CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA

Transcript

1 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 1 CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA PROBLEMAS GASES 1. Nun matraz de 10 dm³ introdúcense 2,0 g de hidróxeno; 8,4 g de nitróxeno e 4,8 g de metano a 25. Calcula: a) A fracción molar de cada gas. b) A presión parcial de cada un. Dato: R = 0,082 atm dm³/(mol K) (P.A.U. Xuño 06) Rta.: a) x(h₂) = 0,63; x(n₂) = x(ch₄) = 0,19; b) p(h₂) = 2,4 atm; p(ch₄) = p(n₂) = 0,73 atm Datos Cifras signifficativas: 2 Volume do matraz V = 10 dm³ = 1,0 10 ² m³ Masa de hidróxeno Masa de nitróxeno Masa de metano Temperatura Constante dos gases ideais Fracción molar de cada gas Presión parcial de cada gas Eficuaficións Fracción molar dun compoñente «i» nunha disolución Dos gases ideais Lei de Dalton das presións parciais m(h₂) = 2,0 g m(n₂) = 8,4 g m(ch₄) = 4,8 g T = 25 = 298 K R = 0,082 atm dm³/(mol K) x(h₂),x(n₂),x(ch₄) p(h₂),p(n₂),p(ch₄) x =n / n p V = n R T p = p p =x p a) As masas, masas molares (a partir das masas atómicas da táboa periódica), cantidades e fraccións molares son Masa (g) M (g/mol) Cantidade (mol) Fracción molar x Hidróxeno 2,0 2,0 2,0 g H 2 1 mol H 2 2,0 g H 2 =1,0 Nitróxeno 8,4 28 8,4 g N 2 1 mol N 2 28 g N 2 =0,30 1,0 mol H 2 1,6 mol total =0,62 0,30 mol N 2 1,6 mol total =0,19 Metano 4,8 16 4,8 g CH 4 1 mol CH 4 16 g CH 4 =0,30 0,30 mol CH 4 1,6 mol total =0,19 Total 1,6 1,0 b) A presión total da mestura calcúlase supoñendo comportamento ideal p= n t R T V As presións parciais de cada gas, a partir da lei de Dalton: = 1,6 mol total 0,082 atm dm3 mol 1 K K 10 dm 3 =3,9 atm

2 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 2 p(h₂) = x(h₂) p = 0,63 3,9 atm = 2,4 atm p(ch₄) = p(n₂) = x(n₂) p = 0,19 3,9 atm = 0,73 atm DISOLUCIÓNS 1. Calcula o volume de ácido nquítrico de riqueza do 68 % en masa e densidade 1,395 g cm ³, necesario para preparar 200 cm³ de disolución de ácido nquítrico de concentración 10,0 mol/dm³. (P.A.U. Set. 11) Rta.: V = 133 cm³ Disolución de partida de HNO₃: Riqueza r = 68 % = 0,680 Densidade ρ = 1,395 g/cm³ Disolución fnal de HNO₃: Volume V = 200 cm³ = 0,200 dm³ Masa molar do ácido nítrico Concentración Volume de disolución de HNO₃ necesario para preparar 200 cm³ dunha disolución de concentración 10,0 mol/dm³ Eficuaficións Concentración da substancia X En 200 cm³ de disolución de HNO₃ de concentración 10,0 mol/dm³ hai [HNO₃] = 10,0 mol dm ³ M(HNO₃) = 63,0 g/mol V [X] =n(x) / V n(hno₃) = 0,200 dm³ D 10,0 mol HNO₃ / dm³ D = 2,00 mol HNO₃ que deben estar contidos no volume V da disolución de partida. V =2,00 mol HNO 3 63,0 g HNO 3 1 mol HNO g D 68,0 g HNO 3 1,00 cm 3 D 1,395 g D =133 cm3 D 2. Mestúranse 6,27 gramos de FeSO₄ 7H₂O con 85 gramos de auga. Determina a concentración da disolución resultante en: a) % en masa de FeSO₄ anhidro. b) Fracción molar do FeSO₄ anhidro e fracción molar da auga. (P.A.U. Set. 05) Rta.: a) %(FeSO₄) = 3,75 %; b) x(feso₄) =0,0046 ; x(h₂o) = 0,995 Masa do FeSO₄ 7H₂O Masa de auga m(feso₄ 7H₂O) = 6,27 g m(h₂o) = 85,0 g Masa molar: Sulfato de ferro(ii) M(FeSO₄) = 152 g/mol Auga % masa do FeSO₄ %(FeSO₄) M(H₂O) = 18,0 g/mol

3 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 3 Fracción molar do FeSO₄ Fracción molar da H₂O Outros símbolos Soluto Disolvente Disolución Eficuaficións Cantidade (número de moles) Fracción molar dun compoñente «s» nunha disolución x(feso₄) x(h₂o) s d D n = m / M x =n(s) / n a) Calcúlase a cantidade de sulfato de ferro(ii) heptahidratado (FeSO₄ 7H₂O) a partir da masa: M(FeSO₄ 7H₂O) = ,0 =278 g/mol FeSO₄ 7H₂O n(feso₄ 7H₂O) = 6,27 g FeSO₄ 7H₂O / (278 g FeSO₄ 7H₂O / mol FeSO₄ 7H₂O) = 0,0226 mol FeSO₄ 7H₂O Cando o sal hidratado disólvese en auga, producirá: FeSO₄ 7H₂O(aq) FeSO₄(aq)+ 7 H₂O(l) a mesma cantidade de sulfato de ferro(ii) disolto e sete veces de auga. n(feso₄) = n(feso₄ 7H₂O) =0,0226 mol FeSO₄ n(h₂o) = 7 mol H₂O / mol FeSO₄ 0,0226 mol FeSO₄ = 0,158 mol H₂O no sal hidratado Ademais está a auga engadida: n (H₂O) = 85,0 g H₂O / (18,0 g H₂O / mol H₂O) = 4,72 mol H₂O engadida. As masas e cantidades son M (g/mol) Cantidade (mol) Masa (g) s soluto (FeSO₄) 152 0,0226 0, = 3,43 d disolvente (H₂O) 18,0 0, ,72 = 4,88 4,88 18,0 = 87,8 D disolución 3, ,8 = 91,3 A porcentaxe en masa de sulfato de ferro(ii) anhidro na disolución é: b) A fracción molar do soluto (sulfato de ferro(ii)) é: %(FeSO₄) = 3,43 g FeSO₄ / 91,3 g D = 0,03765 = 3,75 % x(feso₄) =0,0226 mol FeSO₄ / (0,0226 mol FeSO₄ + 4,88 mol H₂O) = 4,60 10 ³ A fracción molar do disolvente (auga) é: x(d) =4,88 mol H₂O / 4,90 mol total = 1 4,60 10 ³ = 0,995 REACCIÓNS 1. O cloro obtense no laboratorio segundo a seguinte reacción: MnO₂(s) + 4 HCl(aq) MnCl₂(aq) + 2 H₂O(aq) + Cl₂(g) Calcula:

