Química 2º Bacharelato álculos elementais e Termoquímica 14/1/8 DEPARTAMENTO DE FÍSIA E QUÍMIA Nome: UALIFIAIÓN: UESTIÓNS =2 PUNTOS ADA UNHA; PROBLEMAS: 2 PUNTOS ADA UN; PRÁTIA: 2 PUNTOS PROBLEMAS (Responda SOAMENTE a DOUS dos seguintes problemas) 1. Mestúranse 6,27 g de sulfato de ferro(ii) heptahidratado (FeSO 4 7H 2 O) con 85, g de auga. Determine a concentración da disolución resultante en: a) Porcentaxe en masa de sulfato de ferro(ii) anhidro. b) Fracción molar do sulfato de ferro(ii) anhidro e fracción molar da auga. 2. Dez (1) g dun mineral que contén un 6% de cinc, fanse reaccionar con 2 ml dunha disolución de ácido sulfúrico [tetraoxosulfato(vi) de hidróxeno] do 96% e densidade 1,823 g/ml. alcula, supondo que o rendemento da reacción fose do 75%: a) Masa de sulfato de cinc [tetraoxosulfato(vi) de cinc] producido. b) Volume de hidróxeno obtido se as condicións do laboratorio son 25 e 98 kpa. 3. a) alcula a entalpía de formación do etano(g) e do eteno(g). b) alcula a variación de entalpía en condicións estándar, no proceso: 2 H 4 (g) + H 2 (g) 2 H 6 (g) c) Se a variación de entropía neste proceso é S = 11,6 J/K, o proceso será espontáneo en condicións estándar? Razoa a resposta. UESTIÓNS (Responda SOAMENTE a DÚAS das seguintes cuestións) 1. a) Podería dicirse que unha reacción cunha variación de entalpía negativa é espontánea? Xustifíqueo. b) Dous recipientes de igual volume conteñen dous gases A e B que presentan un comportamento ideal. Ambos gases atópanse á mesma temperatura e exercen igual presión. A masa do gas A é de,6 g mentres que a do gas B é de,54 g. Se o gas B é metanonitrilo (ácido cianhídrico), cal pode ser o gas A?: metanal, ácido etanoico, urea (aminometanamida). Razoa a túa resposta. 2. a) Das seguintes fórmulas moleculares, indique a que pode corresponder a un éster, a unha amida, a unha cetona e a un éter: 3H 8O 3H 6O 2 2H 5ON 4H 8O b) Indique os átomos de carbono asimétricos que ten o 2-amino-butano. Razoe as respostas. 3. a) Para unha reacción química entre gases, que relación existe entre a calor de reacción a volume constante e a variación de entalpía na reacción? Poden ser iguais? Razóao. b) A análise dun aminoácido da unha fórmula molecular 4H 7O 2N. Nomea o aminoácido que ten isomería óptica e debuxa os seus isómeros. Nomea e formula os isómeros xeométricos doutro aminoácido da mesma fórmula molecular que posúa este tipo de isomería.
