PAU SETEMBRO 2014 Código: 27 QUÍMICA Cualificación: O alumno elixirá UNHA das dúas opcións. Cada pregunta cualificarase con 2 puntos. OPCIÓN A 1. Indique razoadamente, si son verdadeiras ou falsas as seguintes afirmacións: 1.1. O enlace covalente caracterízase pola transferencia de electróns entre os elementos que forman o enlace. Poña un exemplo. 1.2. O número de orbitais híbridos que se xeran na hibridación é igual ao número de orbitais atómicos puros que participan en devandito proceso. Utilice a molécula BeCI 2 para o razoamento. 2. 2.1. Os valores de K a de dous ácidos monopróticos HA e HB son 1,2 10-6 e 7,9 10-9, respectivamente. Razoe cal dos dous ácidos é o máis forte. 2.2. Para os seguintes átomos: cloro, sodio e neon, escriba a configuración electrónica e razoe a cal deles será máis fácil arrincarlle un electrón. 3. O produto de solubilidade do PbBr 2 é 8,9 10-6. Determine a solubilidade molar: 3.1. En auga pura. 3.2. Nunha disolución de Pb(NON 3) 2 0,20 M considerando que este sal está totalmente disociado. 4. Considere o seguinte proceso en equilibrio a 686 C: CO 2(g) + H 2(g) CO(g) + H2O(g). As concentracións en equilibrio das especies son: [CO 2]=0,086 M; [H 2]=0,045 M; [CO]=0,050 M e [H 2O]=0,040 M. 4.1. Calcule K c para a reacción a 686 C. 4.2. Se se engadira CO 2 para aumentar a súa concentración a 0,50 mol/l, cales serían as concentracións de todos os gases unha vez que o equilibrio fose restablecido? 5. Realice os cálculos necesarios e indique o material e procedemento a seguir para preparar: 5.1. 250 ml deuna disolución acuosa de cloruro de magnesio 0,12 M, a partir do produto sólido. 5.2. 100 ml dunha disolución de cloruro de magnesio 0,012 M a partir da disolución de cloruro de magnesio preparada no apartado anterior. OPCIÓN B 1. 1.1. Para o seguinte sistema en equilibrio: A(g) 2B(g), ΔH = +20,0 kj, xustifique que cambio experimentaría K c se se elevara a temperatura da reacción. 1.2. Indique si o ph dunha disolución de NH 4Cl será acedo, básico ou neutro. 2. Para cada un dos seguintes pares de elementos, xustifique se o composto binario que forman é iónico ou covalente, indique a fórmula, o nome e dúas propiedades químicas do composto que formarían. 2.1. B e F. 2.2. K e Br. 3. Considere que a gasolina está composta principalmente por octano (C 8H 18) e que no bioetanol o composto principal é o etanol (CH 3CH 2OH).Cos seguintes datos: ΔH f (CO 2(g)) = -393,5 kj mol -1 ; ΔH f (H 2O(l)) = -285,8 kj mol -1 ; ΔH c (C 8H 18(l)) = -5445,3 kj mol -1 ;ΔH c (CH 3CH 2OH(l)) = -1369,0 kj mol -1 ; densidade a 298 K do etanol = 0,79 g ml -1 e do octano = 0,70 g ml -1. 3.1. Escriba a ecuación da reacción de combustión do etanol e calcule a entalpía estándar de formación do etanol a 25 C. 3.2. Cantos litros de bioetanol se necesitan para producir a mesma enerxía que produce 1 L de gasolina? 4. O ferro(ll) pode ser oxidado por unha disolución aceda de dicromato de potasio de acordo coa seguinte ecuación iónica: Cr 2 O 7 2 +Fe 2+ H+ Cr 3+ +Fe 3+ 4.1. Axuste a reacción iónica que ten lugar polo método do ión-electrón. 4.2. Se se utilizan 26,0 ml dunha disolución de dicromato de potasio 0,0250 M para valorar 25,0 ml dunha disolución que contén Fe 2+, cal é a concentración dela disolución de Fe 2+? 5. 5.1. Escriba a reacción que ten lugar e calcule o volume de disolución de hidróxido de sodio 2,00 M que se gastará na valoración de 10,0 ml da disolución de ácido sulfúrico 1,08 M. 5.2. Nome o material e describa o procedemento experimental para levar a cabo a valoración anterior.
