PAU Código: 27 XUÑO 2012 QUÍMICA Cualificación: O alumno elixirá UNHA das dúas opcións. Cada pregunta cualificarase con 2 puntos. OPCIÓN A 1. Cos seguintes datos E (Fe²+/Fe) = -0,44 e E (Ag+/Ag) = +0,80, indique razoadamente: 1.1. As reaccións que se producen nos eléctrodos indicando o ánodo e o cátodo. 1.2. A reacción global e o potencial estándar da pila formada con estes eléctrodos. 2. Ordene de menor a maior e de xeito razoado os seguintes elementos: sodio, aluminio, silicio, fósforo e cloro; segundo: 2.1. O primeiro potencial de ionización. 2.2. O radio atómico. 3. 3.1. A partir das entalpías de formación calcule a entalpía estándar de combustión do metano. 3.2. Sabendo que a combustión de 1,0 g de TNT libera 4 600 kj calcule o volume de metano, medido a 25 ºC e 1 atm (101,3 kpa) de presión, que é necesario queimar para producir a mesma enerxía que 1,0 g de TNT. Datos: ΔH (CH₄(g)) = -75 kj mol ¹; ΔH (CO₂(g)) = -394 kj mol ¹; ΔH (H₂O(g)) = -242 kj mol ¹ R = 0,082 atm L K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹. 4. O CO₂ reacciona co H₂S a altas temperaturas segundo: CO₂(g) + H₂S(g) COS(g) + H₂O(g). Intro- dúcense 4,4 g de CO₂ nun recipiente de 2,55 L a 337, e unha cantidade suficiente de H₂S para que, unha vez alcanzado o equilibrio, a presión total sexa de 10 atm (1013,1 kpa). Se na mestura en equilibrio hai 0,01 moles de auga, calcule: 4.1. O número de moles de cada unha das especies no equilibrio. 4.2. O valor de K e Kₚ a esa temperatura. Dato: R = 0,082 atm L K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹. 5. 5.1. Realice os cálculos necesarios para preparar un litro dunha disolución 1,0 M de ácido clorhídrico a partir de ácido clorhídrico comercial de densidade 1,18 g ml ¹ e riqueza do 36 % en masa. 5.2. Indique o procedemento e o material empregado para a súa preparación no laboratorio. OPCIÓN B 1. Indique, de forma razoada, o tipo de enlace que presentan e dúas propiedades para cada unha das sustancias seguintes: 1.1. Limaduras de magnesio. 1.2. Cloruro de sodio. 2. Razoe se as afirmacións, referidas a unha disolución 0,1 M dun ácido débil HA, son correctas. 2.1. As concentracións no equilibrio das especies A e H₃O+ son iguais. 2.2. O ph da disolución é 1. 3. O sulfato de estroncio é un sal moi pouco soluble en auga. A cantidade máxima deste sal que se pode disolver en 250 ml de auga a 25 é de 26,0 mg. 3.1. Calcule o valor da constante do produto de solubilidade do sal a 25. 3.2. Indique se se formará un precipitado de sulfato de estroncio ao mesturar volumes iguais de disolucións de Na₂SO₄ 0,02 M e de SrCl₂ 0,01 M, considerando que ambos os sales están totalmente disociadas. Supoña os volumes aditivos. 4. O estaño metálico reacciona co ácido nítrico concentrado e forma óxido de estaño(i), dióxido de nitróxeno e auga. 4.1. Axuste a reacción que ten lugar polo método do ión-electrón. 4.2. Calcule o volume dunha disolución de ácido nítrico do 16,0 % en masa e densidade 1,09 g ml ¹ que reaccionará con 2,00 g de estaño. 5. Dispoñemos no laboratorio de 500 ml de hidróxido de sodio 0,25 M a partir da cal debemos preparar 100 ml dunha disolución de hidróxido de sodio 0,025 M. 5.1. Indique o volume que debemos tomar da primeira disolución. 5.2. Describa o procedemento indicando o material necesario para a preparación da disolución.