4 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 4 a) As cantidades de reactivos, expresadas en gramos, necesarias para obter 10 dm³ de cloro medidos a 15 e 0,89 atm b) O volume de ácido clorhquídrico de concentración 0,60 mol/dm³ necesario para iso. Dato: R = 0,082 atm dm³ K ¹ mol ¹ (P.A.U. Xuño 09) Rta.: a) m(mno₂) = 32,8 g MnO₂ ; m(hcl) = 55,0 g HCl ;b) V₂ = 2,52 dm³ D HCl Gas: Presión p = 0,890 atm = 9,02 10⁴ Pa Temperatura T = 15 = 288 K Volume V = 10,0 dm³ = 0,01060 m³ Concentración disolución HCl Unidades de presión Constante dos gases ideais [HCl] = 0,600 mol/dm³ 1 atm = 760 mmhg = 1,01 10⁵ Pa Masa molar: Óxido de manganeso(iv) M(MnO₂) = 86,9 g/mol Masa de MnO₂ Masa de HCl Volume disolución HCl Eficuaficións Ácido clorhídrico Cantidade (número de moles) De estado dos gases ideais Concentración dunha disolución a) Supoñendo comportamento ideal para o gas cloro, Da ecuación axustada: A cantidade do MnO₂ necesaria é: que corresponde a unha masa de: A cantidade do HCl necesaria é: que corresponde a unha masa de: R = 0,08260 atm dm³ K ¹ mol ¹ = 8,31 J mol ¹ K ¹ M(HCl) = 36,5 g/mol m(mno₂) m(hcl) V₂(HCl) n = m / M p V = n R T [soluto] =n(s) /V(D) n= p V R T = 0,890 atm 10,0 dm 3 0,0826 0atm dm 3 mol 1 K K =0,377 mol Cl 2 MnO₂(s)+ 4 HCl(aq) MnCl₂(aq) + 2 H₂O(aq) + Cl₂(g) n(mno 2 )=0,377 mol Cl 2 1 mol MnO 2 1 mol Cl 2 =0,377 mol MnO 2 m(mno 2 )=0,377 g MnO 2 86,9 g MnO 2 1 mol MnO 2 =32,8 g MnO 2 n(hcl)=0,377 mol Cl 2 4 mol HCl 1 mol Cl 2 =1,51 mol HCl m(hcl)=1,51 mol HCl 36,5 g HCl =55,0 g HCl 1 mol HCl

5 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 5 b) O volume da disolución de HCl de concentración 0,6 mol/dm³ que contén esa cantidade de HCl é: V D =1,51 mol HCl 1 dm 3 D HCl 0,600 mol HCl =2,52 dm3 D HCl 2. Calcula a masa de cobre que se pode obter ao reaccionar 200 cm³ de disolución de sulfato de cobre(ii) ao 20 % en peso e densidade 1,10 g/cm³ co suficiente ferro, tendo en conta que na reacción tamén se produce sulfato de ferro(ii). (P.A.U. Xuño 14) Rta.: m(cu) = 17,5 g Cu Disolución de sulfato de cobre(ii) : Volume V = 200 cm³ Riqueza r = 20,0 % = 0,200 Densidade ρ = 1,10 g/cm³ Masa molar: Sulfato de cobre(ii) M(CuSO₄) = 159,6 g/mol Masa de cobre Eficuaficións Cobre Cantidade (número de moles) Concentración dunha disolución M(Cu) = 63,5 g/mol m(cu) n = m / M [soluto] =n(s) /V(D) a) A cantidade de sulfato de cobre(ii) que hai en 200 cm³ de disolución é: Da ecuación axustada: n(cuso 4 )=200 cm 3 D 1,10 g D 1 cm 3 D A cantidade do cobre que se obtén é a mesma: que corresponde a unha masa de: 20,0 g CuSO g D CuSO₄(aq)+ Fe(s) Cu(s) + FeSO₄(aq) m(cu)=0,276 mol Cu n(cu) = 0,276 mol Cu 1 mol CuSO 4 159,6 g CuSO 4 =0,276 mol CuSO 4 63,5 g Cu =17,5 g Cu 1 mol Cu 3. a) Qe volume de hidróxeno, medido a 27 e 0,98 atm (99,3 kpa), é posible obter ao engadir ácido clorhquídrico en exceso sobre 75 g de cinc que contén un 7 % de impurezas inertes? b) Cantos gramos producquíronse de cloruro de cinc? Dato: R = 0,082 atm dm³ K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹ (P.A.U. Xuño 10) Rta.: a) V = 26,8 dm³ Cl₂; b) m = 145 g Zn Masa de cinc m = 75,0 g Impurezas no cinc i = 7,00 %

6 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 6 H₂(gas): Temperatura T = 27 = 300 K Presión Constante dos gases ideais p = 99,3 kpa = 9,93 10⁴ Pa R = 8,31 J mol ¹ K ¹ Masa molar: Cinc M(Zn) = 65,4 g/mol Cloruro de cinc Volume de H₂ que se pode obter nas condicións indicadas Masa de cloruro de cinc que se obterá Outros símbolos Cantidade de substancia (número de moles) Eficuaficións De estado dos gases ideais A reacción axustada é: Zn(s) + 2 HCl(aq) ZnCl₂(aq) + H₂(g) A cantidade de cinc puro que hai nos 75 g de mostra son: que producen de hidróxeno n(zn)=75,0g cinc impuro Supoñendo comportamento ideal para o hidróxeno V (H 2 )= n R T p 93,00g Zn 100,00 g cinc impuro n(h 2 )=1,07mol Zn 1mol H 2 1mol Zn =1,07 mol H 2 M(ZnCl₂) = 136 g/mol V m(zncl₂) n p V = n R T 1 mol Zn =1,07 mol Zn 65,4 g Zn = 1,07 mol H 8,31 2 J mol 1 K K =0,0266 8m 3 =26,8 dm 3 H 9, Pa Producíronse m(zncl 2 )=1,07 mol Zn 1 mol ZnCl 2 1 mol Zn 136 g ZnCl 2 1 mol ZnCl 2 =145 g ZnCl 2 4. Unha mostra de 20,0 g dunha aliaxe que contén un 70,0 % de cinc trátase cunha cantidade suficiente dunha disolución de ácido sulfúrico de riqueza 92,1 % en masa e densidade 1,82 g cm ³. Como resultado da reacción prodúcense sulfato de cinc e hidróxeno. Calcula: a) Os gramos de sulfato de cinc obtidos. b) O volume da disolución de ácido sulfúrico necesario para que reaccione todo o cinc. (P.A.U. Set. 10) Rta.: a) m = 34,6 g ZnSO₄; b) V = 12,5 cm³ D H₂SO₄ Masa da aliaxe m = 20,0 g Contido en cinc r(zn) = 70,0 % Riqueza en masa da disolución de ácido sulfúrico r(h₂so₄) = 92,1 %