Solucións OPCIÓN A 1.- Indique razoadamente, si son verdadeiras ou falsas as seguintes afirmacións: a) O enlace covalente caracterízase pola transferencia de electróns entre os elementos que forman o enlace. Poña un exemplo. b) O número de orbitais híbridos que se xeran na hibridación é igual ao número de orbitais atómicos puros que participan en devandito proceso. Utilice a molécula BeCI 2 para o razoamento. a) Falsa. O enlace covalente caracterízase pola compartición de electróns entre os elementos que forman o enlace. Por exemplo, na molécula de flúor, F 2, cada átomo de flúor ten unha configuración electrónica [He] (2s) 2 (2p x ) 2 (2p e ) 2 (2p z ) 1 e fáltalle un electrón para ter a configuración electrónica do gas nobre neon. Non é posible enerxeticamente que o outro átomo de flúor perda un electrón (e tampouco alcanzaría a configuración de gas nobre), polo que se forma un enlace covalente entre os dous átomos de flúor no que ambos átomos achegan un electrón e comparten o par formado. O diagrama de Lewis para a molécula de flúor sería: F F b) Verdadeira. Ao combinar orbitais (s) e (p) pódense formar tres tipos de orbitais híbridos: 2 orbitais (sp), formados pola hibridación de 1 orbital (s) e 1 orbital (p), que son dous orbitais. 3 orbitais (sp 2 ), formados pola hibridación de 1 orbital (s) e 2 orbitais (p), que son tres orbitais. 4 orbitais (sp 3 ), formados pola hibridación de 1 orbital (s) e 3 orbitais (p), que son catro orbitais. Molécula de BeCl 2 A configuración electrónica do átomo de berilio no estado fundamental é [He] (2s) 2, pero para poder enlazarse ten que separar, («desaparear») os dous electróns, elevando un deles ao orbital (2p) a costa da enerxía de enlaces que se van formar. A configuración electrónica do átomo de berilio excitado é [He] (2s) 1 (2p x ) 1 Ao ter dous electróns desapareados, pode formar dous enlaces. Para iso, os dous orbitais (s) e (p x ) se hibridan, dando lugar a dous orbitais híbridos (sp) que se dispoñen linealmente en sentidos opostos. Ao compartir cada unha dos electróns que ocupan estes orbitais híbridos, cun electrón desapareado dun átomo de cloro, fórmase a molécula de BeCl 2 que é lineal. O diagrama de Lewis para a molécula de BeCl 2 é: Cl Be Cl e a súa representación Cl Be Cl, cun ángulo se 180º entre os enlaces. (A molécula de BeCl 2 é unha excepción á regra do octete xa que o átomo de berilio só ten dous pares de electróns no canto dos catro pares que esixe a regra do octete) 2.- a) Os valores de K a de dous ácidos monopróticos HA e HB son 1,2 10-6 e 7,9 10-9, respectivamente. Razoe cal dos dous ácidos é o máis forte. b) Para os seguintes átomos: cloro, sodio e neon, escriba a configuración electrónica e razoe a cal deles será máis fácil arrincarlle un electrón. a) O ácido máis forte é HA. A forza dun ácido mídese polo seu grado de disociación α que depende da constante de acidez. Así, para un ácido HA que se disocia: a constante de acidez é: HA(aq) H + (aq) + A (aq)