PRÁTIAS (Responda SOAMENTE a UNHA das seguintes prácticas) 1. No laboratorio dispomos de hidróxido de sodio (sólido en lentellas) e de 1 ml de disolución de ácido clorhídrico,1 M. Queremos determinar a calor de neutralización entre disolucións,1 M de hidróxido de sodio e,1 M de ácido clorhídrico empregando toda a disolución de ácido clorhídrico. a) Describe o material e o procedemento para determinar a calor de neutralización. b) alcula a calor de neutralización entre as dúas disolucións. Datos: Equivalente en auga: 25 g. Temperatura do laboratorio e de todas as substancias nel: 16,5 º. Temperatura final: 17,1 º. 2. Para preparar unha disolución,1 M de hidróxido de sodio dispomos no laboratorio de hidróxido sódico (sólido en lentellas) do 9%. a) Realiza os cálculos para preparar 25 cm 3 de disolución. b) Describe o material e o procedemento para preparar a disolución de forma exacta. c) Indica as precaucións a seguir e as razóns polas que a concentración da disolución preparada non vai a ser exacta. d) Describe o novo material para preparar a disolución de forma aproximada. DATOS: 1 atm = 76 mm Hg = 1,13 1 5 Pa R = 8,31 J mol -1 K-1 =,82 atm dm 3 mol -1 K -1 Entalpías de combustión: etano(g): H = -1 559, kj/mol (prodúcese auga(l) ) eteno(g): H = -1 41,9 kj/mol (prodúcese auga(l) ) Entalpías de formación: auga(l): H = -285,8 kj/mol auga(g): H = -241,8 kj/mol dióxido de carbono (g): H = -393,5 kj/mol. -1 alor específica da auga: c e = 4,18 J g-1 K
s PROBLEMAS 1. Mestúranse 6,27 g de sulfato de ferro(ii) heptahidratado (FeSO 4 7H 2 O) con 85, g de auga. Determine a concentración da disolución resultante en: a) Porcentaxe en masa de sulfato de ferro(ii) anhidro. b) Fracción molar do sulfato de ferro(ii) anhidro e fracción molar da auga. Rta.: a) 3,75% b) x(feso 4 ) = 4,6 1-3 EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 Datos ifras significativas: 3 masa do FeSO 4 7H 2 O masa de auga Incógnitas m(feso 4 7H 2 O) = 6,27 g m(h 2 O) = 85, g % masa do FeSO 4 %(FeSO 4 ) fracción molar do FeSO 4 x (FeSO 4 ) fracción molar do H 2 O x (H 2 O) Outros símbolos soluto disolvente Disolución Ecuacións cantidade (número de moles) fracción molar dun compoñente «s» nunha disolución s d D n = m (en g) / M x = n s / n i a) alcúlase a cantidade de sulfato de ferro(ii) heptahidratado (FeSO 4 7H 2 O) a partir da masa: M(FeSO 4 7H 2 O) = 152 + 7 18, = 278 (g / mol) FeSO 4 7H 2 O n(feso 4 7H 2 O) = 6,27 g FeSO 4 7H 2 O / (278 g FeSO 4 7H 2 O / mol FeSO 4 7H 2 O) =,226 mol FeSO 4 7H 2 O ando o sal hidratado disólvase en auga, producirá: FeSO 4 7H 2 O (aq) FeSO 4 (aq) + 7 H 2 O (l) a mesma cantidade de sulfato de ferro(ii) disolto e sete veces de auga. n(feso 4 ) = n(feso 4 7H 2 O) =,226 mol FeSO 4 n(h 2 O) = 7 mol H 2 O / mol FeSO 4,226 mol FeSO 4 =,158 mol H 2 O no sal hidratado Ademais está a auga engadida: n'(h 2 O) = 85, g H 2 O / (18, g H 2 O / mol H 2 O) = 4,72 mol H 2 O engadida. As masas e cantidades son M (g/mol) cantidade (mol) masa (g) s soluto (FeSO 4 ) 152,226,226 152 = 3,43 d disolvente (H 2 O) 18,,158 + 4,72 = 4,88 4,88 18, = 87,8 D disolución 3,43 + 87,8 = 6,27 + 85, = 91,3
