KIMIKA 2008 Ekaina. Behar den butano masa, kj (1 mol butano / 2876,3 kj) (58 g butano/1mol butano) = 193,86 g butano

Transcript

1 KIMIKA 008 Ekaina A-1.- Formazio-enta pia estandar hauek emanda (kj/mol-etan): C (g) =-393,5 ; H 0 (l) = -85,4 ; C 4 H 10 (g) = -14,7 a) Datu hauek aipatzen dituzten erreakzioak idatzi eta azaldu. b) Kalkulatu butanoaren errekuntza-beroa. c) Zehaztu ezazu 50 litro ur 4 C-tik 50 C-ra berotzeko zer butanomasa behar den, etekina % 70ekoa dela pentsatuta. DATUAK: Masa atomikoak: C= 1; H=1; =16. c = uraren bero espezifikoa = J/kg K Uraren dentsitatea = 1000 kg/m 3 a) C(s) + (g) C (g) H= -393,5 kj/mol H (g) + 1/ (g) H 0 (l) H= -85,4 kj/mol 4 C(s) + 5 H (g) C 4 H 10 (g) H = -14,7 kj/mol Formazio-entalpiak, substantzia mol baten eraketan aldatutako entalpia egoera estandarrean egonik, elementu osagaietatik abiatuta eta hauei entalpia zero esleituz. b) Erreakzioa, C 4 H 10 (g) + 13/ (g) 4 C (g) + 5 H 0 (l) H=? Erreakzioaren entalpia kalkulatuko dugu hurrengo ekuazioaren arabera: H o erreakzioa = Σ n H o f produktuak Σ m H o f erreaktiboak H o erreakzioa = (4 H o f C + 5 H o f H 0) - ( H o f C 4 H 10 ) Kontuan hartuta elementu libreen entalpiak nuluak direla: Datuak ordezkatuz, H o erreakzioa = (4 (-393,5) + 5 (-85,4 )) - (-14,7)= -876,3 kj/mol c) Ura berotzeko behar den energia, Q = m c t m = masa = 50 L = 50 kg c = uraren bero espezifikoa = J/kg K **Datu hau falta zen t = 50-4 = 46 o C edo K Datuak ordezkatuz, Q = 50 kg 4180 J/kg K 46 K = J = kj Behar den butano masa, kj (1 mol butano / 876,3 kj) (58 g butano/1mol butano) = 193,86 g butano Etekina kontuan hartuta, butano gehiago beharko da zerbait galtzen baita, 193,86 g butano teorikoa (100 g errealak/70 g teorikoak) = 76,95 g butano

2 A-.- 0,7 g hidrogeno zianuro (HCN) uretan disolbatzen dira, 100 ml-ko disoluzio bat osatu arte. Disoluzioaren ph-a 5,1 dela egiaztatzen da. Zehaztu eta arrazoitu itzazu puntu hauek: a) Hidrogeno zianuroaren Ka, disoziazio-konstantea. b) Neutralizatzeko, aurreko disoluzioari zenbat gramo sodio hidroxido gehitu behar zaizkion. DATUAK: Masa atomikoak: H=1; C=1; N=14; =16; Na=3 a) Azidoaren kontzentrazioa = mol solutu / V(L) = 0,7g (1 mol/7g) / 0,1 L = 0,1 M hidrogeno zianuroaren (azido ahula) disoziazioa ondokoa da: HCN (aq) + H (l) CN - (aq) + H 3 + (aq) Hasierako kontzentrazioak 0,1 0 0 rekako kontzentrazioak 0,1-x x x Uraren kontzentrazioa konstantea da eta ez da kontuan hartzen. x ph-tik askatuko dugu, ph = -log [H 3 + ] [H 3 + ] = 10 ph =10-5,1 = 7, [ ][ ] + CN H Azidoaren konstantea Ka = [ HCN ] = x -6-6 ( )( 7,94 10 ) -6 ( 0,1 7,94 10 ) 3 7,94 10 = = 6,3 10 b) Neutralizazioa, HCN (aq) + NaH (aq) NaCN (aq) + H (l) Azidoaren molak, 0,7g (1 mol/7g) = 0,01 mol HCN Neutralizatzeko 0,01 mol NaH beharko dira, erlazio estekiometrikoa 1:1 delako. 0,01 mol NaH (40 g NaH/1 mol NaH) = 0,4 g NaH 10