7 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 7 Densidade da disolución de ácido sulfúrico ρ = 1,82 g/cm³ Masa molar: Cinc M(Zn) = 65,4 g/mol Sulfato de cinc Ácido sulfúrico Masa obtida de sulfato de cinc Volume necesario da disolución de ácido sulfúrico Outros símbolos Cantidade de substancia (número de moles) a) A reacción axustada é: Zn(s) + H₂SO₄(aq) ZnSO₄(aq) + H₂(g) A cantidade de cinc puro que hai nos 20,0 g de aliaxe é: que producen de sulfato de cinc 70,0 g Zn n(zn)=20,0 g aliaxe 100 g aliaxe M(ZnSO₄) = 161,5 g/mol M(H₂SO₄) = 98,1 g/mol m(znso₄) V(H₂SO₄) 1 mol Zn =0,214 mol Zn 65,4 g Zn n m(znso 4 )=0,214 mol Zn 1 mol ZnSO 4 1 mol Zn 161,5 g ZnSO 4 1 mol ZnSO 4 =34,6 g ZnSO 4 b) Para que reaccione todo o cinc precísanse 0,214 mol de H₂SO₄, posto que reaccionan mol a mol. Esta cantidade de ácido sulfúrico estará contida en: V D (H 2 SO 4 )=0,214 mol H 2 SO 4 98,1 g H 2 SO 4 1 mol H 2 SO g D H 2 SO 4 92,1 g H 2 SO 4 1 cm 3 D H 2 SO 4 1,82 g D H 2 SO 4 =12,5 cm 3 D H 2 SO 4 5. Para saber o contido en carbonato de calcio dunha calcaria impura fanse reacciona 14 g da calcaria con ácido clorhquídrico do 30 % en masa e de densidade 1,15 g/cm³, obténdose cloruro de calcio, auga e dióxido de carbono. Sabendo que as impurezas non reaccionan con ácido clorhquídrico e que se gastan 25 cm³ do ácido, calcula: a) A porcentaxe de carbonato de calcio na calcaria. b) O volume de dióxido de carbono, medido en condicións normais, que se obtén na reacción. Dato: R = 0,082 atm dm³/(mol K) (P.A.U. Set. 07) Rta.: a) 84 % CaCO₃ na calcaria; b) V = 2,6 dm³ Datos Cifras signifficativas: 2 Gas: Presión (normal) p = 1,0 atm Temperatura (normal) Disolución HCl:Volume Masa do mineral T = 0 = 273 K V = 25 cm³ Riqueza r = 30 % Densidade Constante dos gases ideais ρ = 1,15 g/cm³ m = 14 g R = 0,082 atm dm³/k mol

8 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 8 Datos Cifras signifficativas: 2 Masa molar: Carbonato de calcio M(CaCO₃) = 100 g/mol Cloruro de calcio Ácido clorhídrico Porcentaxe de carbonato de calcio na calcaria Volume de CO₂ obtido Eficuaficións Cantidade (número de moles) De estado dos gases ideais M(CaCl₂) = 111 g/mol M(HCl) = 36,5 g/mol r (CaCO₃) n = m / M p V = n R T a) A ecuación axustada da reacción entre o carbonato de calcio e o ácido clorhídrico é: A cantidade de HCl que reaccionou é: CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) CaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) n(hcl)=25 cm 3 D 1,15 g D 1 cm 3 D A masa de carbonato de calcio que reaccionou é: 30 g HCl 100 g D m(caco 3 )=0,24 mol HCl 1 mol CaCO 3 2 mol HCl 1 mol HCl =0,24 mol HCl 36,5 g HCl 100 g CaCO 3 1 mol CaCO 3 =12 g CaCO 3 Se só reaccionou o carbonato de calcio da mostra, hai 12 g de CaCO₃ en cada 14 g de calcaria, o que supón unha riqueza de: b) A cantidade de dióxido de carbono obtida é: Supoñendo comportamento ideal para o gas, V (CO 2 )= n R T p r (CaCO₃) =12 g de CaCO₃ / 14 g de calcaria = 0,84 = 84 % n(co 2 )=0,24 mol HCl 1 mol CO 2 2 mol HCl =0,12 mol CO 2 = 0,12 mol CO 2 0,082 atm dm3 mol 1 K K =2,6 dm 3 CO 1,0 atm 2 en c.n. 6. Unha mostra comercial e impura de 0,712 g de carburo de calcio (CaC₂) reacciona con exceso de auga producindo etino e hidróxido de calcio. Se o volume de etino (C₂H₂) recollido a 25 e 0,98 atm (99,3 kpa) foi de 0,25 dm³: a) Determina a masa en gramos de hidróxido de calcio formado. b) Calcula a porcentaxe de pureza da mostra comercial. Dato: R = 0,082 atm dm³ K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹ (P.A.U. Set. 12) Rta.: a) m = 0,74 g Ca(OH)₂; b) r = 90 % Masa da mostra m = 0,712 g Gas etino: Presión p = 0,980 atm = 9,93 10⁴ Pa Temperatura T = 25 = 298 K Volume V = 0,25 dm³ = 2,5 10 ⁴ m³

9 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 9 Constante dos gases ideais R = 8,31 J mol ¹ K ¹ Masa molar: Carburo de calcio M(CaC₂) = 64,1 g/mol Hidróxido de calcio Masa de hidróxido de calcio formado Porcentaxe de pureza da mostra Eficuaficións Cantidade (número de moles) De estado dos gases ideais a) A ecuación química axustada é: M(Ca(OH)₂) = 74,1 g/mol m(ca(oh)₂) r (CaC₂) n = m / M p V = n R T CaC₂ + 2 H₂O C₂H₂ + Ca(OH)₂ Cantidade de C₂H₂(g) obtida (suposto comportamento ideal) n(c 2 H 2 )= p V R T =9, Pa 2, m 3 8,31 J K 1 mol K =1, mol C 2 H 2 A cantidade de hidróxido de calcio formada é a mesma, polo que a masa será m(ca(oh)₂) = 1,00 10 ² mol Ca(OH)₂ 74,1 g/mol = 0,741 g Ca(OH)₂ b) Masa de CaC₂ que reaccionou: m(cac 2 )=1, mol C 2 H 2 1 mol CaC 2 1 mol C 2 H 2 64,1 g CaC 2 1 mol CaC 2 =0,641 g CaC 2 Porcentaxe de carburo de calcio na mostra é: r (CaC 2 )= 0,641 g CaC 2 0,712 g mostra =0,900=90,0 % de CaC 2 na mostra. CUESTIÓNS 1. Tendo en conta a masa da molécula de hidróxeno e a masa da molécula de osquíxeno contesta razoadamente: a) Qe ocupará máis volume, un mol de hidróxeno ou un mol de osquíxeno, nas mesmas condicións de presión e temperatura, estando ambas as substancias en forma gasosa? b) Cal terá máis masa, un mol de hidróxeno ou un mol de osquíxeno, nas mesmas condicións de presión e temperatura? c) Onde haberá máis moléculas, nun mol de hidróxeno ou nun mol de osquíxeno? (P.A.U. Set. 05) Rta.: a) Mesmo volume; b) M(H₂) < M(O₂); c) Mesmo N de moléculas. LABORATORIO 1. Disponse no laboratorio dunha disolución de concentración 0,1 mol/dm³ de KCl a partir da cal deséxase preparar unha disolución de concentración 2,0 10 ³ mol/dm³ deste sal.