Solucións OPCIÓN A 1.- Cos seguintes datos E (Fe²+/Fe) = -0,44 e E (Ag+/Ag) = +0,80, indica razoadamente: a) As reaccións que se producen nos eléctrodos indicando o ánodo e o cátodo. b) A reacción global e o potencial estándar da pila formada con estes eléctrodos. a) A relación matemática entre a enerxía libre ΔG de Gibbs e o potencial electroquímico E, é ΔG = -n F E na que n é o número de electróns intercambiados por cada mol de especie reducida ou oxidada, F é 1 Faraday que corresponde á carga dun mol de electróns e E é o potencial electroquímico do proceso. Se o potencial de redución é positivo, a variación de enerxía libre de Gibbs é negativa e o proceso de redución será espontáneo. No ánodo ocorre a oxidación: Fe Fe²+ + 2 e E = 0,44 No cátodo a redución: Ag+ + e Ag E = 0,80 b) Fe Fe²+ + 2 e E = 0,44 2 Ag+ + 2 e 2 Ag E = 0,80 Reacción global: Fe + 2 Ag+ Fe²+ + Ag E = 1,24 2.- Ordena de menor a maior e de xeito razoado os seguintes elementos: sodio, aluminio, silicio, fósforo e cloro; segundo: a) O primeiro potencial de ionización. b) O radio atómico. a) A primeira enerxía de ionización é a enerxía necesaria para arrincar o electrón máis externo a un mol de elemento en estado gasoso e fundamental M(g) M+(g) + e ΔH = I₁ (= 1ª enerxía de ionización) e depende da carga efectiva sobre o electrón e da estabilidade da confguración electrónica. A carga efectiva calcúlase restándolle á carga nuclear o efecto de apantallamento que producen os electróns máis internos. O apantallamento das capas completas é completo, o dos electróns s é algo menor e o dos electróns p aínda máis pequeno. A confguración máis estable é a dun gas nobre. Tamén é estable, pero menos, a confguración dun grupo de orbitais do nivel e subnivel (mesmos números cuánticos n e l) totalmente ocupados, que é máis estable que unha distribución de orbitais equivalentes semiocupados. As confguracións electrónicas dos elementos son: Na: [Ne] (3s)¹ Al: [Ne] (3s)² (3p)¹ Si: [Ne] (3s)² (3p)² P: [Ne] (3s)² (3p)³ Cl: [Ne] (3s)² (3p)⁵ A carga efectiva sobre o último electrón do sodio é 1. O último electrón do aluminio estará sometido a unha carga efectiva algo maior, xa que os electróns s non conseguen un apantallamento tan efectivo. Nos demais elementos é aínda maior porque o apantallamento dos electróns p é menor que o dos electróns s e vai aumentando coa carga nuclear. Por este efecto, a orde é: Na, Al, Si, P, Cl. Pero como o fósforo ten unha estrutura cos orbitais p semiocupados, é máis estable que a dos seus veciños, polo que a súa enerxía de ionización é maior que a deles. Así que fnalmente, a orde debería ser: Na, Al, Si, Cl, P. (Con todo, se se consultan os datos, resulta que o Cl ten unha enerxía de ionización bastante maior que a do fósforo, polo que esta predición é incorrecta. A carga efectiva é un factor máis decisivo que a confguración de orbitais semiocupados e a primeira ordenación é a correcta).