K a = [ H+ ] e [ A ] e [ HA] e O grado de disociación α é a fracción de ácido que se disociou: ácido disociado α= = [ HA] d = [H + ] e ácido inicial [ HA] 0 [ HA] 0 Se supoñemos que a concentración inicial de ácido é c 0, pódese escribir: Concentración HA H + A [ ] 0 inicial c 0 0 0 mol/dm 3 [ ] d disociada ou formada α c 0 α c 0 α c 0 mol/dm 3 [ ] e no equilibrio c 0 (1 α) α c 0 α c 0 mol/dm 3 K a = [ A- ] e [H + ] e (c = 0 α )2 [ HA] e c 0 (1 α ) = c0 α 2 1 α Vese que a maior valor da constante de acidez K a, maior será o grado de disociación α. b) 17Cl : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 2 (3p) 5 11Na : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 1 10Ne : (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 A primeira enerxía de ionización é a enerxía mínima necesaria para arrincar un mol de electróns a un mol de átomos en fase gaseosa e en estado fundamental para dar ións monopositivos gaseosos. A(g) A + (g) + e ΔH = Enerxía de ionización. Será máis fácil arrincar un electrón a un átomo cando o ión formado adquire a configuración electrónica dun gas nobre. Por é o sodio é o que posúe a menor primeira enerxía de ionización e menor potencial de ionización. Na(g) Na + (g) + e (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 (3s) 1 (1s) 2 (2s) 2 (2p) 6 Nos demais casos non ocorre isto. Ademais, no caso do neon a enerxía de ionización é moi alta porque se destrúe a configuración electrónica de gas nobre. 3. O produto de solubilidade do PbBr 2 é 8,9 10-6. Determine a solubilidad molar: a) En auga pura. b) Nunha disolución de Pb(NON 3) 2 de concentración 0,20 mol/dm 3 considerando que este sal está totalmente disociado. Rta.: a) s a = 0,013 mol/dm 3 ; b) s b = 3,3 10-3 mol/dm 3 Datos Cifras significativas: 2 Produto de solubilidade do PbBr 2 K s = 8,9 10-6 Concentración da disolución do Pb(NO 3 ) 2 [Pb(NO 3 ) 2 ] = 0,20 mol/dm 3 Incógnitas Solubilidade (mol/dm 3 ) do PbBr 2 en auga Solubilidade (mol/dm 3 ) do PbBr 2 en Pb(NO 3 ) 2 0,2 mol/dm 3 s a s b
Ecuacións Produto de solubilidade do equilibrio: B b A a (s) b B β+ (aq) + a A α- (aq) K s = [A α- ] a [B β+ ] b a) O equilibrio de solubilidade é PbBr 2 (s) Pb 2+ (aq) + 2 Br (aq) PbBr 2 Pb 2+ 2 Br [ ] e Concentración no equilibrio s 2 s mol/dm 3 A constante de equilibrio K s é: K s = [Pb 2+ ] e [Br ] e 2 = s (2 s) 2 = 4 s 3 = 8,9 10-6 s a = 3 K s 4 = 3 8,9 10 6 =0,013 mol PbBr 4 2 / dm 3 D b) O nitrato de chumbo(ii) estará totalmente disociado. Pb(NO 3 ) 2 (s) Pb 2+ (aq) + 2 Cl (aq) [Pb 2+ ] = [Pb(NO 3 ) 2 ] = 0,20 mol Pb 2+ /dm 3 D Cando se disolve o bromuro de chumbo(ii) na disolución de nitrato de chumbo(ii), que xa contén ións chumbo(ii), as concentracións son: Concentración PbBr 2 Pb 2+ 2 Br A constante de equilibrio K s é: [ ] 0 inicial 0,20 0 mol/dm 3 [ ] d reacciona ou se forma s b s b 2 s b mol/dm 3 [ ] e no equilibrio 0,20 + s b 2 s b mol/dm 3 K s = [Pb 2+ ] e [Br ] e 2 = (0,20 + s b ) (2 s b ) 2 = 8,9 10-6 En primeira aproximación, podemos considerar desprezable s b fronte a 0,2, (s b << 0,2). Entón: Vese que ese valor é desprezable fronte a 0,20. 