KIMIKA UZTAILA. Ebazpena

Transcript

1 KIMIKA 009- UZTAILA A1.- Hauspeatze-ontzi batean kobre (II) sulfatoaren ur-disoluzio urdin bat dugu, eta haren barruan zink-xafla bat sartzen dugu. Kontuan hartuta 5 C-an erredukzio-- potentzialak E O (Zn + /Zn) = -0,76 Veta E O (Cu + / Cu) = 0,4 V direla, erantzun arrazoituz: a) Idatz itzazu ontziaren barruan gertatzen diren erreakzioak, eta azaldu nolako itxura izango duen zink-xaflak, erreakzioak aurrera egin ahala. Erreakzioa bukatu ondoren, zer gertatuko da kobre sulfato disoluzioaren kolore urdinarekin? b) Bi xaflekin pila bat osatu behar da. Bata zinkezkoa da, eta 1 M den zink (II) sulfato disoluzioan sartuta dago, eta bestea kobrezkoa da, eta 1 M den Cu (II) sulfato disoluzioan sartuta dago. Marraztu pila voltaikoaren eskema, eta adierazi, eskema horretan, elektroi-korrontearen noranzkoa eta gatz-zubiko ioien higidura. c) Kalkula ezazu pila horren indar elektroeragile estandarra 5 C-an. Seinala ezazu, arrazoituz, pilan katodo gisa arituko den elektrodoa. a) Potentzialak ikusiz gero disoluzioan dauden Cu + ioiak erreduzituko dira kobre metalikora eta zink-xafla gainean ezarriko da kolore gorria emanez. Zink metalikoa oxidatuko da Zn + ioiak askatuz disoluziora. Disoluzioaren kolore urdina desagertuko da, kolorge bihurtuz. Gertatzen diren erreakzioerdiak: Oxidazioa: Zn(s) e Zn + (aq) Erredukzioa: Cu + (aq) + e Cu (s) b) c) Erreakzio osoa: Zn(s) + Cu + (aq) Zn + (aq) + Cu (s) eta pilaren i.e.e. = 0,4 + 0,76 = 1,1 V. Katodoa kobrezko elektrodoa da, bertan erredukzioa gertatzen baita.

2 A.- Hauxe da amoniakoaren sintesirako Haber-Bosch industria-prozedura: N (g) + H (g) NH (g) H = -9,0 kj 400 K-ean dagoen bi litroko ontzi batean, O,8O mol amoniako, 0,40 mol nitrogeno eta 0,50 mol hidrogeno orekan daude, denak gas-egoeran. a) Kalkulatu eta arrazoitu zein den erreakzioaren K c oreka-konstantea 400 K-ean. b) Deskriba ezazu amoniako molekularen forma geometrikoa, eta arrazoitu molekula polarra izango den eta, beraz, uretan disolbagarria izango den ala ez. DATUAK: Z(N)=7; Z(H)=1. a) Erreakzioa, N (g) + H (g) NH (g) eta oreka-konstantea Kc = [ NH ] [ N ] [ H ] Orekako kontzentrazioak, [N ] = 0,40 mol/ / L = 0,0 M [H ] = 0,50 mol / L = 0,5 M [NH ] =0,80 mol / L = 0,40 M 0,40 Eta konstantean ordezkatuz, Kc = = 51, ( mol / L) 0,0 0,5 b) Amoniakoa piramidal triangeluarra da. Nitrogenoak dauzka bi elektroi ez-lotzaile eta beste hiru H atomoekin elkartzeko. H-N loturak polarrak dira bi atomoen elektronegatibitateak desberdinak direlako, N elektronegatiboagoa da. Egitura geometrikoa aztertu eta gero molekula osoa polarra da eta horri esker disolbatuko da uretan, disolbatzaile polarra delako. B1.- Ardoaren hartzidura azetikoa gertatzen denean, etanolak airean dagoen oxigenoarekin erreakzionatzen du eta azido azetiko bihurtzen da; horren ur-disoluzioak ozpina sortzen du. Ozpin komertzialaren masaren % 4,86 azido azetikoari dagokio, eta haren dentsitatea 1,10 g cm - -koa da. Arrazoitu erantzunak: a) Kalkula itzazu ozpin horrek duen azido azetikoaren molaritatea, eta kontzentrazio bera (azido azetikoaren kontzentrazioa) izango lukeen HCI disoluzio baten ph-a. b) Kalkula ezazu ozpin horren zer bolumen beharko den azido azetikotan 0,080M den 100 ml disoluzio prestatzeko. c) Adierazi zer-nolako materialak erabili behar diren eta zer prozedura erabili behar den aurreko atalean azaldutako azido azetiko disoluzioa prestatzeko (100 ml eta 0,080M). DATUAK: Masa atomikoak: C=1; 0= 16; H=1. a) Hartu dezagun ozpin litro bat (10 cm ). Dentsitatea= masa/bolumena 1,10 g/ cm = masa/10 cm masa=1.10 g ozpin