b) O radio atómico dun elemento defínese como a metade da distancia internuclear na molécula diatómica (se forma moléculas diatómicas) ou da distancia entre dous átomos na estrutura cristalina. As predicións da variación de radio atómico ao longo dun período baséanse no efecto da forza de atracción que exerce a carga nuclear sobre os electróns externos facendo que se aproximen ao núcleo e dean un tamaño menor. Como a carga nuclear aumenta co número atómico, o radio menor será o de l cloro. A orde será: Cl, P, Si, Al e Na. 3. a) A partir das entalpías de formación calcula a entalpía estándar de combustión do metano. b) Sabendo que a combustión de 1,0 g de TNT libera 4 600 kj calcula o volume de metano, medido a 25 ºC e 1 atm (101,3 kpa) de presión, que é necesario queimar para producir a mesma enerxía que 1,0 g de TNT. Datos: ΔH (CH₄(g)) = -75 kj mol ¹; ΔH (CO₂(g)) = -394 kj mol ¹; ΔH (H₂O(g)) = -242 kj mol ¹ R = 0,082 atm L K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹. Rta.: a) H (CH₄ ) = 803 kj/mol; b) = 140 dm³ CH₄ Datos Cifras signifcativas: 3 C(grafto) + 2 H₂(g) CH₄(g) C(grafto) + O₂(g) CO₂(g) H₂(g) + ½ O₂(g) H₂O(g) Enerxía desprendida H (CH₄) = -75,0 kj/mol H (CO₂) = 394 kj/mol H (H₂O) = 242 kj/mol E = 4600 kj Gas metano: Temperatura T = 25 = 298 K Presión Constante dos gases ideais Masa molar do metano Incógnitas Calor molar de combustión do metano olume de CH₄(g) nas condicións dadas que desprende esa enerxía Outros símbolos Cantidade de substancia (número de moles) Ecuacións Lei de Hess Ecuación de estado dos gases ideais p = 101,3 kpa = 1,013 10⁵ Pa R = 8,31 J K ¹ mol ¹ M(CH₄) = 16,0 g/mol H (CH₄) n H = H (prod.) H (react.) p = n R T a) Ecuación de combustión do metano: CH₄(g) + 2 O₂(g) CO₂(g) + 2 H₂O(g) Ecuacións de formación: C(grafto) + 2 H₂(g) CH₄(g) H (CH₄) = -75,0 kj/mol C(grafto) + O₂(g) CO₂(g) H (CO₂) = 394 kj/mol H₂(g) + ½ O₂(g) H₂O(g) H (H₂O) = 242 kj/mol H Pola lei de Hess, H (CH₄) = H (CO₂) + 2 H (H₂O) ( H (CH₄) + 2 H (O₂)) H (CH₄) = ( 394 [kj] + 2 [mol H₂O] ( 242 [kj/mol H₂O])) ( 75,0 [kj] + 2 [mol O₂] (0 [kj/mol O₂])) H (CH₄) = 803 kj/mol CH₄ b) Cantidade de metano que habería que queimar para producir 4 600 kj
olume que ocupará a 25 e 101,3 kpa. (CH 4 )= n R T p n(ch 4 )=4600 kj 1 mol CH 4 =5,73 mol CH 803 kj 4 = 5,73 mol CH 8,31 4 J K 1 mol 1 298 K =0,140 m 3 =140 dm 3 CH 1,013 10 5 4 Pa 4.- O CO₂ reacciona co H₂S a altas temperaturas segundo: CO₂(g) + H₂S(g) COS(g) + H₂O(g). Intro- dúcense 4,4 g de CO₂ nun recipiente de 2,55 L a 337, e unha cantidade suficiente de H₂S para que, unha vez alcanzado o equilibrio, a presión total sexa de 10 atm (1013,1 kpa). Se na mestura en equilibrio hai 0,01 moles de auga, calcula: a) O número de moles de cada unha das especies no equilibrio. b) O valor de K e Kₚ a esa temperatura. Dato: R = 0,082 atm L K ¹ mol ¹ = 8,31 J K ¹ mol ¹. Rta.: a) nₑ(co₂) = 0,090 mol; nₑ(h₂s) = 0,399 mol; nₑ(cos) = 0,01 0 mol; b) Kₚ = K = 2,8 10 ³ Datos Cifras signifcativas: 3 Masa inicial de CO₂ m₀(co₂) = 4,40 g Gas: olume = 2,55 dm³ = 2,55 10 ³ m³ Temperatura Presión Cantidade de auga no equilibrio Constante dos gases ideais Masa molar do dióxido de carbono Incógnitas Cantidades de todas as especies no equilibrio Constantes de equilibrio Ecuacións Cantidade (número de moles) Ecuación de estado dos gases ideais Concentración da substancia X Constantes do equilibrio: a A + b B c C + d D a) A cantidade inicial de CO₂ é: T = 337 = 610 K p ₀ = 10 atm = 1,01301 10⁶ Pa nₑ(h₂o) = 0,01 0 mol H₂O R = 8,31 J K ¹ mol ¹ M(CO₂) = 44,0 g/mol nₑ(co₂), nₑ(h₂s), nₑ(cos) K, K n = m / M p = n R T p= n R T [X] =n(x) / n 0 (CO 2 )=4,40 g CO 2 1 mol CO 2 44,0 g CO 2 =0,100 mol CO 2 K c = [C] c d e [D] e [ A] ea [ B] K b p= p c e(c) p d e (D) e p a e ( A) p b e (B) Unha vez alcanzado o equilibrio, a cantidade total de gas (suposto comportamento ideal) é: Da ecuación química n e t = p R T = 1,013 106 Pa 2,55 10 3 m 3 8,31 J mol 1 =0,509 mol total K 1 610 K CO₂(g) + H₂S(g) COS(g) + H₂O(g) dedúcese que a cantidade total de gas non varía co progreso da reacción.
