PAU XUÑO 2012 Código: 27 QUÍMICA Cualificación: O alumno elixirá UNHA das dúas opcións. Cada pregunta cualificarase con 2 puntos. OPCIÓN A 1. Cos seguintes datos E (Fe 2+ /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 dos datos 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 f (CH 4(g)) = -75 kj mol -1 ; ΔH f (CO 2(g)) = -394 kj mol -1 ; ΔH f (H 2O(g)) = -242 kj mol -1 R = 0,082 atm L K -1 mol-1-1 = 8,31 J K-1 mol 4. O CO 2 reacciona co H 2S a altas temperaturas segundo: CO 2(g) + H 2S(g) COS(g) + H 2O(g). Introdúcense 4,4 g de CO 2 nun recipiente de 2,55 L a 337 C, e unha cantidade suficiente de H 2S 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 c e K p a esa temperatura. Dato: R = 0,082 atm L K -1 mol-1-1 = 8,31 J K-1 mol 5. 5.1. Realice os cálculos necesarios para preparar un litro dunha disolución acuosa 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 seguintes afirmacións, referidas a unha disolución 0,1 M dun ácido débil HA, son correctas. 2.1. As concentracións no equilibrio das especies A e H 3O + 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 C é de 26,0 mg. 3.1. Calcule o valor da constante do produto de solubilidade do sal a 25 C. 3.2. Indique se se formará un precipitado de sulfato de estroncio ao mesturar volumes iguais de disolucións de Na 2SO 4 0,02 M e de SrCl 2 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(l), 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 (Fe 2+ /Fe) = -0,44 e E (Ag + /Ag) = +0,80, indique 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 Fe 2+ + 2e Eº = 0,44 No cátodo a redución: Ag + + e Ag Eº = 0,80 b) Fe Fe 2+ + 2e Eº = 0,44 2 Ag + + 2 e 2 AgEº = 0,80 Reacción global: Fe + 2 Ag + Fe 2+ + Ag Eº = 1,24 2.- Ordene 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 = I 1 e depende da carga efectiva sobre o electrón e da estabilidade da configuración 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 configuración máis estable é a dun gas nobre. Tamén é estable, pero menos, a configuración 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 configuracións 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, A o, Si, P, Cl. Pero como o fósforo ten unha estrutura cos orbitales p semiocupados, é máis estable que a dos seus veciños, polo que a súa enerxía de ionización é maior que a deles. Así que finalmente, a orde debería ser: Na, A o, Si, Cl, P.
(Con todo, si consúltanse 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 configuración 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 (no caso de formar 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 Cl. A orde será: Cl, P, Si, Ao e Na. 3. a) A partir dos datos das entalpías de formación calcule a entalpía estándar de combustión do metano. b) 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: H f (CH 4(g)) = -75 kj mol -1 ; H f (CO 2(g)) = -394 kj mol -1 ; H f (H 2O(g)) = -242 kj mol -1 R = 0,082 atm L K -1 mol-1-1 = 8,31 J K-1 mol Rta.: a) ΔH c º(CH 4 ) = 803 kj/mol CH 4 ; b) = 140 dm 3 CH 4 Datos Cifras significativas: 3 C(grafito) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) C(grafito) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(g) Enerxía desprendida H f º(CH 4 ) = -75,0 kj/mol H f º(CO 2 ) = 394 kj/mol H f º(H 2 O) = 242 kj/mol E = 4 600 kj Gas metano: Temperatura T = 25 ºC = 298 K Presión p = 101,3 kpa = 1,013 10 5 Pa Constante dos gases ideais 1 R = 8,31 J K 1 mol Masa molar do metano Incógnitas Calor molar de combustión do metano H c º(CH 4 ) olume de CH 4 (g) nas condicións dadas que desprende esa enerxía Outros símbolos Cantidade de sustancia (número de moles) Ecuacións Lei de Hess Ecuación de estado dos gases ideais a) Ecuación de combustión do metano: Ecuacións de formación: C(grafito) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) C(grafito) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(g) Pola lei de Hess, CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(g) H c º H f º(CH 4 ) = -75,0 kj/mol H f º(CO 2 ) = 394 kj/mol H f º(H 2 O) = 242 kj/mol M(CH 4 ) = 16,0 g/mol n Hº = Hº PRODUC Hº REACTI p = n R T