A porcentaxe en masa de sulfato de ferro(ii) anhidro na disolución é: %(FeSO 4 ) = 3,43 g FeSO 4 / 91,3 g D =,375 = 3,75% b) A fracción molar do soluto (sulfato de ferro(ii)) é: x(feso 4 ) =,226 mol FeSO 4 / (,226 mol FeSO 4 + 4,88 mol H 2 O) = 4,6 1-3 A fracción molar do disolvente (auga) é: x d = 4,88 mol H 2 O / 4,9 mol total = 1 4,6 1-3 =,995 2. Dez (1) g dun mineral que contén un 6% de cinc, fanse reaccionar con 2 ml dunha disolución de ácido sulfúrico [tetraoxosulfato(vi) de hidróxeno] do 96% e densidade 1,823 g/ml. alcula, supondo que o rendemento da reacción fose do 75%: a) Masa de sulfato de cinc [tetraoxosulfato(vi) de cinc] producido. b) Volume de hidróxeno obtido se as condicións do laboratorio son 25 e 98 kpa. Rta.: a) m = 11 g ZnSO 4 b) V = 1,7 dm 3 H 2 EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 M : masa molar. (H 2 SO 4 ) = 98,1 g/mol (ZnSO 4 ) = 161 g/mol (Zn) = 65,4 g/mol Datos ifras significativas: 2 gas: presión P = 74 mm Hg =,97 atm = 9,8 1 4 Pa temperatura T = 25 = 298 K disolución H 2 SO 4 : volume V = 2 ml =,2 dm 3 densidade ρ = 1,823 g/ml mineral: masa m = 1 g riqueza r = 75% =,75 constante dos gasesideais R = 8,31 J mol -1 K -1 unidades de presión Incógnitas masa de ZnSO 4 m (ZnSO 4 ) volume de H 2 1 atm = 76 mm Hg = 1,1 1 5 Pa masa de ZnSO4 e volume de H2 se r = 75% m' (ZnSO 4 )e V' (H 2 ) Ecuacións cantidade (número de moles) ecuación de estado dos gases ideais a) A ecuación axustada é: n = m / M P V = n R T Zn (s) + H 2 SO 4 (aq) ZnSO 4 (aq) + H 2 (g) Determinamos cal é o reactivo limitante. Para iso calculamos os moles de cada reactivo: 6 g Zn n Zn =1 g mineral 1g mineral 1mol Zn =,92 mol Zn 65,4 g Zn
n H 2 SO 4 =2 ml D 1,823 g D 1 ml D 96g H 2 SO 4 1g D 1 mol H 2 SO 4 98,1 g H 2 SO 4 =,36 mol H 2 SO 4 omo reaccionan mol a mol, o ácido sulfúrico está en exceso e o Zn é o reactivo limitante. m ZnSO 4 =,92 mol Zn 1mol ZnSO 4 1mol Zn 161g ZnSO 4 1 mol ZnSO 4 =15 g ZnSO 4 b) n H 2 =,92 mol Zn 1 mol H 2 1mol Zn =,92mol H 2 Supondo comportamento ideal para o gas hidróxeno, V H 2 =,92[ mol H 2] 8,31[J mol 1 K 1 ] 298[ K] =2,3 1 3 m 3 =2,3 dm 3 H 9,8 1 4 2 25 º, 74mmHg [ Pa] c) Se o rendemento fose do 75%, obteríanse m' (ZnSO 4 ) =75% (15 [g ZnSO 4 ]) = 11 g ZnSO 4 V' (H 2 ) = 75% (2,3 [dm 3 H 2 a 25 e 74 mm Hg]) = 1,7 dm 3 H 2 (a 25 e 74 mm Hg) 3. a) alcula a entalpía de formación do etano(g) e do eteno(g). b) alcula a variación de entalpía en condicións estándar, no proceso: 2 H 4 (g) + H 2 (g) 2 H 6 (g) c) Se a variación de entropía neste proceso é S = 11,6 J/K, o proceso será espontáneo en condicións estándar? Razoa a resposta. Rta.: a) H f ( 2 H 6 ) = 85,4 kj/mol; H f ( 2 H 4 ) = 52,3 kj/mol b) H r = -137,7 kj c) Si. EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 Datos ifras significativas: 5 2 H 6 (g) + 7/2 O 2 (g) 2 O 2 (g) + 3 H 2 O (l) 2 H 4 (g) + 3 O 2 (g) 2 O 2 (g) + 2 H 2 O (l) (graf.) + O 2 (g) O 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) variación de entropía do proceso de hidroxenación temperatura Incógnitas H c ( 2 H 6 ) = 1 559 kj/mol H c ( 2 H 4 ) = 1 41,9 kj/mol H f (O 2 ) = 393,5 kj/mol H f (H 2 O) = 285,8 kj/mol S = 11,6 J/K T = 25 = 298,2 K entalpía de formación do etano ( 2 H 6 ) H f ( 2 H 6 ) entalpía de formación do eteno ( 2 H 4 ) H f ( 2 H 4 ) variación de entalpía de 2 H 4 (g) + H 2 (g) 2 H 6 (g) H r espontaneidade da hidroxenación Outros símbolos cantidade de sustancia (número de moles) G n