0,20 (2 s b ) 2 8,9 10-6 = s 8,9 10 6 b 0,20 4 =3,3 10 3 mol/ dm 3 4.- Considere o seguinte proceso en equilibrio a 686 C: CO 2(g) + H 2(g) CO(g) + H2O(g). As concentracións en equilibrio das especies son: [CO 2] = 0,086 mol/dm 3 ; [H 2] = 0,045 mol/dm 3 ; [CO] = 0,050 mol/dm 3 e [H 2O] = 0,040 mol/dm 3. a) Calcule K c para a reacción a 686 C. b) Se se engadira CO 2 para aumentar a súa concentración a 0,50 mol/l, cales serían as concentracións de todos os gases unha vez que o equilibrio fose restablecido? Rta.: a) K c = 0,517; b) [CO 2 ] = 0,47; [H 2 ] = 0,020; [CO] = 0,075 e [H 2 O] = 0,065 mol/dm 3. Datos Cifras significativas: 2 Temperatura T = 686 ºC = 959 K Concentración no equilibrio de H 2 [H 2 ] e = 0,045 mol/dm 3 H 2
Datos Cifras significativas: 2 Concentración no equilibrio de CO 2 [CO 2 ] e = 0,086 mol/dm 3 CO 2 Concentración no equilibrio de H 2 O Concentración no equilibrio de CO [H 2 O] e = 0,040 mol/dm 3 H 2 O [CO] e = 0,050 mol/dm 3 CO Concentración inicial de CO 2 no apartado b) [CO 2 ] 0 = 0,50 mol/dm 3 CO 2 Incógnitas Constante de equilibrio Concentracións no novo equilibrio Ecuacións Concentración da substancia X Constante do equilibrio: a A + b B c C + d D a) A constante de equilibrio K c vale K c [H 2 ] eb, [CO 2 ] eb, [ H 2 O] eb, [CO] eb [X] = n(x) / V K c = [C] c d e[ D] e [ A] a b e [B] e K c = [H 2 O] e [ CO] e [H 2 ] e [CO 2 ] e = 0,040 mol/dm 3 0,050 mol /dm 3 0,045 mol/dm 3 0,086 mol /dm 3 =0,52 (concentracións en mol/dm3 ) b) Chamando x as concentracións en mol/ dm 3 de CO 2 que reaccionan desde que a concentración de CO 2 é 0,50 mol/dm 3 ata alcanzar o nove equilibrio, pódese escribir: CO 2 H 2 CO H 2 O [ ] 0 Concentración inicial 0,50 0,045 0,050 0,040 mol/dm 3 [ ] r Concentración que reacciona ou se forma x x x x mol/dm 3 [ ] eb Concentración no equilibrio 0,50 x 0,045 x 0,050 + x 0,040 + x mol/dm 3 A expresión da constante de equilibrio en función das concentracións é: K c = [H 2O] eb [CO] eb (0,040+ x) (0,050+x) = [CO 2 ] eb [H 2 ] eb (0,50 x) (0,045 x) =0,52 Resolvendo a ecuación de segundo grao obtéñense dúas solucións. Unha delas (-0,79) non é válida, porque suporía a existencia de concentracións negativas no equilibrio. A outra solución é x = 0,025 mol/dm 3. As concentracións no equilibrio son: [CO 2 ] eb = 0,475 mol/dm 3 [H 2 ] eb = 0,020 mol/dm 3 [CO] eb = 0,075 mol/dm 3 [H 2 O] eb = 0,065 mol/dm 3 5. Realice os cálculos necesarios e indique o material e procedemento a seguir para preparar: a) 250 cm 3 dunha disolución acuosa de cloruro de magnesio de concentración 0,12 mol/dm 3 a partir do produto sólido. b) 100 cm 3 dunha disolución de cloruro de magnesio de concentración 0,012 mol/dm 3 a partir da disolución de cloruro de magnesio preparada no apartado anterior. Rta.: a) m = 2,9 g MgCl 2 ; c) V = 10 cm 3