3 Dagoen azido azetikoaren masa, 1.10 g ozpin (4,86 g azido / 100 g ozpin) = 48 g azido azetiko. Mol-kopurua, 48 g (1 mol CH COOH / 60 g) = 0,8 mol CH COOH Molaritatea= azido azetiko mol-kopurua/disoluzioaren bolumena(l) M = 0,8 mol/1 L = 0,8 M HCl disoluzioaren molaritatea 0,8 M izango balitz hidronio ioien kontzentrazioa 0,8 M izango litzateke azido sendoa delako eta ph= -log[h O + ]=- log 0,8=0,1 b) 0,08molazido 60gazido 100gozpin ozpin 100mL dis = 10cm 10 ml dis 1molazido 4,86gazido 1,10gozpin c) Pipeta batez hartu 10 ml ozpina eta bota 100 ml-ko matraze aforatu batean. Bete ur distilatuaz marra arte eta irabiatu ondo nahastatzeko. B.- Demagun badugula 100 km egiteko 7 L gasolina (C 8 H 18 ) kontsumitzen duen kotxe bat. Arrazoitu erantzunak: a) 7 L gasolina erretzen duenean, zenbat energia kontsumitzen du? b) 7 L gasolina horiek erabat erretzeko zer oxigeno-bolumen beharko da, baldintza normaletan, eta zenbat litro karbono dioxido botako da atmosferara 765 mmhgan eta 5 C-an? c) Zenbat ur berotu daiteke 0 C-tik 60 C_ra, kotxe horrek 100 km-an kontsumitzen duen energiarekin? DATUAK: Masa atomikoak: C=1; H=1; gasolinaren dentsitatea = 0,70g cm - ; uraren bero-ahalmen espezifikoa = 4,18 kj kg -1 K -1 Eratze-entalpia H o f( kj mol-'): C 8 H,8 = -70; CO = -94; H 0= -86. a) C 8 H 18 (g) + 5/ O (g) 8 CO (g) + 9 H O(l) Erreakzioaren entalpiaren aldakuntza, H o = Σ H o f produktuak - Σ H o f erreaktiboak H o = 8 H o f CO + 9 H o f H O - H o f C 8 H 18 (*O -rena nulua da) Datuak ordezkatuz, H o = 8 (-94 kj/mol) + 9 (-86 kj/mol) - (-70 kj/mol ) = kj/mol 10 cm 0,7ggasolina 1mol 5456kJ 7Lgasolina = 4.51, 8kJ 114g 1mol Energia negatiboa da askatzen delako, erreakzio exotermikoa.