10 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 10 a) Calcula o volume necesario da primeira disolución que se necesita para preparar 250 cm³ da segunda. b) Indica o material que se debe utilizar asquí como o procedemento a seguir no laboratorio para preparar a segunda disolución. (P.A.U. Xuño 13) Rta.: V = 5,0 cm³ Cálculos: En 250 cm³ (= 0,250 dm³) de disolución de KCl de concentración 2,0 10 ³ mol/dm³ hai n(kcl) = 0,250 dm³ D 2,0 10 ³ mol KCl / dm³ D = 5,0 10 ⁴ mol KCl que deben estar contidos no volume V de disolución inicial que hai que medir. V =5, mol KCl 1 dm 3 D 0,10 mol KCl =5, dm 3 =5,0 cm 3 D (disolución de KCl inicial) Non podemos aceptar as cifras signifcativas da concentración da disolución inicial 0,1 mol/dm³ (enténdese que é 0,1 ± 0,1 mol/dm³, ou sexa, cun erro do 100 %). Supoñendo dúas cifras signifcativas no dato (0,10 mol/dm³), a concentración non é demasiado exacta e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 5 cm³ de disolución de KCl de concentración 0,10 mol/dm³ nunha pipeta graduada de 10 cm³, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, (nunca coa boca!). Vértense noutra probeta de 250 cm³ e complétase con auga ata os 250 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: KCl 2,0 10 ³ mol/dm³ e a data. Material: Pipeta graduada de 10 cm³ (1) con pera de goma ou aspirador, probeta de 250 cm³ (1), frasco con tapa e etiquetas. Supoñendo, doutra banda, que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 2,0 10 ³ mol/dm³ o material sería de máis precisión e o procedemento sería outro. Procedemento para concentración exacta: Cunha pipeta de 10 cm³, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, (nunca coa boca!), mídense 5,0 cm³. Baléirase a pipeta nun matraz aforado de 250 cm³ con auga ata a metade. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: 2,0 10 ³ mol/dm³ e a data. Material: Pipeta graduada de 10 cm³ con pera de goma ou aspirador (1), matraz aforado de 100 cm³ (1), contapingas, frasco con tapa e etiquetas. 2. Realiza os cálculos necesarios e indica o material e procedemento a seguir para preparar: a) 250 cm³ dunha disolución acuosa de cloruro de magnesio de concentración 0,12 mol/dm³ a partir do produto sólido. b) 100 cm³ dunha disolución de cloruro de magnesio de concentración 0,012 mol/dm³ a partir da disolución de cloruro de magnesio preparada no apartado anterior. (P.A.U. Set. 14) Rta.: a) m = 2,9 g MgCl₂; c) V = 10 cm³ a) Cálculos: En 250 cm³ (= 0,250 dm³) de disolución de MgCl₂ de concentración 0,12 mol/dm³ hai que corresponden a unha masa de n(mgcl₂) = 0,250 dm³ D 0,12 mol MgCl₂ / dm³ D = 0,030 mol MgCl₂

11 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 11 m=0,030 mol MgCl 2 95 g MgCl 2 1 mol MgCl 2 =2,9 g MgCl 2 Dúas cifras signifcativas no dato (0,12 mol/dm³) supoñen que a concentración non é demasiado exacta e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Pésanse 2,9 g de MgCl₂ sobre un vidro de reloxo previamente pesado nunha balanza. Bótanse nun vaso de precipitados de 200 cm³ que conteña auga ata a metade e disólvense revolvendo cunha vareta de vidro. Cando estean disoltos vértense nunha probeta de 250 cm³ e complétase con auga ata os 250 cm³, procurando que o menisco do líquido estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: MgCl₂ 0,12 mol/dm³ e a data. Material: Vidro de reloxo, balanza, espátula, vareta de vidro, probeta de 250 cm³ (1) (ou matraz aforado 250 cm³ (1)), frasco con tapa e etiquetas. Supoñendo que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar 250 cm³ dunha disolución de concentración 0,120 mol/dm³ usaríase un matraz aforado 250 cm³ que é de maior precisión que a probeta. b) Cálculos: En 100 cm³ (= 0,100 dm³) de disolución de MgCl₂ de concentración 0,012 mol/dm³ hai n(mgcl₂) = 0,100 dm³ D 0,012 mol MgCl₂ / dm³ D = 1,2 10 ³ mol MgCl₂ que deben estar contidos no volume V da disolución do apartado anterior que hai que medir. V =1, mol MgCl 2 1 dm 3 D 0,12 mol MgCl 2 =0,010 dm 3 =10 cm 3 D (disolución de MgCl₂ inicial) Dúas cifras signifcativas no dato (0,012 mol/dm³) supoñen que a concentración non é demasiado exacta e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 10 cm³ de disolución de MgCl₂ de concentración 0,12 mol/dm³ nunha pipeta de 10 cm³, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, (nunca coa boca!). Vértense noutra probeta de 100 cm³ e complétase con auga ata os 100 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: MgCl₂ 0,012 mol/dm³ e a data. Material: Pipeta de 10 cm³ (1) con pera de goma ou aspirador, probeta de 100 cm³ (1) (ou matraz aforado 100 cm³ (1)), frasco con tapa e etiquetas. Supoñendo que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 0,01260 mol/dm³ usaríase un matraz aforado 100 cm³ que é de maior precisión que a probeta. 3. Dispomos no laboratorio de 500 cm³ de hidróxido de sodio de concentración 0,25 mol/dm³ a partir da cal debemos preparar 100 cm³ dunha disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,025 mol/dm³. a) Indica o volume que debemos tomar da primeira disolución. b) Describe o procedemento indicando o material necesario para a preparación da disolución. (P.A.U. Xuño 12) Rta.: V = 10 cm³ Cálculos: En 100 cm³ (= 0,100 dm³) de disolución de NaOH de concentración 0,025 mol/dm³ hai n(naoh) = 0,025 mol NaOH / dm³ D 0,100 dm³ D = 0,00265 mol NaOH que deben estar contidos no volume V de disolución inicial que hai que medir. V =0,0026 5mol NaOH 1 dm 3 D 0,25 mol NaOH =0,010 dm3 =10 cm 3 D (disolución de NaOH inicial)