a) Cálculos: En 250 cm 3 (= 0,250 dm 3 ) de disolución de MgCl 2 de concentración 0,12 mol/dm 3 hai que corresponden a unha masa de n(mgcl 2 ) = 0,250 dm 3 D 0,12 mol MgCl 2 / dm 3 D = 0,030 mol MgCl 2 m=0,030 mol MgCl 2 95 g MgCl 2 1 mol MgCl 2 =2,9 g MgCl 2 Dúas cifras significativas no dato (0,12 mol/dm 3 ) 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 MgCl 2 sobre un vidro de reloxo previamente tarado nunha balanza. Bótanse nun vaso de precipitados de 200 cm 3 que conteña auga ata a metade y disólvense remexendo cunha variña de vidro. Cando estean disolvidos bótanse nunha probeta de 250 cm 3 e complétase con auga asa os 250 cm 3, 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: MgCl 2 0,12 mol/dm 3 e a data. Material: Vidro de reloxo, balanza, espátula, variña de vidro, probeta de 250 cm 3 (1) (ou matraz aforado 250 cm 3 (1)), frasco con tapa e etiquetas. Si supoñemos que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar 250 cm 3 dunha disolución de concentración 0,120 mol/dm 3 se ousa ría un matraz aforado 250 cm 3 que é de maior precisión que a probeta. b) Cálculos: En 100 cm 3 (= 0,100 dm 3 ) de disolución de MgCl 2 de concentración 0,012 mol/dm 3 hai n(mgcl 2 ) = 0,100 dm 3 D 0,012 mol MgCl 2 / dm 3 D = 1,2 10-3 mol MgCl 2 que deben estar contidos no volume V de a disolución do apartado anterior que hai que medir. V =1,2 10 3 mol MgCl 2 1 dm 3 D 0,12 mol MgCl 2 =0,010 dm 3 =10 cm 3 D (disolución de MgCl 2 inicial) Dúas cifras significativas no dato (0,012 mol/dm 3 ) supoñen que a concentración non é demasiado exacta e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 10 cm 3 de disolución de MgCl 2 de concentración 0,12 mol/dm 3 nunha pipeta de 10 cm 3, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, ( nunca coa boca!). Se verten noutra probeta de 100 cm 3 e complétase con auga ata os 100 cm 3, procurando que o menisco do líquido en ámbolos dou casos estea rasado coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, se voltea varias veces e se etiqueta: MgCl 2 0,012 mol/dm 3 e a data. Material: Pipeta de 10 cm 3 (1) con pera de goma ou aspirador, probeta de 10 0 cm 3 (1) (ou matraz aforado 100 cm 3 (1)), frasco con tapa e etiquetas. Si supoñemos que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 0,0120 mol/dm 3 se ousa ría un matraz aforado 100 cm 3 que é de maior precisión que a probeta. OPCIÓN B 1.- a) Para o seguinte sistema en equilibrio: A(g) 2B(g), ΔH = +20,0 kj, xustifique que cambio experimentaría K c se se elevara a temperatura da reacción. b) Indique si o ph dunha disolución de NH 4Cl será ácido, básico ou neutro. a) A constante de equilibrio varía coa temperatura segundo a ecuación de Van't Hoff: Para esta reacción endotérmica ( Hº > 0), se T 2 > T 1 : ln K 2 K 1 = Δ H º R ( 1 T 2 1 1 / T 2 < 1 / T 1 ln (K 2 / K 1 ) > 0 T 1)