(Unha forma de velo é supoñer que inicialmente hai n₁ moles de CO₂(g) e n₂ moles de H₂S(g). Chamando x á cantidade de CO₂(g) que reacciona ata que se alcanza o equilibrio, Cantidade CO₂ H₂S COS H₂O inicial n₀ n₁ n₂ 0,00 0,00 mol que reacciona ou se forma n x x x x mol no equilibrio nₑ n₁ x n₂ x x x mol calcúlase que a cantidade fnal de gas é: n ₑ = (n₁ x) + (n₂ x) + x + x = n₁ + n₂ igual que a que había inicialmente). Por tanto a cantidade de H₂S(g) que había inicialmente era: n₀(h₂s) = 0,509 [mol total] 0,100 [mol CO₂] = 0,409 mol H₂S Representado nun cadro as cantidades (moles) de cada gas en cada fase: Cantidade CO₂ H₂S COS H₂O inicial n₀ 0,100 0,409 0,00 0,00 mol que reacciona ou se forma n x x x x mol no equilibrio nₑ 0,01 0 mol dedúcese que se formaron 0,01 0 mol de H₂O(g) As cantidades de todos os gases no equilibrio son: x = 0,01 0 mol nₑ(co₂) = 0,100 [mol iniciais] 0,01 0 [mol que reaccionan] = 0,090 mol CO₂ no equilibrio nₑ(h₂s) = 0,409 [mol iniciais] 0,01 0 [mol que reaccionan] = 0,399 mol H₂S no equilibrio nₑ(cos) = 0,01 0 [mol formados] = 0,01 0 mol COS no equilibrio b) A expresión da constante de equilibrio en función das concentracións é: K c = [ H 2 O] e [CO S] e [ H 2 S] e [CO 2 ] e = 0,0100 0mol H 2 O 0,0100 0mol CO S 2,55 dm 3 2,55 dm 3 0,399 mol H 2 S 0,090 mol CO 2 2,55 dm 3 2,55 dm 3 =2,8 10 3 Como un dos factores (0,090 mol CO₂) ten só dúas cifras signifcativas, a constante só pode ter dúas cifras signifcativas. A relación entre K e K para esta reacción é Polo que K p = p (H O) p e 2 e (CO S) p e (H 2 S) p e (CO 2 ) = n e (H 2 O) R T ne (CO S) R T n e (H 2 S) R T ne (CO ) R T 2 K = K = 2,8 10 ³ = [ H 2 O] e [ COS ] e [ H 2 S] e [CO 2 ] e =K c 5.- a) Realiza os cálculos necesarios para preparar un litro dunha disolución de concentración 1,0 mol/dm³ de ácido clorhídrico a partir de ácido clorhídrico comercial de densidade 1,18 g/cm³ e riqueza do 36 % en masa. b) Indica o procedemento e o material empregado para a súa preparación no laboratorio. 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 de clorhídrico comercial que hai que medir. =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. OPCIÓN B 1. Indica, de forma razoada, o tipo de enlace que presentan e dúas propiedades para cada unha das sustancias seguintes: a) Limaduras de magnesio. b) Cloruro de sodio. Rta.: a) Metálico porque só hai magnesio que é un metal. Brillo metálico, alta condutividade da calor e da corrente eléctrica. b) Iónico, pola gran diferenza de electronegatividade entre o cloro e o sodio. Dureza, solubilidade en auga e condutividade nula en estado sólido pero relativamente boa disolto en auga. 2.