12 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 12 Se aceptamos as cifras signifcativas do dato, a concentración da disolución é aproximada (0,25 mol/dm³ enténdese que é 0,25 ± 0,01 mol/dm³), e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 10 cm³ de disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,25 mol/dm³ nunha probeta de 10 cm³, vértense noutra probeta de 100 cm³ e complétase con auga ata os 100 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: NaOH 0,025 mol/dm³ e a data. Material: Probetas de 10 cm³ (1) e de 100 cm³ (1), frasco con tapa e etiquetas. Supoñendo, doutra banda, que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 0,025 mol/dm³, o material sería de máis precisión e o procedemento sería outro. Procedemento para concentración exacta: Cunha pipeta de 10 cm³, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, (nunca coa boca!), mídense 10 cm³. Baléirase a pipeta nun matraz aforado de 100 cm³ con auga ata a metade. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: 0,02560 mol/dm³ e a data. Material: Pipeta graduada de 10 cm³ con pera de goma ou aspirador (1), matraz aforado de 100 cm³ (1), contapingas, frasco con tapa e etiquetas. 4. Nunha botella de ácido clorhquídrico concentrado figuran os seguintes datos: 36% en masa de HCl e densidade 1,18 g/ml. Calcula: a) A concentración e o volume deste ácido concentrado que se necesita para preparar un litro da disolución de concentración 2 mol/dm³. b) Detalla o procedemento asquí como o material que empregarquías para preparar a devandita disolución. (P.A.U. Set. 16, Xuño 16) Rta.: a) [HCl] = 12 mol/dm³; V = 0,17 dm³ Cálculos: A concentración da disolución comercial é: [HCl ]= 103 cm 3 1dm 3 1,18 g D 1 cm 3 D 36 g HCl 100 g D En 1 dm³ de disolución de HCl de concentración 2 mol/dm³ hai 1 mol HCl 36,5 g HCl =12 mol HCl/ dm3 D n(hcl) = 2 mol HCl / dm³ D 1 dm³ D = 2 mol HCl que deben estar contidos no volume V de clorhídrico comercial que hai que medir. V =2 mol HCl 36,5 g HCl 1 mol HCl 100 g D 36 g HCl 1 cm 3 D 1,18 g D =172 cm3 D (disolución de HCl comercial) Se aceptamos as cifras signifcativas do dato, a concentración da disolución é aproximada (2 mol/dm³ enténdese que é 2 ± 1 mol/dm³), e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 170 cm³ de disolución de clorhídrico comercial nunha probeta de 250 cm³, vértense noutra probeta de 1000 cm³ e complétase con auga até os 1000 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: HCl 2 mol/dm³ e a data). Material: Probetas de 250 cm³ (1) e de 1000 cm³ (1), frasco con tapa e etiquetas.

13 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 13 Se supoñemos que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 2,00 mol/dm³, teríamos un problema, xa que o procedemento habitual supón o uso de buretas e non existen buretas de máis de 50 cm³. 5. Desexas preparar no laboratorio 1 dm³ de disolución de ácido clorhquídrico de concentración 1 mol/dm³ a partir do produto comercial que é do 36 % en masa e que ten unha densidade de 1,18 g/cm³. Calcula o volume de ácido concentrado que debes medir, describe o procedemento a seguir e o material a utilizar. (P.A.U. Xuño 12, Xuño 06) Rta.: V = 86 cm³ D (disolución de HCl comercial). Cálculos: En 1 dm³ de disolución de HCl de concentración 1 mol/dm³ hai n(hcl) = 1 mol HCl / dm³ D 1 dm³ D =1 mol HCl que deben estar contidos no volume V de clorhídrico comercial que hai que medir. V =1 mol HCl 36,5 g HCl 1 mol HCl 100 g D 36 g HCl 1 cm 3 D 1,18 g D =86 cm 3 D (disolución de HCl comercial) Se aceptamos as cifras signifcativas do dato, a concentración da disolución é aproximada (1 mol/dm³ enténdese que é 1 ± 1 mol/dm³), e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 86 cm³ de disolución de clorhídrico comercial nunha probeta de 100 cm³, vértense noutra probeta de 1000 cm³ e complétase con auga ata os 1000 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, voltéase varias veces e etiquétase: HCl 1 mol/dm³ e a data). Material: Probetas de 100 cm³ (1) e de 1000 cm³ (1), frasco con tapa e etiquetas. Supoñendo, doutra banda, que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 1,00 mol/dm³, o material sería de máis precisión e o procedemento sería outro. Procedemento para concentración exacta: Énchese unha bureta de 100 cm³ con HCl comercial, por encima do cero. Ábrese a chave ata que o pico da bureta estea cheo e o nivel en cero. Déixanse caer 86 cm³ sobre un matraz aforado de 1000 cm³ con auga ata a metade. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: HCl 1,00 mol/dm³ e a data) Material: Bureta de 100 cm³ (1), matraz aforado de 1000 cm³ (1), contapingas, frasco con tapa e etiquetas. 6. Describe como se prepararquía unha disolución de ácido nquítrico de concentración 6 mol/dm³ se se dispón dun ácido comercial de 1,42 g/cm³ de densidade e do 69,5 % de riqueza en masa. Describe todo o material necesario e as precaucións necesarias para preparar 100 cm³ de devandita disolución. (P.A.U. Set. 98) Rta.: V = 38 cm³ D (disolución de nítrico comercial) Cálculos: En 100 cm³ = 0,1 dm³ de disolución de HNO₃ de concentración 6 mol/dm³ hai n(hno₃) = 0,1 dm³ D 6 mol HNO₃ / dm³ D = 0,6 mol HNO₃ que deben estar contidos no volume V de ácido nítrico comercial que hai que medir.