3 B-1.- Kontzentratutako azido nitrikoak eztainu metalikoari erasaten dio, eta eztainu dioxido solidoa, nitrogeno dioxido gaseosoa eta ur likidoa osatzen dira. Eragiketa hauek egin itzazu modu arrazoituan: a) Ioi-elektroiaren metodoa erabiliz, erreakzioa formulatu eta doitu, eta adierazi zein den oxidatzailea eta zein erreduktorea. b) Kalkula ezazu zer gas-bolumen isuriko den, baldintza normaletan neurtua, 100 g eztainuk erreakzionatzen badute eta prozesuaren errendimendua % 80koa baldin bada. DATUAK: Sn aren masa atomikoa = 118,7 a)erreakzioa, HN 3 (aq) + Sn(s) Sn (s) + N (g) + H (l) xidazio-zenbakiak: HN 3 (aq) + Sn(s) Sn (s) + N (g) + H (l) Modu ionikoan, H + + N Sn Sn + N + H xidazioa, H + Sn -4e Sn + 4 H + Erredukzioa, H N 3 +1e N + H Doiketa egin dugu materiarekiko eta kargarekiko. Elektroi kopurua berdintzeko erredukzioa bider lau eta batu, H + Sn + 8 H N 3 - Sn + 4 H N + 4 H Eragiketak eginez, Sn + 4 H N 3 - Sn + 4 N + H Erreakzio molekular doituta, 4 HN 3 (aq) + Sn(s) Sn (s) + 4 N (g) + H (l) xidatzailea azido nitrikoa da eta erreduktorea eztainua. b) 100 g Sn (1 mol Sn / 118,7 g Sn) (4 mol N / 1 mol Sn) = 3,37 mol N Gas idealen ekuazioa erabiliz, PV = nrt 1 atm V = 3,37 mol 0,08 atm L/mol K 73 K V =75,44 L N Etekina kontuan hartuta, 75,44 L N teorikoak (80 L errealak/100 L teorikoak) = 60,35 L N

4 B-.- Tenperatura batean 3 H (g) + N (g) NH 3 (g) orekako Kc ak 783 balio du. Tenperatura berean (arrazoitu erantzunak): a) Kalkulatu Kc NH 3 (g) 3 H (g) + N (g) orekarako. b) Kalkulatu Kc (3/) H (g) + (1/) N NH 3 (g) orekarako. c) Azaldu aurreko oreketan zer gertatuko den, presioa bat-batean handituz gero. d) Azaldu aurreko oreketan zer gertatuko den, katalizatzaile bat gehituz gero. Ebazpena a) Goiko erreakzioaren Kc honako hau da, Kc = [ NH 3] 3 [ H ] [ N ] = 783 [ ] 3 H [ ] Proposatzen den erreakzioaren Kc1 = N [ NH ] Beraz, Kc1 = 1 / Kc = 1 / 783 = 1, b) raingo erreakzioaren Kc = [ NH 3] [ H ] 3/ [ N ] 1/ 3 eta aurrekoaren alderantzizkoa da. eta hau goikoaren erro karratua da. Hortaz, Kc = Kc = 783 = 7, 98 c) Goiko orekan presioa handitzen bada bolumena txikutuko da eta orekak joko du gasen mol kopurua gutxitzen den alderantz, eskuinerantz hain zuzen ere, amoniako ekoiztuz. Eskumako aldean bi mol daude eta ezkerrean lau. Hirugarren orekan gauza bera eta bigarrenean alderantziz. d) Katalizatzaile bat gehituz gero oreka ez da aldatuko; erreakzioaren abiadura, ordea bai.

5 C-1.- Zure erantzuna justifikatuz: a) rdenatu handienetik txikienera honako elementu hauen lehen ionizazio-potentziala: Be; Li; F; N. b) rdenatu erradio ioniko handienetik txikienera honako ioi hauek: Be + ; Li + ; F - ; N 3- DATUAK: Zenbaki atomikoak: Z(Li)=3; Z(Be)=4; Z(N)=7; Z(F)=9. a) Atomoen konfigurazio elektronikoak: Li: 1s s 1 Be: 1s s F: 1s s p 5 N: 1s s p 3 Denak. periodoan daude eta zenbaki atomikoarekin batera karga nuklearra handituz doa. Nukleoaren eta balentzia elektroien arteko erakarpen indarra gero eta handiagoa egiten da eta horren ondorioz atomoaren tamaina txikituz doa eta erradio atomikoa ere bai. Hori dela eta, ordena honako hau da: F > N > Be > Li b) Ioien konfigurazio elektronikoak: Li + : 1s Be + : 1s F - : 1s s p 6 N 3- : 1s s p 6 Be + eta Li + ioien balentzia maila lehenengoa da eta beste biena bigarrena. Beraz, Be + eta Li + txikiagoak izango dira besteak baino. Be + eta Li + ioien artean, Be + ioiaren nukleoan 4 p+ daude eta Li + ioian hiru. Be + ioian erakarpen handiagoa dago nukleoaren eta elektroien artean eta txikiagoa da. F - eta N 3- ioien artean, F - ioian 9 p+ daude eta N 3- ioian 7 p+. F - ioian nukleoaren eta elektroien arteako erakarpen-indarra handiagoa eta bolumena txikiagoa. Esandako guztia kontuan hartuz gero, ordena: N 3- > F - > Li + > Be +