- Razoa se as afirmacións, referidas a unha disolución de concentración 0,1 mol/dm³ dun ácido débil HA, son correctas. a) As concentracións no equilibrio das especies A e H₃O+ son iguais. b) O ph da disolución é 1. a) Aproximadamente correcta. Cando un ácido HA débil disólvese en auga, ionízase parcialmente en ións A e H+. O ión hidróxeno únese a unha molécula de auga para formar o ión oxonio H₃O+. HA(aq) + H₂O(l) A (aq) + H₃O+(aq) Da estequiometría da reacción vese que as cantidades dos ións A e H₃O+ no equilibrio son as mesmas. Pero ademais deste proceso de disociación tamén ocorre a disociación da auga: 2 H₂O(l) OH (aq) + H₃O+(aq) que tamén produce ións oxonio, aínda que en moita menor cantidade. A constante de ionización da auga vale K = 1 10 ¹⁴ mentres que a constante de acidez dun ácido como o acético é da orde de 10 ⁵. A concentración de ións oxonio achegados pola auga no medio ácido é desprezable fronte aos que produce o ácido débil. A afrmación é aproximadamente correcta pero non o é estritamente. b) Incorrecta. Unha disolución de ácido forte de concentración 0,1 mol/dm³ produciría unha concentración de ións oxonio tamén 0,1 mol/dm³, ao estar totalmente disociado,
polo que o ph sería 1 HA(aq) + H₂O(l) A (aq) + H₃O+(aq) ph = -log[h+] = -log[h₃o+] = -log 0,1 = 1 Pero un ácido débil está parcialmente ionizado, a concentración de ións oxonio sería menor que 0,1 mol/dm³, e o ph maior que 1. Concentración HA H₃O+ A [X]₀ inicial 0,1 0 0 mol/dm³ [X] disociada ou formada x x x mol/dm³ [X]ₑ no equilibrio 0,1 x x x mol/dm³ Se a constante de acidez do ácido débil é Kₐ, a concentración x de ións oxonio no equilibrio obtense K a = [ A ] e [H + ] e [H A] e = x x 0,1 x = x 2 0,1 x Se a concentración x de ácido débil disociado fose desprezable fronte á concentración 0,1 mol/dm³, x K a 0,1 Un valor da constante de acidez como a do ácido acético, Kₐ 10 ⁵ daría unha concentración e un ph 3. x 10 ³ mol/dm³ 3.- O sulfato de estroncio é un sal moi pouco soluble en auga. A cantidade máxima deste sal que se pode disolver en 250 cm³ de auga a 25 é de 26,0 mg. a) Calcula o valor da constante do produto de solubilidade do sal a 25. b) Indica se se formará un precipitado de sulfato de estroncio ao mesturar volumes iguais de disolucións de Na₂SO₄ de concentración 0,02 mol/dm³ e de SrCl₂ de concentración 0,01 mol/dm³, considerando que ambos os sales están totalmente disociadas. Supón os volumes aditivos. Rta.: a) Kₛ = s² = 3,21 10 ⁷; b) Si. 0,010 0,0050 > Kₛ Datos Cifras signifcativas: 2 Masa de SrSO₄ olume disolución de SrSO₄ Concentración da disolución do Na₂SO₄ Concentración do SrCl₂ Incógnitas Constante de solubilidade do sulfato de estroncio Kₛ Se se formará precipitado Ecuacións Concentración molar (mol/dm³) Produto de solubilidade do equilibrio: B Aₐ(s) b B β +(aq) + a A α (aq) a) O equilibrio de solubilidade é A constante de equilibrio Kₛ é: SrSO₄(s) SrSO₄(aq) Sr²+(aq) + SO₄² (aq) Kₛ = [Sr²+]ₑ [SO₄² ]ₑ m = 26,0 mg = 0,0260 g = 250 cm³ = 0,250 dm³ [Na₂SO₄]₀ = 0,010 mol/dm³ [SrCl₂]₀ = 0,020 mol/dm³ Q s = n / = s / M Kₛ = [A α ]ᵃ [B β +]ᵇ