14 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 14 V =0,6 mol HNO 3 63 g HNO 3 1 mol HNO g D 69,5 g HNO 3 1,00 cm 3 D 1,42 g D =38 cm3 D (disolución de nítrico comercial) Como a concentración da disolución é aproximada (6 mol/dm³ enténdese que é 6 ± 1 mol/dm³), utilízase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 38 cm³ de disolución de nítrico comercial nunha probeta de 50 cm³, vértense noutra probeta de 100 cm³ e complétase con auga ata os 100 cm³, procurando que o menisco do líquido en ambos os casos estea rasado coa liña de medición. Material: Dous probetas: unha de 50 cm³ e outra de 100 cm³. Se se supón que a concentración é exacta (debería poñer 6,00 mol/dm³), o cálculo con 3 cifras signifcativas dá un volume de 38,3 cm³ de disolución comercial. Procedemento para concentración exacta: Mídense 38,3 cm³ de disolución de nítrico comercial nunha bureta de 50 cm³. Para iso bótase o ácido nítrico comercial nun vaso de precipitados, péchase a chave da bureta e énchese a bureta ata arriba, por encima da marca do 0. Colócase o vaso debaixo da bureta e ábrese a chave ata que o nivel do ácido estea no cero, comprobando que todo o pico da bureta está cheo de líquido. Colócase baixo a bureta un matraz aforado de 100 cm³ que conteña aproximadamente a metade de auga. Ábrese a chave e déixase caer o ácido ata que o ácido na bureta atópese na marca de 38,3. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: HNO₃ 6,00 M e a data. Material: Bureta de 50 cm³ (con base e vareta soporte e pinzas para bureta) e matraz aforado de 100 cm³, e vaso de precipitados. Descrición do material: Probeta: tubo cilíndrico graduado con base de apoio. Un vaso de precipitados ten o aspecto dun vaso de fondo plano. Bureta: tubo graduado para medir volumes de líquidos, cunha chave. Suxéitase cunhas pinzas mediante unha noz á vareta metálica apoiada nunha base metálica. Matraz aforado: unha especie de botella cun pescozo longo e estreito cunha marca do aforo. Precaucións: O ácido nítrico debe manexarse con coidado porque é corrosivo. Se cae ácido sobre a pel debe lavarse con auga abundante e xabón (que é básico e neutraliza o ácido). Deben empregarse lentes de seguridade. Non debe engadirse a auga sobre o ácido, senón o ácido sobre a auga, para evitar quecemento que poida facer saltar o ácido. 7. a) No laboratorio disponse dunha disolución de ácido clorhquídrico concentrado do 34,90 % en masa e densidade 1,175 g cm ³. Cal é a súa concentración molar? b) Calcula o volume da disolución de ácido clorhquídrico concentrado necesario para preparar 500 cm³ de ácido clorhquídrico de concentración 0,45 mol/dm³, explicando detalladamente o material e procedemento empregado. (P.A.U. Xuño 11) Rta.: a) [HCl] = 11,25 mol/dm³; b) V = 20 cm³ a) Supoñendo que se teñen 100,0 g de disolución de HCl concentrado de r = 34,90 % e ρ = 1,175 g cm ³ V (D)= m ρ = 100,0 g 1,175 g cm =85,11 3 cm3 D n(hcl)=34,90 g HCl 1 mol HCl =0,9576 2mol HCl 36,46 g Cl

15 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 15 0,9576 2mol HCl [HCl ]= 85, dm 3 D =11,25 mol HCl/ dm3 D b) Cálculos: Tomando 2 cifras signifcativas. En 0,500 dm³ de disolución de HCl de concentración 0,45 mol/dm³ hai n(hcl) = 0,45 mol HCl / dm³ D 0,500 dm³ D= 0,23 mol HCl O volume de disolución concentrada que hai que medir é: V '(D)=0,23 mol HCl 11,25 mol HCl /dm 3 D =0,020 dm3 =20 cm 3 D Procedemento: Como a disolución concentrada de ácido clorhídrico deixa escapar vapor de HCl, é máis seguro realizar a preparación dentro dunha vitrina de gases. Nunha probeta de 25 cm³ mídense 20 cm³ da disolución concentrada. Noutra de 500 cm³ bótanse uns 300 cm³ de auga e engádense lentamente os 20 cm³ da disolución concentrada. Despois bótase auga ata que chegue a 500 cm³. Axítase cunha vareta de vidro para homoxeneizar. Pásase a disolución obtida a un frasco de 500 cm³ e etiquétase o frasco con HCl 0,45 mol dm ³ e a data de preparación. (Se a concentración da disolución fose máis precisa habería que empregar material de maior precisión, como unha pipeta de 20 cm³ e un matraz aforado de 500 cm³) Material: Probetas de 25 cm³ (1) e de 500 cm³ (1), vaso de precipitados de 500 cm³ (1), frasco lavador (1), frascos de 500 cm³ con tapa (1) e etiquetas. 8. Disponse no laboratorio dun frasco con 100 cm³ dunha disolución de ácido nquítrico de concentración 10,0 mol/dm³ que se preparou a partir dunha disolución de ácido nquítrico do 65 % de riqueza e 1,39 g/cm³ de densidade. a) Qe volume tiveron que tomar deste último para preparar a disolución do frasco? b) Indica o material e detalla o procedemento para preparar 250 cm³ dunha disolución de ácido nquítrico de concentración 2,0 mol/dm³, a partir da disolución de ácido nquítrico de concentración 10,0 mol/dm³. (P.A.U. Set. 15) Rta.: a) V =69,7 cm³ (D 65 %); b) V =50,0 cm³ (D 10 mol/dm³) Disolución de partida de HNO₃: Riqueza r = 65 % = 0,650 Densidade ρ = 1,39 g/cm³ Disolución frasco de HNO₃: Volume V = 100 cm³ = 0,100 dm³ Concentración [HNO₃]ₐ = 10,0 mol/dm³ Disolución fnal de HNO₃: Volume V = 250 cm³ = 0,250 dm³ Masa molar do ácido nítrico Concentración Volume de disolución de HNO₃ do 65 % necesario para preparar 100 cm³ dunha disolución de concentración 10,0 mol/dm³ Volume de disolución de HNO₃ de concentración 10 mol/dm³ necesario para preparar 250 cm³ dunha disolución de concentración 2,0 mol/dm³ Eficuaficións Concentración da substancia X [HNO₃] = 2,00 mol/dm³ M(HNO₃) = 63,0 g/mol Vₐ V [X] = n(x) / V