6 C-.- a) Substantzia hauen artean, arrazoitu, lotura motaren arabera, zer hiru substantziak duten urtze-tenperaturarik handiena, eta ordenatu handienetik txikienera: KBr; CH 4 ; F ; HCl; CH 3 H b) Eztabaidatu era arrazoituan aluminiozko hari baten, aluminio klorurozko kristal baten eta aluminio klorurozko disoluzio baten eroankortasun elektrikoa. DATUAK Zenbaki atomikoak: Z(C)=6; Z()=8; Z(F)=9; Z(Cl)=17; Z(K)=19; Z(Br)=35 a) KBr Lotura ionikoa. Solido ionikoa. Urtze-tenperatura altua. CH 4 Lotura kobalentea. Substantzia kobalente molekularra. Gasa da giroko tenperaturan. Ez da polarra. Molekulen artean Van der Waals-en indarrak, sakabanatze-indarrak F Lotura kobalentea. Substantzia kobalente molekularra. Gasa da giroko tenperaturan. Apolarra da. Molekulen artean Van der Waals-en indarrak, sakabanatze-indarrak HCl Lotura kobalentea. Substantzia kobalente molekularra. Gasa da giroko tenperaturan. Molekula polarra da; H-ren eta Cl-ren elektronegatibitateak desberdinak baitira. Molekulen artean Van der Waals-en indarrak, dipolo-dipolo CH 3 H Lotura kobalentea. Substantzia kobalente molekularra. Likidoa da giroko tenperaturan. Molekulen artean hidrogeno-loturak. Urtze-tenperaturarik altuena KBr-k du solido ionikoa delako. Gero, likidoa, metanola. Metanolean H-zubiak daude. Substantzia kobalente molekularren artean Van der Waals-en indarrak daude. Dipolo-dipolo indarrak daude HCl-n. Besteak baino indartsuagoak Eta azkenik, metanoa eta fluoroa molekulen artean Van der Waals-en indarrak,sakabanatze-indarrak, hauek handituz doaz molekularen tamainarekin. Urtzetenperaturarik txikiena fluoroak dauka bolumen txikiena duelako. KBr 734 o C ; CH 3 H -97, o C ; HCl -114, o C ; CH 4-18,5 o C ; F -19,5 o C b) Al(s), AlCl 3 (s) eta AlCl 3 (aq) Aluminio solidoa metala da eta eroale elektriko ona. Ioi positiboen inguruan hodei elektronikoa dauka eta elektroiak libre higitzen dira elektrizitatea eroateko. AlCl 3 (s) solido ionikoan ioiak oso lotuta daude eta ez dira gai elektrizitatea eroateko. AlCl 3 (aq) disoluzioan Al 3+ eta Cl - ioiak libre daude eta ioi horien bidez elektrizitatea garraiatzen da. Disoluzioari elektrolito deritzo.

7 C-3.- "Pila galvaniko bat eraikitzea" deritzon praktikan (edo haren antzeko beste batean): a) azal itzazu pilak dituen osagaiak eta haien funtzioa. b) idatz itzazu elektrodo bakoitzaren erreakzioak eta erreakzio globala. c) Zer gertatuko da gatz-zubia kentzen baduzu? DATUAK: E =(Zn +/ Zn)= - 0,77V; E =( Cu +/ Cu)= 0,34V. Redox erreakzio espontaneo batetik abiatuta energia elektrikoa sortzeko gai den gailua. Ikus dezagun Daniell pila izenekoa. Pilaren erreakzio globala: Zn(s) + Cu + (aq) --> Zn + (aq) + Cu(s) Pilaren indar elektroeragilea: ε ο = 0,34 +0,77 = 1,11 V Zinka oxidatzen da eta erreduziozko potentzialari zeinua aldatu diogu. Pila voltaikoaren osagaiak: Elektrodoak: metalezko xaflak: o Zinkezko elektrodoa, ZnS 4 -zko disoluzio batean murgilduta. ANDA da. Bertan oxidazioa gertatzen da eta elektroiak askatzen dira. Elektrodo hau erreakzio aurrera joan ahala disolbatu egiten da. Ezkerraldean kokatzen da. Negatiboa da