O sulfato de estroncio que se disolve está totalmente disociado. A concentración do SrSO₄(aq) é s=[srso 4 (aq)]= 0,260 g SrSO 4 0,250 dm 3 D e a constante de equilibrio de solubilidade vale 1 mol SrSO 4 184 g SrSO 4 =5,66 10 4 mol /dm 3 D Kₛ = s s = s² = 3,21 10 ⁷ b) Os sales das disolucións están totalmente disociados. As concentracións iniciais dos ións son: Na₂SO₄(s) 2 Na+(aq) + SO₄² (aq) SrCl₂(s) Sr²+(aq) + 2 Cl (aq) [Sr²+]₀ = [SrCl₂]₀ = 0,020 mol/dm³ [SO₄² ]₀ = [Na₂SO₄]₀ = 0,010 mol/dm³ Ao mesturar ambas as disolucións, dilúense. Como os volumes considéranse aditivos, o volume da mestura é o dobre do volume de cada disolución e as novas concentracións son: [Sr 2+ ]= n(sr2+ ) = 0,020 mol Sr2+ / dm 3 =0,010mol Sr 2+ /dm 3 T 2 [SO 2 4 ]= n (SO 2 4 ) = 0,010 mol SO 4 T 2 Formarase precipitado se Q = [Sr²+] [SO₄² ] > Kₛ e, por tanto, fórmase precipitado. 2 /dm 3 =0,0050 0mol SO 4 2 / dm 3 Q = [Sr²+] [SO₄² ] = 0,010 0,0050 = 5,0 10 ⁵ > 3,21 10 ⁷ 4.- O estaño metálico reacciona co ácido nítrico concentrado e forma óxido de estaño(i), dióxido de nitróxeno e auga. a) Axusta a reacción que ten lugar polo método do ión-electrón. b) Calcula o volume dunha disolución de ácido nítrico do 16,0 % en masa e densidade 1,09 g/cm³ que reaccionará con 2,00 g de estaño. Rta.: a) 4 HNO₃(aq) + Sn(s) 4 NO₂(g) + SnO₂(s) + 2 H₂O(l); b) = 24,3 cm³ Datos Cifras signifcativas: 3 D(HCl) : Riqueza r = 16,0 % Masa de estaño Densidade Masa atómica do estaño Incógnitas olume de disolución de ácido nítrico Outros símbolos Cantidade de substancia (número de moles) Ecuacións ρ = 1,09 g/cm³ m = 2,00 g M(Sn) = 119 g/mol n Densidade ρ = m a) As semirreaccións iónicas son: Oxidación: Sn + 2 H₂O SnO₂ + 4 H+ + 4 e
Redución: NO₃ + 2 H+ + e NO₂ + H₂O Multiplicando a segunda semirreacción por 4 e sumando obtense a reacción iónica axustada: 4 NO₃ + 4 H+ + Sn 4 NO₂ + SnO₂ + 2 H₂O Xuntando os ións de signos opostos obtense a reacción global: b) A cantidade de estaño que reacciona é: que necesitará de ácido nítrico 4 HNO₃(aq) + Sn(s) 4 NO₂(g) + SnO₂(s) + 2 H₂O(l) n(sn)=2,00 g Sn 1 mol Sn =0,0160 8mol Sn 119 g Sn n(hno 3 )=0,0160 8mol Sn 4 mol HNO 3 1 mol Sn =0,0670 4mol HNO 3 que corresponde a unha masa de ácido nítrico puro de: m(hno 3 )=0,0670 4mol HNO 3 63,0 g HNO 3 1 mol HNO 3 =4,25 g HNO 3 A masa de disolución de ácido nítrico ao 16,0 % que contén eses 4,25 g de HNO₃ é: que ocupan un volume de: m(d)=4,25 g HNO 3 100 g D 16,0 g HNO 3 =26,5 g D (D)= m ρ = 26,5 g D 1,09 g/ cm 3 =24,3 cm 3 D 5. Dispoñemos 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. 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 = 0,00205 mol NaOH que deben estar contidos no volume de disolución inicial que hai que medir. =0,0020 5mol NaOH 1 dm 3 D 0,25 mol NaOH =0,010 dm3 =10 cm 3 D (disolución de NaOH inicial) 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 engáden-
se 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: 0,0250 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. 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)