16 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 16 a) En 100 cm³ de disolución de HNO₃ de concentración 10,0 mol/dm³ hai n(hno₃) = 0,100 dm³ D 10,0 mol HNO₃ / dm³ D = 1,00 mol HNO₃ Deben estar contidos no volume de disolución de partida. V a =1,00 mol HNO 3 63,0 g HNO 3 1 mol HNO g D 65,0 g HNO 3 1,00 cm 3 D 1,39 g D =69,7 cm3 D b) En 250 cm³ de disolución de HNO₃ de concentración 2,00 mol/dm³ hai n (HNO₃) = 0,250 dm³ D 2,00 mol HNO₃ / dm³ D = 0,500 mol HNO₃ Deben estar contidos no volume de disolución de concentración 10,0 mol/dm³. V b =0,500 mol HNO cm 3 D a 10,0 mol HNO 3 =50,0 cm 3 D a Procedemento para concentración exacta: Mídense 50,0 cm³ de disolución de nítrico de concentración 10,0 mol/dm³ nunha bureta de 50 cm³. Para iso bótase o ácido nítrico comercial nun vaso de precipitados, péchase a chave da bureta e énchese a bureta ata arriba, por encima da marca do 0. Colócase o vaso debaixo da bureta e ábrese a chave ata que o nivel do ácido estea no cero, comprobando que todo o pico da bureta está cheo de líquido. Colócase baixo a bureta un matraz aforado de 250 cm³ que conteña aproximadamente a metade de auga. Ábrese a chave e déixase caer o ácido ata que se atope na marca de 50,0 da bureta. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: HNO₃ 2,0 M e a data. Material: Bureta de 50 cm³ (con base e vareta soporte e pinzas para bureta) e matraz aforado de 250 cm³, e vaso de precipitados. 9. Describe o material de laboratorio e o procedemento adecuado para preparar 0,5 dm³ de disolución de ácido clorhquídrico de concentración 0,1 mol/dm³ a partir de ácido clorhquídrico de riqueza 40 % en masa e densidade 1,2 g/cm³. (P.A.U. Set. 02) Rta.: V = 3,8 cm³ D HCl do 40 %, (supoñendo 2 cifras signifcativas nos datos) Ver o exercicio de Xuño do Describe (material, cálculos e procedemento) como se prepararquía no laboratorio 100 cm³ de disolución de HCl de concentración 0,5 mol/dm³ a partir da disolución comercial (37,5 % en masa e densidade = 1,19 g/cm³) (P.A.U. Xuño 03) Rta.: V = 4,1 cm³ D HCl comercial (supoñendo 2 cifras signifcativas nos datos) Ver o exercicio de Xuño do Como prepararquías 1 dm³ de disolución de NaOH de concentración 0,5 mol/dm³ a partir do produto comercial en lentellas? Unha vez obtida a disolución anterior como prepararquías 250 cm³ de disolución de NaOH de concentración 0,1 mol/dm³? Fai os cálculos correspondentes, describe o material e o procedemento. (P.A.U. Xuño 10, Set. 03) Rta.: m = 20 g NaOH (supoñendo 2 cifras signifcativas nos datos), V = 50 cm³ D. a) Cálculos: Supoñendo 2 cifras signifcativas. En 1,0 dm³ de disolución de NaOH de concentración 0,50 mol/dm³ hai n(naoh) = 0,50 mol NaOH / dm³ D 1,0 dm³ D= 0,50 mol NaOH

17 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 17 que pesan: m(naoh) = 0,50 mol NaOH 40 g NaOH / mol NaOH = 20 g NaOH O produto comercial (sosa) en lentellas non é puro. Adoita ser do 96 %. Habería que pesar: m(comercial) = 20 g NaOH 100 g comercial / 96 g NaOH = 21 g comercial. Como a concentración da disolución é aproximada (o hidróxido de sodio no aire se hidrata rapidamente e se carbonata en parte, polo que a súa masa sempre será aproximada), utilízase material de medida non demasiado preciso. Procedemento: Nun vaso de precipitados de 500 cm³ vértese máis da metade de auga. Nunha balanza pésase un vidro de reloxo e pésanse 21 g de hidróxido de sodio comercial do 96 %, procurando que non entre en contacto coa pel (é cáustico) e usando unha espátula para manexar a substancia. Envórcase o vidro de reloxo sobre a auga do vaso de precipitados e se enxauga o vidro cun frasco lavador. Axítase cunha vareta de vidro o contido do vaso de precipitados ata que se completa a disolución. Vértese nunha probeta de 1 dm³ e engádese auga ata completar o volume, procurando que o menisco do líquido estea rasado coa liña de 1000 cm³. Pásase a disolución obtida a un frasco de 1 dm³, tápase e voltéase varias veces para homoxeneizar. Se etiqueta o frasco con NaOH 0,5 mol/dm³ e a data. Lávase a probeta de 1 dm³. b) Cálculos: 250 cm³ (= 0,25 dm³) de disolución (D) de NaOH de concentración 0,1 mol/dm³ conterían disoltos: que se obterían medindo: n(naoh) = 0,25 dm³ D 0,1 mol NaOH / dm³ D = 0,025 mol NaOH V(DC) = 0,025 mol NaOH / 0,50 mol NaOH / dm³ DC = 0,5 dm³ da disolución 0,5 mol/dm³ DC Procedemento: Nunha probeta de 100 cm³ mídense 50 cm³ da disolución de concentración 0,5 mol/dm³. Vértense na probeta de 1 dm³ e engádese auga ata que chegue a 250 cm³. Pásase a disolución obtida a un frasco sufcientemente grande, tápase e voltéase varias veces para homoxeneizar. Se etiqueta o frasco con NaOH 0,1 mol/dm³ e a data. Material: Probetas de 100 cm³ (1)e de 1000 cm³ (1), unha balanza, vidro de reloxo (1), espátula (1), vaso de precipitados de 500 cm³ (1), vareta de vidro (1), frasco lavador (1), frascos de 1 dm³ con tapa (2) e etiquetas. 12. Como prepararquías no laboratorio 500 cm³ de disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,1 mol/dm³ a partir do produto puro (sólido en lentellas). Fai os cálculos e explica o material e o procedemento. Cantos gramos e cantos moles de hidróxido de sodio existirán por decquímetro cúbico de disolución preparada? (P.A.U. Set. 04) Rta.: m = 2 g NaOH/ dm³ D; n = 0,1 mol NaOH / dm³ D Ver o exercicio de Set. de Nomea o material de laboratorio que se mostra na figura, indicando brevemente para que se utiliza no laboratorio. 1. Matraz erlenmeyer: conter líquidos ou disolucións, p. ex. nas valoracións ácido-base. (P.A.U. Xuño 07)