Ecuacións lei de Hess enerxía libre de Gibbs H = H PRODU H REATIV G = H T S a) A combustión do etano é: Pola lei de Hess, 2 H 6 (g) + 7/2 O 2 (g) 2 O 2 (g) + 3 H 2 O (l) H c ( 2 H 6 ) = 2 H f (O 2 ) + 3 H f (H 2 O) ( H f ( 2 H 6 ) + 7/2 H f (O 2 ) ) 1 [mol 2 H 6 ] ( 1 559 [kj/mol 2 H 6 ]) = = 2 [mol O 2 ] ( 393,5 [kj/mol O 2 ]) + 3 [mol H 2 O] ( 285,8 [kj/mol H 2 O]) ( H f ( 2 H 6 ) + 7/2 [mol O 2 ] ) H f ( 2 H 6 ) = 85,4 kj/mol etano A combustión do eteno é: 2 H 4 (g) + 3 O 2 (g) 2 O 2 (g) + 2 H 2 O (l) H = 2 H f (O 2 ) + 2 H f (H 2 O) ( H f ( 2 H 4 ) + 3 H f (O 2 ) ) 1 [mol 2 H 4 ] ( 1 41,9 [kj/mol 2 H 4 ]) = = 2 [mol O 2 ] ( 393,5 [kj/mol O 2 ]) + 2 [mol H 2 O] ( 285,8 [kj/mol H 2 O]) ( H f ( 2 H 4 ) + 3 [mol O 2 ] ) H f ( 2 H 4 ) = 52,3 kj/mol eteno b) Para o proceso: 2 H 4 (g) + H 2 (g) 2 H 6 (g) Tomando como base de cálculo 1 mol de eteno H r = H f ( 2 H 6 ) ( H f ( 2 H 4 ) + H f (H 2 ) ) H r = 85,4 [kj] (52,3 [kj] + ) = 137,7 kj/mol eteno c) A espontaneidade dun proceso vén dada polo signo da enerxía libre de Gibbs G. Si G <, o proceso é espontáneo. En condicións estándar (t = 25, P = 1 atm.) G = H T S = 137,7 [kj] 298 [K] ( 11,6 [J/K]) 1 3 [kj/j] = 14,7 kj omo G <, o proceso é espontáneo en condicións estándar. UESTIÓNS 1. a) Podería dicirse que unha reacción cunha variación de entalpía negativa é espontánea? Xustifíqueo. b) Dous recipientes de igual volume conteñen dous gases A e B que presentan un comportamento ideal. Ambos gases atópanse á mesma temperatura e exercen igual presión. A masa do gas A é,6 g mentres que a do gas B é,54 g. Se o gas B é metanonitrilo (ácido cianhídrico), cal pode ser o gas A?: metanal, ácido etanoico, urea (aminometanamida). Razoa a túa resposta. EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2
A espontaneidade dun proceso vén dada polo signo da entalpía libre (enerxía libre de Gibbs) G. O proceso é espontáneo se G = H T S < sendo H a variación de entalpía do proceso, S a súa variación de entropía e T a temperatura. Para un proceso exotérmico H <, para que G = H T S <, Se S <, Se S >, G = H T S = ( ) T ( ). Para que G <, H > T S Será espontáneo para temperaturas T < H / S (temperaturas baixas). G = H T S = ( ) T (+). G <. Será espontáneo a calquera temperatura A lei de Avogadro pode enunciarse dicindo que os volumes ocupados por dous gases nas mesmas condicións de presión e temperatura son proporcionais ás cantidades respectivas de ditos gases. Se os volumes de ambos gases son iguais, tamén o son as cantidades dos gases: n(a) = n(b) O metanonitrilo é H N e a súa masa molar é: M (HN) = 27 g/mol. A cantidade de metanonitrilo contida no recipiente é: A masa molar do gas A será: Os gases propostos son: H metanal O H ácido etanoico: H 3 OOH NH 2 aminometanamida: O n(a) = n(b) = n(hn) =,54 g / (27 g/mol) =,2 mol HN M(A) =,6 g /,2 mol = 3 g/mol M(H 2 O) = 3 g/mol M( 2 H 4 O 2 ) = 6 g/mol M(H 4 ON 2 ) = 6 g/mol NH 2 Polo tanto, o gas A é o metanal. Por certo, nin o ácido etanoico (líquido) nin a urea (sólido) son gases a temperatura ambiente, pero a resposta esperada é a baseada na lei de Avogadro como se fixo antes. 