4 b) 10 cm 0,7ggasolina 1,5moloxigeno 7L gasolina = 57,8molO 114g Gas idealen ekuazioa erabiliz oxigenoaren bolumena lortuko dugu. PV = nrt 1 atmv = 57,8 mol 0,08 7 K V = 1.07,6 L O 10 cm 0,7ggasolina 8molCO 7L gasolina = 4,86molCO 114g Gas idealen ekuazioa erabiliz karbono dioxidoaren bolumena lortuko dugu. PV = nrt (765/760) atmv = 4,86 mol 0,08 98 K V = 8.47,64 L CO c) Aldatutako beroa Q = m c t = m c (t to) Askatutako energia, 4.51,8 kj = m 4,18 kjkg -1K -1 (60-0) K m = 1.40,6 kg ur berotu daitezke GALDERAK C1.- Li, Be, O, eta F elementuak Taula Periodikoan hirugarren periodoan daude, eta 1,,6, eta 7 elektroi dituzte, hurrenez hurren, balentzia-geruzan. Arrazoitu erantzunak: a) Zein izango dira kasu bakoitzean osatuko diren ioi (monoatomiko) egonkorrenak? b) Ordena itzazu elementuak lehen ionizazio-energiaren arabera, txikitik handira. c) Formula itzazu Li, Be eta F elementuen artean osatuko diren konposatuak, eta azaldu zer-nolako lotura (Iehentasunezkoa) izango duten. d) Be-aren eta F-aren artean konposatu bat osatzen bada, zer-nolako geometria molekularra izango du? **Ez daude. periodoan, bigarrenean baino. Lapsus hori argituz gero goazen aurrera. Egin ditzagun elementuen konfigurazio elektronikoak, 1. maila beteta dutelarik (1s ) Li: 1s s 1 Be: 1s s O: 1s s p 4 F: 1s s p 5 a) Ioi monoatomiko egonkorrena, Li + izango da, azken maila elektronikoa beterik duelako; 1. maila, hain zuzen ere. Beste kasuetan, Be + elektroi batekin gelditzen da, O + bostekin eta F + seiekin. b) Ionizazio-energia txikiena duena Litioa da. Periodo batean zenbaki atomikoa handiagotzen den heinean, kanpoko elektroiaren gainean dagoen erakarpen nuklearra handituz doa. Erradio atomikoa txikituz doa eta karga nuklearra handituz doalako. Horren arabera, Li<Be<O<F

5 c) LiF eta BeF konposatuak sortu daitezke. LiF ionikoa da metal baten eta ez-metal baten artean gertatzen delako. Bigarrenak izaera kobalenteagoa izango du. d) BeF molekula lineala da. Irudian ikusten bezala, Lewis-em diagraman, egitura horrekin atomoen hodei elektronikoen arteko aldarapenak eta nukleoen artekoak murriztu egiten dira. Egonkortasuna lortzen da horrela. C.- a) Hurrengo erreakzioetan: CH CH CH CH OH +? CH CH CH = CH +? CH CH CH = CH + HI? Azal ezazu zer erreaktibo erabili behar diren, zein izango diren bete behar diren baldintzak, eta zein diren agertzen diren erreaktibo guztien izenak. b) Masa molekularrik txikiena duten deribatu monokloratuak lortu nahi ditugu, non halogeno atomoak karbono primarioan eta tertziarioan, hurrenez hurren, kokatuta baitaude. Aipatu zer substantzia mota behar diren, idatz itzazu dagozkien erreakzio kimikoak eta erreaktiboen izenak. a) Lehenengoa deshidratazioa da. Azido sendo baten presentzian eta tenperatura arinki altuan, alkoholak ur-molekula bat galtzen du alkeno bihurtuz. CH CH CH CH OH CH CH CH = CH + HO 1-butanola 1-butenoa + ura Bigarrena adizio bat da, hidrohalogenazioa. Lotura bikoitza desagertu egiten da. Halogenoa hidrogeno gutxien daukan C-rekin lotzen da. CH CH CH = CH + HI CH CH CH I CH 1-butenoa + hidrogeno ioduroa -iodobutanoa b) Izango dira, kloroetanoa eta -kloro--metilpropanoa Etenoa + hidrogeno kloruroa kloroetanoa -metilpropenoa + hidrogeno kloruroa -kloro--metilpropanoa C.- Identifikatu gabeko 4 konposatu daude, denak zuriak eta hautsak, jakinik (1) lehena beirazko hautsa dela; () bigarrena azukrea; () hirugarrena sodio kloruroa; (4) eta laugarrena potasio ioduroa. Kimikako irakasleak esan digu dastamena erabili gabe identifikatu behar ditugula, eta horretarako hiru ontzi ditugu: batean ur destilatua dago,