K 2 > K 1 a constante de equilibrio aumenta ao aumentar a temperatura. b) Ao disolverse en auga o cloruro de amonio produce: NH 4 Cl(aq) NH 4+ (aq) + Cl (aq) Como o ión NH 4 + procede do hidróxido de amonio NH 4 OH que é unha base débil, compórtase como un ácido relativamente forte fronte ao auga NH 4+ (aq) + H 2 O(l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq) A concentración de ións oxonio na disolución aumenta e o ph da disolución será ácido. 2.- Para cada un dos seguintes pares de elementos, xustifique se o composto binario que forman é iónico ou covalente, indique a fórmula, o nome e dúas propiedades químicas do composto que formarían. a) B e F. b) K e Br. a) O boro e o flúor formarán un composto covalente, o trifluoruro de boro BF 3. A configuración electrónica do flúor é : [He] (2s) 2 (2p x ) 2 (2p y ) 2 (2p z ) 1 O flúor acadaría a disposición dun gas nobre gañando un electrón: [He] (2s) 2 (2p x ) 2 (2p y ) 2 (2p z ) 2 = [Ne] A configuración electrónica do boro é [He] (2s) 2 (2p x ) 1 O boro tería que perder os tres electróns do segundo nivel de enerxía para queda coa configuración dun gas nobre. Este proceso é demasiado custoso en enerxía e a formación dun hipotético composto iónico (B 3+ )(F ) 3 non o compensaría enerxeticamente. É máis doada a compartición dos tres electróns do boro co electrón desapareado de cada un dos tres átomos de flúor (aínda que habería que achegar enerxía para pasar un electrón do orbital (2s) ao orbital (2p y )) O composto formado, BF 3, sería unha excepción á regra do octete xa que o átomo de boro só tería tres pares de electróns, en vez dos catro que esixe a regra do octete. A molécula do BF 3 é plana triangular e apolar. Os compostos covalentes moleculares teñen baixos puntos de fusión e ebulición, (o BF 3 probablemente sexa gaseoso a temperatura ambiente) e non adoitan ser solubles en auga senón en disolventes apolares. a) O bromo e o potasio formarán un composto iónico, o bromuro de potasio KBr. A configuración electrónica do bromo é [Ar] (4s) 2 (3d) 10 (4p x ) 2 (4p y ) 2 (4p z ) 1 O bromo acadará a disposición dun gas nobre gañando un electrón: [Ar] (4s) 2 (3d) 10 (4p x ) 2 (4p y ) 2 (4p z ) 2 = [Kr] A configuración electrónica do potasio é [Ar] (4s) 1 O potasio acadará a disposición dun gas nobre perdendo o electrón (4s) 1. A enerxía de rede asociada á unión dos ións K + e Br compensa con fartura o gasto de sublimación e ionización do potasio e a vaporización e disociación da molécula de bromo. Os compostos iónicos teñen altos puntos de fusión e ebulición, (o KBr é sólido a temperatura ambiente) e adoitan ser solubles en auga (o KBr é bastante soluble en auga xa que a súa enerxía de rede é relativamente baixa). 3.- Considere que a gasolina está composta principalmente por octano (C 8H 18) e que no bioetanol o composto principal é o etanol (CH 3CH 2OH). Cos seguintes datos: ΔH f (CO 2(g)) = -393,5 kj/mol; ΔH f (H 2O(l)) = -285,8 kj/mol; ΔH c (C 8H 18(l)) = -5445,3 kj/mol; ΔH c (CH 3CH 2OH(l)) = -1369,0 kj/mol; densidade a 298 K do etanol ρ e = 0,79 g/cm 3 e do octano ρ ou = 0,70 g/cm 3. a) Escriba a ecuación da reacción de combustión do etanol e calcule a entalpía estándar de formación do etanol a 25 C.