2. a) Das seguintes fórmulas moleculares, indique a que pode corresponder a un éster, a unha amida, a unha cetona e a un éter: 3H 8O 3H 6O 2 2H 5ON 4H 8O b) Indique os átomos de carbono asimétricos que ten o 2-amino-butano. Razoe as respostas. Rta.: a) éster: 3H 6O 2 amida: 2H 5ON cetona: 4H 8O éter: 3H 8O b) carbono 2 EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 a) Un éster é unha función que contén o grupo -OO-, e ten, xa que logo, dous osíxenos. Só podería ser o 3H 6O 2. Un exemplo sería: H 3 OO H 3 etanoato de metilo
Unha amida contén o grupo -ONH 2, contén un osíxeno e un nitróxeno. Só podería ser o 2H 5ON. Un exemplo sería: H 3 ONH 2 etanamida Unha cetona contén un grupo carbonilo -O-, no que o osíxeno está unido ao carbono por un dobre enlace, polo que ten dous hidróxenos menos que un composto saturado. Para un composto con n e só O como heteroátomo, o número de hidróxenos que corresponde a un composto lineal saturado sería 2 n + 2. Por cada enlace extra (dobre ou parte dun triplo) habería dous hidróxenos menos. O 3H 8O ten o número de hidróxenos dun composto saturado, polo que non pode ser unha cetona, pero si o 4H 8O, que sería: H 3 O H 2 H 3 butanona Un éter contén dúas cadeas unidas a un osíxeno e é saturado. O 3H 8O pode ser o: H 3 O H 2 H 3 etilmetiléter. NH 2 b) A fórmula do 2-amino-butano é: H3 H que ten o carbono 2 marcado cun asterisco porque é * H 2 H 3 un carbono asimétrico, unido a catro grupos distintos: hidróxeno, metil, etil e amino. 3. Para unha reacción química entre gases, que relación existe entre a calor de reacción a volume constante e a variación de entalpía na reacción? Poden ser iguais? Razóao. b) A análise dun aminoácido da unha fórmula molecular 4H 7O 2N. Nomea o aminoácido que ten isomería óptica e debuxa os seus isómeros. Nomea e formula os isómeros xeométricos doutro aminoácido da mesma fórmula molecular que posúa este tipo de isomería. Rta.: a) H = U + n RT; Poden ser se non hai variación no número de moles de gas. b) ácido 2-amino-3-butenoico, H 2=H-H(NH 2)-OOH, ác. 4-amino-2-butenoico, H 2(NH 2)-H=H-OOH EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 A calor de reacción a volume constante Q V é igual á variación de enerxía interna da reacción U, xa que, segundo o primeiro principio, U = Q + W onde W é o traballo, pero se o volume non varía ( V = ), non hai traballo: A entalpía é unha función de estado definida por: A variación de entalpía, nunha reacción química, será: W = p ext V = H = U + P V H = H produtos H reactivos = (U + P V) final (U + P V) inicial. = U + (P V) Para un gas (supondo comportamento ideal): Para unha reacción entre gases a temperatura constante, A relación pedida é: P V = n R T (P V) = n R T H = U + n RT Poden ser iguais se non hai variación no número de moles de gas, como en: 2 HI (g) I 2 (g) + H 2 (g) na que hai a mesma cantidade de gas nos produtos que nos reactivos.