6 beste batean Br -a, eta beste batean AgN0 disoluzioa. Azaldu nola egingo zenukeen eta zer arrazoi kimiko erabiliko zenituzkeen identifikazio hori egiteko. Ura disolbatzaile polarra da. Bertan substantzia polarrak disolbatzen dira. Bromoa disolbatzaile apolarra da. Bertan substantzia apolarrak disolbatzen dira. a) Beirazko hautsa ez da disolbatuko uretan, ezta bromoan ere. b) Azukrea bromoan disolbatuko da apolarra delako. c) Sodio kloruroa eta potasio ioduroa uretan disolbatuko dira ionikoak direlako. Bromoan ez dira disolbatzen. Azkenengo horiek identifikatzeko AgN0 disoluzioan sartuko ditugu. Potasio ioduroak AgN0 rekin AgI-zko prezipitatu bat eratuko du eta hondora doa. ***hauspeaketa- edo prezipitazio-erreakzioak ez dira sartzen. Batxilergoko programazioan. Selektibitateko arduraduna, zein galaxiatan bizi zara? C4.- 7,1 g potasio kloruro, 1,5 g sodio kloruro eta 4, g sodio sulfato uretan disolbatzen dira, disoluzioaren bolumen osoa 500 ml izan arte, Demagun gatz guztiak erabat ionizatuta daudela. a) Kalkula ezazu lortutako disoluzioko ioi bakoitzaren kontzentrazioa (mollitro -1 ). b) Jakinda kloruro ioiak zilar katioiarekin erreakzionatzen duela eta zilar kloruroa (gatz ia disolbaezina) ematen duela, zenbat AgN0 beharko da dauden kloruro ioi guztiak hauspeatzeko? DATUAK: Masa atomikoak: CI=5,5; K=9,1; Na=,0; S=; 0=16; AgN0 =169,9. a) Disoziazioak, KCl (s) (uretan) K + (aq) + Cl - (aq) NaCl (s) (uretan) Na + (aq) + Cl - (aq) Na SO 4 (s) (uretan) Na + (aq) + SO 4 - (aq) 7,1 g KCl (1 mol / 74,6 g) = 0,095 mol 0,095 mol / 0,5 L = 0,19 M KCl 1,5 g NaCl (1 mol / 58,5 g) = 0,06 mol 0,06 mol / 0,5 L = 0,05 M NaCl 4, g Na SO 4 (1 mol / 14 g) = 0,0 mol 0,0 mol / 0,5 L = 0,06 M Na SO 4 Disoluzioko kontzentrazioak honako hauek dira: [K + ] = 0,19 M [Cl - ] = 0,19 M + 0,05 M = 0,4 M [Na + ] =0,05 M + 0,06 M = 0,17 M [SO - 4 ] = 0,06 M

7 b) Cl - (aq) + Ag + (aq) AgCl (s) Beharko da mol-kopuru berdina. 0, ,06 = 0,11 mol Ag + 1molAgNO 169,9g + 0,11mol Ag = 0,56gAgNO + 1molAg 1molAgNO C5.- a) Adierazi, argi eta labur, ea eroaleak diren ala ez: aluminiozko hari bat; aluminio (III) klorurozko kristal bat, eta aluminio (III) klorurozko ur-disoluzio bat. b) A+B C+D erreakzio batean, baldintza zehatzetan, aktibazio-energia kjmol -1 - ekoa da. Alderantzizko erreakzioari dagokion aktibazio-energia 58 kjmol -1 -ekoa da. Marraztu erreakzioaren aurrerapen-prozesuaren diagrama energetikoa, eta/edo arrazoitu ezazu emandako erreakzioa exotermikoa ala endotermikoa den. a) Aluminio substantzia metalikoa da. Eroale ona da elektroi askeak dituelako. Aluminio (III) klorurozko kristala solido ionikoa da eta ioiak finkatuta daude beraien posizioetan. Ez da eroale. Aluminio (III) kloruroa disolbatuta badago sare ioinikoa apurtu egin da eta ioiak libre daude korronte elektrikoa eroateko; eroale ona da. b) A+B tik konplexu-aktibatura kjmol -1 da aktibazio-energia. Aldiz, C+D tik konplexu-aktibatura 58 kjmol -1 da. Erreakzio zuzena, A+B C+D, exotermikoa da eta entalpiaren aldakuntza -6 kj Konplexu aktibatua Energia kj/mol 58 kj/mol A + B C + D Erreakzioaren norabidea