio leuna bada aldehidoa lortuko da. OH O CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 H C CH 2 CH 2 CH 3 + H 2 butanala hidrogenoa c) Oxidazio bortitza azido bihurtuko da OH CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 oxidazioa O HO C CH 2 CH 2 CH 3 azido butanoikoa d) Alkohola azido batekin esterifikazioa gertatuko da OH O O CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HC OH HC O CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 butilo metanoatoa