8 o Kobrezko elektrodoa, CuS 4 -zko disoluzio batean murgilduta. KATDA da. Bertan erredukzioa gertatzen da, non elektroiak irabazten diren. Elektrodo honen masa handitu egiten da erreakzioan. Eskumaldean kokatzen da. Positiboa da Kanpo-eroale elektriko bat korronte elektrikoa ahalbideratzeko. Elektroiak anodotik katodora doa. Voltimetroa. Pilaren indar elektroeragilea (i.e.e.) edo potentziala neurtzeko tresna. Indar elektroeragilea, elektrodoen arteko potentzial-diferentzia elektroiak eroateko neurria da, volt-etan neurtzen da (V). Gatz-zubia. Zirkuitua ixteko, pilaren prozesuekiko geldoa den elektrolito bat, KCl-zko disoluzio batez osatuta, adibidez. Gatz-zubiaren funtzioa bi ontzietan dauden disoluzioen neutralizazioa mantentzekoa da. Ioi negatiboak (kloruro ioiak) anodorantz doaz eta ioi positiboak (potasio ioiak) katodorantz. Hurrengo notazioa erabiltzen da pila voltaikoa adierazteko: Zn(s) Zn + (aq, 1 M ) Cu + ( aq, 1 M ) Cu(s) anodoaren izaera 1. gatzaren disoluzioaren konposizioa eta molaritatea gatz zubia. gatzaren disoluzioaren konposizioa eta molaritatea katodoaren izaera c) Gatz-zubia kenduko bagenu zirkuitua zabalik geldituko litzeteke eta korronte elektrikoak ezin izango luke pasatu C-4.- Zentral termikoetan, erabilitako erregai fosilek sufrea badute,. kaltzio karbonato atomizatua injektatzen da errekuntzan, erreakzio hauek gertatzeko CaC; (s) Ca (s) + C (g), Ca (s) + S (g) CaS 3 (s). a) Ingurumenari begira, azal itzazu kaltzio karbonatoa gehitzeak zer abantaila edota desabantaila eragiten duen. b) Gaur egun, gobernuek zorrozki kontrolatzen dituzte "berotegiefektuko gasen" igorpenak. Azalduko al zenuke efektu hori zertan datzan? a) Alde batetik C gasa sortzen da eta gas hori berotegi-efektu izeneko fenomenoaren erantzuleren bat da. Beste aldetik, S gasaren urripena lortzen da. S gasa euri azidoaren erantzulea da. Uretan disolbatuta azido sulfuriko eratzen da eta euri moduan jausten denean ingurugiroa azidotzen du kalteak ekarriz: animaliak eta landareak hil, hirietako eraikinak hondatu, basoko arbolak hil Gehiago.

9 b) Berotegi-efektua. Eguzkitik etorritako izpiek Lurra jotzen dute eta Lurrak isladatutako beroak ezin du espaziora ihes egin; atmosferako zenbait gasek zeharka ezineko hesia osatzen baitute. Hau gertatuko ez balitz, Lurraren batezbesteko tenperatura -18 C-koa izango litzateke. Negutegi-efektuan garrantzi handiena duten gasak ondoko hauek dira: karbono (IV) oxidoa, metanoa, CFC, lurrazaleko ozonoa eta nitrogeno oxidoa. Baina gas horien kantitatea denbora gutxian gehiegizkoa baldin bada oreka apurtuko da eta Lurraren tenperatura gora joango da ondorio larriak ekarriz. ndoriorik larriena poloak urtzea eta itsas-maila igotzea denbora tarte txiki batean. Gehiago C-5.- Idatzi produktu hauek lortzeko erreakzioak eta aipatu erreaktiboak a) -kloropropanoa b) propilo-etanoatoa c) propanona d) azido butanoikoa a) b) c) d) H C CH CH 3 + HCl C H 3 C H H 3 C CH CH 3 H 3 C CH CH C + H C CH CH 3 H H H oxidazioa oxidazioa Cl H 3 C CH CH 3 C H 3 H 3 C C CH 3 C H 3 C CH CH C CH CH CH 3 H + H a) propenoa + hidrogeno kloruroa -kloropropanoa b) azido etanoikoa + 1-propanola propilo etanoatoa + ura c) -propanolaren oxidazioa propanona d) butanalaren oxidazioa azido butanoikoa