Un aminoácido contén un grupo amino -NH 2 e un grupo carboxilo -OOH. Un aminoácido lineal sería o H 3-H 2-H(NH 2)-OOH, pero ten dous hidróxenos máis. Polo tanto o composto deber ter un dobre enlace. O composto pode ser: ácido 2-amino-3-butenoico, H 2=H-H(NH 2)-OOH, que ten o carbono 2 asimétrico (unido a catro grupos diferentes: un grupo carboxilo -OOH, un grupo amino -NH 2, un hidróxeno e un grupo etilo, -H 2-H 3), polo que ten dous isómeros ópticos que son imaxes especulares (enantiómeros). Os isómeros ópticos del son: H 2 H 2 H H H NH 2 OOH HOO H NH 2 enantiómeros do ácido 2-amino-3-butenoico Este aminoácido non ten isómeros xeométricos xa que logo o carbono 4 está unido a dous grupos iguais (dous hidróxenos). Outro isómero del que pode ter isómeros xeométricos deberá ter o dobre enlace entre os carbonos 2 e 3, por exemplo: ácido 2-amino-2-butenoico, H 3-H=(NH 2)-OOH. ou ácido 4-amino-2-butenoico, H 2(NH 2)-H=H-OOH. Os isómeros xeométricos do primeiro serían H NH 2 H OOH H 3 OOH ácido E-2-amino-2-butenoico H 3 NH 2 ácido Z-2-amino-2-butenoico que non poden nomearse como cis e trans ao non ter un grupo igual en cada carbono. Asígnase un número de prioridade máis baixo ao átomo de maior masa atómica en cada carbono. Así, no carbono 2, ao grupo amino asígnase o 1 e a o grupo ácido o 2. No carbono 3, ao grupo metilo asígnase o 1 e ao hidróxeno 2. Se ao mesmo lado do dobre enlace atópanse os números iguais, o prefixo é Z, (do alemán zusammen, xuntos) e se son distintos E (do alemán entgegen, opostos) Os isómeros xeométricos do último son: H H H OOH H 2 (NH 2 ) OOH ácido cis-4-amino-2-butenoico H 2 (NH 2 ) ácido trans-4-amino-2-butenoico H que se poden chamar cis e trans ao poder comparar as posicións relativas dos hidróxeno dos carbonos 2 e 3.. LABORATORIO 1. No laboratorio dispomos de hidróxido sódico (sólido en lentellas) e de 1 ml de disolución de ácido clorhídrico,1 M. Queremos determinar a calor de neutralización entre disolucións,1 M de hidróxido de sodio e,1 M de ácido clorhídrico empregando toda a disolución de ácido clorhídrico. a) Describe o material e o procedemento para determinar a calor de neutralización. b) alcula a calor de neutralización entre as dúas disolucións. Datos: Equivalente en auga: 25 g. Temperatura do laboratorio e de todas as substancias nel: 16,5 º. Temperatura final: 17,1 º.
EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 Material: Probeta de 1 ml: tubo cilíndrico graduado en ml cunha base de apoio. alorímetro: recipiente illado (parecido a un termo de café) Termómetro: de mercurio: tubo pechado graduado en graos elsius, cun bulbo que contén o mercurio. Procedemento: Primeiro prepárase unha disolución,1 M de hidróxido de sodio coas lentellas. A disolución quéntase polo que debería deixarse arrefriar antes de facer as medidas calorimétricas. alcúlase (véxase nos cálculos) o volume de disolución de NaOH,1 M necesario para neutralizar 1 ml de disolución,1 M de Hl. Nunha probeta de 1 cm 3, mídense 1 cm 3 da disolución,1 M de hidróxido de sodio e vértense nun calorímetro. Espéranse uns minutos e mídese a temperatura cun termómetro. Lávase a probeta e sécase ou emprégase outra probeta de 1 cm 3 limpa e seca para medir os 1 ml de disolución de ácido clorhídrico,1 M. Mídese a súa temperatura cun termómetro. As temperaturas de ambas disolucións deberían ser iguais, se levan tempo preparadas. Bótase a disolución de ácido clorhídrico no calorímetro e axítase cunha variña, comprobando a temperatura. Anótase o valor máximo. Baléirase o calorímetro e lávase. álculos: Volume de disolución de NaOH,1 M necesario para neutralizar 1 ml de disolución,1 M de Hl. A reacción axustada é: NaOH (aq) + Hl (aq) Nal (aq) + H 2 O (l) n Hl =,1 dm 3 D n NaOH =,1 mol Hl V D NaOH =,1 mol NaOH,1mol Hl =,1 mol Hl 1dm 3 D 1 mol NaOH =,1mol NaOH 1 mol Hl Pódese calcular que a masa de auga formada no proceso é desprezable: 1 L D,1 mol NaOH =,1dm3 =1 cm 