18 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA Balón de fondo redondo: destilación. 3. Pipeta: medida de volumes de líquidos ou disolucións, p. ex. nas valoracións ácido-base. 4. Bureta: medida de volumes de líquidos ou disolucións, p. ex. nas valoracións ácido-base. 5. Probeta: medida de volumes de líquidos ou disolucións, p. ex. na práctica de dilución. 6. Funil: soportar un fltro, p. ex. na fltración. 7. Vidro de reloxo:pesada de sólidos, p. ex. na práctica de medida da calor de disolución. 8. Vaso de precipitados: conter líquidos ou disolucións. (Non se usa para medir), P. ex. na práctica de precipitación. 9. Noz con pinza: para suxeitar obxectos, p. ex. buretas nas valoracións. 10. Tubo de ensaio: conter pequenos volumes de líquidos ou disolucións e facer probas, p. ex. disolución de precipitados. 14. Debuxa unha probeta, unha pipeta, un matraz erlenmeyer, un vaso de precipitados e un matraz aforado indicando para que se utilizan. (P.A.U. Set. 11) probeta pipeta erlenmeyer vaso de precipitados matraz aforado Probeta: medida de volumes aproximados de líquidos ou disolucións. Úsase ao preparar disolucións de concentración aproximada. Pipeta: medida de volumes exactos de pequenas cantidades de líquidos ou disolucións. Úsase para medir o volume da mostra nas valoracións ácido-base. Matraz erlenmeyer: recipiente para conter líquidos ou disolucións. Úsase para que non se derrame o líquido ao facer rotar o recipiente nas valoracións ácido-base. Vaso de precipitados: recipiente para conter líquidos ou disolucións. Matraz aforado: medida de volumes exactos de líquidos ou disolucións. Úsase ao preparar disolucións de concentración exacta. 15. Deséxase preparar 1 dm³ dunha disolución de hidróxido de sodio de concentración 1 mol/dm³ (NaOH) a partir do produto comercial no que se indica que a pureza é do 98 %. Indica o procedemento a seguir, describe o material a utilizar e determina os gramos de produto comercial que se deben tomar. (P.A.U. Set. 07) Rta.: m = 41 g NaOH comercial (supoñendo 2 cifras signifcativas nos datos) Cálculos: Supoñendo 2 cifras signifcativas. En 1,0 dm³ de disolución de NaOH de concentración 1,0 mol/dm³ hai que pesan: n(naoh) = 1,0 mol NaOH / dm³ D 1,0 dm³ D= 1,0 mol NaOH m(naoh) = 1,0 mol NaOH 40 g NaOH / mol NaOH = 40 g NaOH O produto comercial ten unha pureza do 98 %. Habería que pesar: m(comercial) = 40 g NaOH 100 g comercial / 98 g NaOH = 41 g NaOH comercial.

19 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 19 Como a concentración da disolución é aproximada (o hidróxido de sodio no aire se hidrata rapidamente e se carbonata en parte, polo que a súa masa sempre será aproximada), utilízase material de medida non demasiado preciso. Procedemento: Nun vaso de precipitados de 1000 cm³ vértese máis da metade de auga. Nunha balanza pésase un vidro de reloxo e pésanse 41 g de hidróxido de sodio comercial do 98 %, procurando que non entre en contacto coa pel (é cáustico) e usando unha espátula para manexar a substancia. Envórcase o vidro de reloxo sobre a auga do vaso de precipitados e se enxauga o vidro cun frasco lavador. Axítase cunha vareta de vidro o contido do vaso de precipitados ata que se completa a disolución. Vértese nunha probeta de 1 dm³ e engádese auga ata completar o volume, procurando que o menisco do líquido estea rasado coa liña de 1000 cm³. Pásase a disolución obtida a un frasco de 1 dm³, tápase e voltéase varias veces para homoxeneizar. Se etiqueta o frasco con NaOH 1 mol/dm³ e a data. Lávase a probeta de 1 dm³. Material: Probeta de 1000 cm³ (1), balanza, vidro de reloxo (1), espátula (1), vaso de precipitados de 1000 cm³ (1), vareta de vidro (1), frasco lavador (1), frasco de 1 dm³ con tapón (1) e etiquetas. Probeta: cilindro graduado con base, para medir volumes de líquidos/disolucións de forma aproximada. Vidro de reloxo: casquete esférico de vidro, para evitar que os produtos químicos toquen os pratos da balanza. Espátula: especie de culleriña metálica para tomar cantidades de produtos químicos. Vaso de precipitados: vaso de vidro para conter líquidos/disolucións. 16. Indica o material, procedemento detallado e cálculos correspondentes necesarios para preparar no laboratorio 250 cm³ dunha disolución de cloruro de sodio de concentración 0,50 mol/dm³ a partir do produto sólido puro. (P.A.U. Xuño 09) Rta.: m = 7,3 g NaCl Cálculos: En 250 cm³ = 0,250 dm³ de disolución de NaCl de concentración 0,50 mol/dm³ hai que pesan: que hai que pesar: n(nacl) = 0,50 mol NaCl / dm³ D 0,250 dm³ D= 0,125 mol NaCl m(nacl) = 0,125 mol NaCl 58,4 g NaCl / mol NaCl = 7,3 g NaCl Procedemento: Nun vaso de precipitados de 200 cm³ vértese máis da metade de auga. Nunha balanza pésase un vidro de reloxo e pésanse 7,3 g NaCl usando unha espátula para manexar a substancia. Envórcase o vidro de reloxo sobre a auga do vaso de precipitados e se enxauga o vidro cun frasco lavador. Axítase cunha vareta de vidro o contido do vaso de precipitados ata que se completa a disolución. Vértese o contido do vaso de precipitados nun matraz aforado de 250 cm³. Engádese auga ao matraz aforado ata preto de la marca de aforo. As últimas pingas engádense cun contapingas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da marca de aforo do matraz aforado. Tápase o matraz aforado e voltéase varias veces para homoxeneizar. Pásase a un frasco que etiquétase: NaCl 0,50 mol/dm³ e a data. Lávase o material empregado. Material: Balanza, vidro de reloxo (1), espátula (1), vaso de precipitados de 200 cm³ (1), vareta de vidro (1), frasco lavador (1), matraz aforado de 250 cm³ con tapón (1), frasco e etiquetas. ACLARACIÓNS Os datos dos enunciados dos problemas non adoitan ter un número adecuado de cifras significativas. Por iso supuxen que os datos teñen un número de cifras significativas razoables, case sempre tres cifras sig-

20 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 20 nificativas. Menos cifras darían resultados, en certos casos, con ampla marxe de incerteza. Así que cando tomo un dato como V = 1 dm³ e reescríboo como: Cifras significativas: 3 V = 1,00 dm³ o que quero indicar é que supoño que o dato orixinal ten tres cifras significativas (non que as teña en realidade) para poder realizar os cálculos cunha marxe de incerteza máis pequena que a que tería se o tomase tal como o dan. (1 dm³ ten unha soa cifra significativa, e unha incerteza relativa do 100 %! Como as incertezas acumúlanse ao longo do cálculo, a incerteza final sería inadmisible. Entón, para que realizar os cálculos? Abondaría cunha estimación). Cuestións e problemas das Probas de Acceso á Universidade (P.A.U.) en Galicia. Respostas e composición de Alfonso J. Barbadillo Marán. Algúns cálculos fxéronse cunha folla de cálculo OpenOfce (ou LibreOfce) do mesmo autor. Algunhas ecuacións e as fórmulas orgánicas construíronse coa extensión CLC09 de Charles Lalanne-Cassou. A tradución ao/desde o galego realizouse coa axuda de traducindote, de Óscar Hermida López. Procurouse seguir as recomendacións do Centro Español de Metrología (CEM)

21 QQuímica P.A.U. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 21 Sumario CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA...1 PROBLEMAS...1 GASES...1 DISOLUCIÓNS...2 REACCIÓNS...3 CUESTIÓNS...9 LABORATORIO...9 Índice de exames P.A.U Set Set Set Xuño Set Set , Xuño , Set , 20 Xuño Xuño , Set Xuño , Set , 19 Xuño Set Xuño , Xuño Set Xuño Set Set Xuño