b) Cantos litros de bioetanol se necesitan para producir a mesma enerxía que produce 1 L de gasolina? Rta.: a) H f º(C 2 H 6 O) = -275,4 kj/mol; b) V = 1,43 dm 3 CH 3 CH 2 OH Datos Cifras significativas: 3 C(grafito) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) C 8 H 18 (l) + 25/2 O 2 (g) 8 CO 2 (g) + 9 H 2 O(g) CH 3 CH 2 OH(l) + 3 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O(l) H f º(CO 2 ) = 393,5 kj/mol H f º(H 2 O) = 285,8 kj/mol H c º(C 8 H 18 ) = 5445,3 kj/mol H c º(C 2 H 6 O) = 1369,0 kj/mol Densidade do etanol C 8 H 18 ρ e = 0,790 g/cm 3 Densidade do octano C 8 H 18 ρ o = 0,700 g/cm 3 Volume de gasolina V G = 1,00 dm 3 Temperatura T = 25 ºC = 298 K Masa molar: Octano M(C 8 H 18 ) = 114 g/mol Incógnitas Etanol M(C 2 H 6 O) = 46,1 g/mol Entalpía de formación do etanol H f º(C 2 H 6 O) Volume de bioetanol que libera a mesma enerxía que 1 L de gasolina Outros símbolos Cantidade de sustancia (número de moles) Ecuacións Lei de Hess a) A ecuación de combustión do etanol é Pola lei de Hess, CH 3 CH 2 OH(l) + 3 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O(l) H c º(C 2 H 6 O) = 2 H f º(CO 2 ) + 3 H f º(H 2 O) ( H f º(C 8 H 18 ) + 3 H f º(O 2 )) V n Hº = Hº PRODUC Hº REACTIV -1369,0 kj/mol C 2 H 6 O = (2 [mol CO 2 ] ( 393,5 [kj/mol CO 2 ] + 3 [mol H 2 O] ( 285,8 [kj/mol H 2 O])) (1 [mol C 2 H 6 O] H f º(C 2 H 6 O) + 3 [mol O 2 ] 0) b) Un (1,00) litro de gasolina son n(c 8 H 18 )=1,00 dm 3 gasolina 103 cm 3 e ao queimarse produce unha enerxía de H f º(C 2 H 6 O(l)) = -275,4 kj/mol Q=6,13 mol C 8 H 18 0,700 g gasolina 1 dm 3 1 cm 3 gasolina A cantidade de bioetanol que produciría esa enerxía sería que ocuparían un volume de 5445,3 kj 1 mol C 8 H 18 =3,34 10 4 kj 1 mol C 8 H 18 114 g gasolina =6,13 mol C 8 H 18 n(c 2 H 5 OH)=3,34 10 4 kj 1mol C H OH 2 5 =24,4 mol C 1369,0 kj 2 H 5 OH
V (C 2 H 5 OH)=24,4 mol C 2 H 5 OH 46,1 g C 2 H 5 OH 1 mol C 2 H 5 OH 1 cm 3 C 2 H 5 OH 0,790 g C 2 H 5 OH =1,43 103 cm 3 =1,43 dm 3 C 2 H 5 OH 4.- O ferro(ll) pode ser oxidado por unha disolución aceda de dicromato de potasio de acordo coa seguinte ecuación iónica: Cr 2 O 7 2 +Fe 2+ H+ Cr 3+ +Fe 3+ a) Axuste a reacción iónica que ten lugar polo método do ión-electrón. b) Se se utilizan 26,0 cm 3 dunha disolución de dicromato de potasio de concentración 0,0250 mol/dm 3 para valorar 25,0 cm 3 dunha disolución que contén Fe 2+, cal é a concentración dela disolución de Fe 2+? Rta.: a) Cr 2 O 7 + 14 H + + 6 Fe 2+ 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 6 Fe 3+ ; b) [Fe 2+ ] = 0,156 mol/dm 3 Datos Cifras significativas: 3 Volume de disolución de dicromato de potasio V o = 26,0 cm 3 Concentración da disolución de dicromato de potasio [K 2 Cr 2 O 7 ] = 0,0250 mol/dm 3 Volume da disolución que contén ión ferro(ii) V r = 25,0 cm 3 Incógnitas Concentración molar da disolución que contén ión ferro(ii) [FeCl 2 ] Outros símbolos Cantidade de sustancia (número de moles) a) As semirreaccións iónicas son: Oxidación: Fe 2+ Fe 3+ + e Redución: Cr 2 O 7 + 14 H + + 6 e 2 Cr 3+ + 7 H 2 O Multiplicando a primeira semirreacción por 6 e sumando: Oxidación: 6 Fe 2+ 6 Fe 3+ + e Redución: Reacción iónica global Cr 2 O 7 + 14 H + + 6 e 2 Cr 3+ + 7 H 2 O Cr 2 O 