3 D NaOH m H 2 O =,1 mol Hl 1 mol H O 2 1mol Hl 18g H 2 O 1mol H 2 O =,18g H 2O Ao ser o calorímetro un sistema illado, o proceso é adiabático, e Q (cedida na neutralización) + Q A (gañada pola auga) + Q (gañada polo calorímetro) = Desprézase a calor gañada polo soluto e só se ten en conta a calor Q A gañada pola auga. Ao ser as disolucións diluídas pódese aproximar que o volume da disolución é case o mesmo que o da auga e calcular a masa de auga tomando como a súa densidade 1 g/cm 3 : V Auga (na disolución de Hl) V D (Hl) = 1 cm 3 V Auga (na disolución de NaOH) V D (NaOH) = 1 cm 3 m (auga) = (1 + 1) cm 3 1 g/cm 3 = 2 g auga Q A = m(auga) c e (auga) t = 2 g 4,18 J g -1 K -1 (17,1 16,5 ) (1 K/ ) = 5 1 2 J A calor Q gañada polo calorímetro calcúlase co equivalente en auga Q = m(equivalente) c e (auga) t = 25 g 4,18 J g -1 K -1 (17,1 16,5 ) (1 K/ ) = 6 1 1 J
Q (cedida na neutralización) = 5,6 1 2 J A cantidade de Hl e NaOH é a mesma, ou sexa,1 mol: H n = 5,6 12 J = 5,6 1 4 J / mol= 56kJ / mol,1 mol 2. Para preparar unha disolución,1 M de hidróxido de sodio dispomos no laboratorio de hidróxido de sodio (sólido en lentellas) do 9%. a) Realiza os cálculos para preparar 25 cm 3 de disolución. b) Describe o material e o procedemento para preparar a disolución de forma exacta. c) Indica as precaucións a seguir e as razóns polas que a concentración da disolución preparada non vai a ser exacta. d) Describe o novo material para preparar a disolución de forma aproximada. EXAME P1 P2 P3 1 2 3 L1 L2 álculos: En 25 cm 3 de disolución,1 M de hidróxido de sodio haberá m NaOH =25cm 3 1 3 cm3,1 mol NaOH 4 g NaOH 3 =1g NaOH 1dm 1dm 3 D 1mol NaOH A masa de lentellas que haberá que pesar é: m lentellas =1g NaOH 1 g lentellas =1,1g lentellas 9 g NaOH Material: omo a concentración de la disolución é exacta emprégase material de medida de precisión. Matraz aforado de 25 cm 3. Unha botella de colo longo cunha marca de aforo. Vidro de reloxo: cunca de vidro Espátula: pequena culler metálica cun extremo en forma de espátula. Vaso de precipitados de 25 cm 3 : vaso de vidro cun rebaixe no borde para verte mellor os líquidos. Variña de vidro: cilindro macizo de vidro de medio centímetro de diámetro e uns 2 cm de lonxitude. Frasco lavador: recipiente cun tubo de plástico para xiringar auga. ontagotas. Balanza granataria. Procedemento: Tárase na balanza o vidro de reloxo. Engádense coa espátula lentellas de hidróxido de sodio ata que indique 1,1 g. Tápase inmediatamente o frasco que contén as lentellas. Bótase auga no vaso de precipitados ata a metade. Bótanse as lentellas empurrando coa espátula e botando auga no vidro de reloxo co frasco lavador para disolver os restos que poidan quedar pegados a el e levando a auga do vidro de reloxo ao vaso de precipitados. Revólvese coa variña de vidro ata que quede todo disolto. Bótase a disolución do vaso de precipitados ao matraz aforado. o frasco lavador bótase un pouco máis de auga no vaso de precipitados, e pásase ao matraz aforado. Engádese auga ao matraz aforado ata chegar cerca da liña de aforo. un contagotas vaise botando auga no matraz aforado ata enrasar perfectamente. Tápase e dase a volta dúas ou tres veces para homoxeneizar. Pásase á un recipiente e etiquétase coa data e a concentración Precaucións: Procurar non tocar o hidróxido de sodio. Pódense levar luvas e lentes de seguridade. Se o hidróxido de sodio toca a pel o os ollos hai que lavar con auga abundante.
O hidróxido de sodio hai que manipulalo o máis rapidamente posible xa que en contacto co aire absorbe humidade o logo carbonátase. No tempo da pesada xa terá collido algo de humidade polo que a medida da súa masa non será exacta. d) Polo tanto non é necesario un matraz aforado, que se emprega en preparación de disolucións de concentración exacta, e chega con empregar unha probeta de 25 cm 3. Probeta de 25 cm 3 : tubo cilíndrico graduado en cm 3 o 2 cm 3 cunha base de apoio.