7 + 14 H + + 6 Fe 2+ 2 Cr 3+ + 6 Fe 3+ + 7 H 2 O Cr 2 O 7 (aq) + 14 H + (aq) + 6 Fe 2+ (aq) 2 Cr 3+ (aq) + 6 Fe 3+ (aq) + 7 H 2 O(l) n b) A cantidade de dicromato de potasio que hai en 26,0 cm 3 de disolución de concentración 0,0250 mol/dm 3 é: n(k 2 Cr 2 O 7 )=26,0 cm 3 D K 2 Cr 2 O 1 7 dm3 10 3 cm 0,0250 mol K Cr O 2 2 7 =6,50 10 4 mol K 3 1 dm 3 2 Cr 2 O 7 D A concentración de ións dicromato é a mesma: K 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 7 + 2 K + [Cr 2 O 7 ] = [K 2 Cr 2 O 7 ] Da estequiometría da reacción, a cantidade de ión ferro(ii) que se necesitará é: n(fe 2+ )=6,50 10 4 mol Cr 2 O 7 2 6 mol Fe 2+ que, ao estar disolvidos en 25,0 cm 3 dan unha concentración de: 1 mol Cr 2 O 7 2 =3,90 10 3 mol Fe 2+
[Fe 2+ ]= 3,90 10 3 mol Fe 2+ =0,156 mol Fe 2+ /dm 3 D 0,025 dm 3 D 5. a) Escriba a reacción que ten lugar e calcule o volume de disolución de hidróxido de sodio de concentración 2,00 mol/dm 3 que se gastará na valoración de 10,0 cm 3 da disolución de acedo sulfúrico de concentración 1,08 mol/dm 3. b) Nomee o material e describa o procedemento experimental para levar a cabo a valoración anterior. Rta.: a) V = 10,8 cm 3 D a) A reacción axustada é: H 2 SO 4 (aq) + 2 NaOH(aq) Na 2 SO 4 (aq) + 2 H 2 O(l) Cálculos previos á valoración: Para neutralizar 10,0 cm 3 de H 2 SO 4 de concentración 1,08 mol/dm 3 necesitaranse: V =10,0 cm 3 D H 2 SO 4 1,08 mol H 2 SO 4 1000 cm 3 D H 2 SO 4 2 mol NaOH 1 mol H 2 SO 4 1000 cm 3 D NaOH 2,00 mol NaOH =10,8 cm3 D NaOH Procedemento de valoración: Cunha pipeta mídense 10 cm 3 de disolución de H 2SO 4 e vértense nun matraz erlenmeyer de 100 cm 3. Engádense dúas pingas de fenolftaleína e a disolución permanecerá incolora. Énchese unha bureta de 25 cm 3 con disolución de NaOH de concentración 2,00 mol/dm 3 por encima do cero. Ábrese a chave ata que o pico da bureta estea cheo e o nivel en cero. Déixanse caer 9 cm 3 sobre o erlenmeyer e axítase. Ábrese a chave da bureta para deixar caer a disolución de NaOH en pequenos chorros mentres se imprime un movemento circular ao erlenmeyer ata que o contido do erlenmeyer adquira unha cor rosado. Anótase o volume de NaOH gastado (p. ex. 11,2 cm 3 ) e tírase o contido do erlenmeyer e lávase o matraz. Vólvese a encher a bureta con NaOH ata o cero. Mídense outros 10 cm 3 de H 2SO 4 coa pipeta, vértense no erlenmeyer (lavado pero non necesariamente seco) e engádense dúas pingas de fenolftaleína. Colócase o erlenmeyer baixo a bureta e ábrese a chave ata deixar caer case todo o volume medido antes (p. ex. 10,5 cm 3 ). Agora déixase caer o H 2 SO 4 pinga a pinga mentres se rota o erlenmeyer, ata que a fenolftaleína cambie de cor. Anótase este valor. Repítese outras dúas veces e tómase como volume correcto o valor medio das medidas que máis se aproximan. Material: Bureta (1) de 25 cm 3 (graduada en 0,1 cm 3 ), pipeta (1) de 10 cm 3 con aspirador, matraz erlenmeyer (1) de 100 cm 3, disolución de fenolftaleína. Cuestións e problemas das Probas de Acceso á Universidade (P.A.U.) en Galicia. Respostas e composición de Alfonso J. Barbadillo Marán. Algúns cálculos fixéronse cunha folla de cálculo OpenOffice (ou LibreOffice) 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)