H c º(CH 4 ) = H f º(CO 2 ) + 2 H f º(H 2 O) ( H f º(CH 4 ) + 2 H f º(O 2 ) ) H c º(CH 4 ) = ( 394 [kj] + 2 [mol H 2 O] ( 242 [kj/mol H 2 O])) ( 75,0 [kj] + 2 [mol O 2 ] (0 [kj/mol O 2 ])) H c º(CH 4 ) = 803 kj/mol CH 4 b) Cantidade de metano que habería que queimar para producir 4 600 kj olume que ocupará a 25 ºC e 101,3 kpa. n(ch 4 )=4600 kj 1 mol CH 4 =5,73 mol CH 803 kj 4 n R T (CH 4 )= = 5,73 mol CH 4 8,31 J K 1 mol 1 298 K =0,140 m 3 =140 dm 3 CH p 1,013 10 5 4 Pa 4.- O CO 2 reacciona co H 2S a altas temperaturas segundo: CO 2(g) + H 2S(g) COS(g) + H 2O(g). Introdúcense 4,4 g de CO 2 nun recipiente de 2,55 dm 3 a 337 C, e unha cantidade suficiente de H 2S 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: a) O número de moles de cada unha das especies no equilibrio. b) O valor de K c e K p a esa temperatura. Dato: R = 0,082 atm dm 3 K-1 mol -1-1 = 8,31 J K-1 mol Rta.: a) n e (CO 2 ) = 0,090 mol; n e (H 2 S) = 0,399 mol; n e (COS) = 0,0100 mol; b) K p = K c = 2,8 10-3 Datos Cifras significativas: 3 Masa inicial de CO 2 m 0 (CO 2 ) = 4,40 g Gas: olume = 2,55 dm 3 = 2,55 10-3 m 3 Temperatura Presión T = 337 ºC = 610 K p T0 = 10 atm = 1,0131 10 6 Pa Cantidade de auga no equilibrio n e (H 2 O) = 0,0100 mol H 2 O Constante dos gases ideais -1 R = 8,31 J K-1 mol Masa molar do dióxido de carbono Incógnitas Cantidades de todas as especies no equilibrio Constantes de equilibrio Outros símbolos Concentración da sustancia X Ecuacións Constantes do equilibrio: a A + b B c C + d D Ecuación de estado dos gases ideais a) A cantidade inicial de CO 2 é: M(CO 2 ) = 44,0 g/mol n e (CO 2 ), n e (H 2 S), n e (COS) K c, K p [X] K c = [C] c d e[ D] e [ A] a e [B] K b p= p c e(c) p d e (D) e p a e (A) p b e (B) p = n R T n 0 (CO 2 )=4,40 g CO 2 1 mol CO 2 44,0 g CO 2 =0,100 mol CO 2
Unha vez alcanzado o equilibrio, a cantidade total de gas (suposto comportamento ideal) é: Da ecuación química n e T = p Pa 2,55 10 3 m 3 R T =1,013 106 8,31 J mol 1 K 1 610 =0,509 mol total K CO 2 (g) + H 2 S(g) COS(g) + H 2 O(g) dedúcese que a cantidade total de gas non varía co progreso da reacción. (Unha forma de velo é supoñer que inicialmente hai n 1 moles de CO 2 (g) e n 2 moles de H 2 S(g). Chamando x á cantidade de CO 2 (g) que reacciona ata que se alcanza o equilibrio, Cantidade CO 2 H 2 S COS H 2 O n 0 inicial n 1 n 2 0,00 0,00 mol n r que reacciona ou se forma x x x x mol n e no equilibrio n 1 x n 2 x x x mol calcúlase que a cantidade final de gas é: n Te = (n 1 x) + (n 2 x) + x + x = n 1 + n 2 igual que a que había inicialmente) Polo tanto, a cantidade de H 2 S(g) que había inicialmente era: n 0 (H 2 S) = 0,509 [mol total] 0,100 [mol CO 2 ] = 0,409 mol H 2 S Representado nun cadro as cantidades (moles) de cada gas en cada fase: Cantidade CO 2 H 2 S COS H 2 O n 0 inicial 0,100 0,409 0,00 0,00 mol n r que reacciona ou se forma x x x x mol n e no equilibrio 0,0100 mol dedúcese que se formaron 0,0100 mol de H 2 O(g) As cantidades de todos os gases no equilibrio son: x = 0,0100 mol n e (CO 2 ) = 0,100 [mol iniciais] 0,0100 [mol que reaccionan] = 0,090 mol CO 2 no equilibrio n e (H 2 S) = 0,409 [mol iniciais] 0,0100 [mol que reaccionan] = 0,399 mol H 2 S no equilibrio n e (COS) = 0,0100 [mol formados] = 0,0100 mol COS no equilibrio b) A expresión da constante de equilibrio en función das concentracións é: K c = [H 2O] e [ COS] e [H 2 S ] e [CO 2 ] e = 0,0100 mol H 2 O 0,0100 mol COS 2,55 dm 3 2,55 dm 3 =2,8 10 3 0,399 mol H 2 S 0,090 mol CO 2 2,55 dm 3 2,55 dm 3 Como un dos factores (0,090 mol CO 2 ) só ten dúas cifras significativas, a constante só pode ter dúas cifras significativas. A relación entre K p e K c para esta reacción é Polo que K p = p e(h 2 O) p e (COS) p e (H 2 S) p e (CO 2 ) = n e (H 2 O) R T ne (COS) R T n e (H 2 S) R T ne(co 2 ) R T = [ H 2O] e [COS] e [ H 2 S] e [CO 2 ] e =K c
K p = K c = 2,8 10-3 5. a) Realice os cálculos necesarios para preparar un litro dunha disolución acuosa de concentración 1,0 mol/dm 3 de ácido clorhídrico a partir de ácido clorhídrico comercial de densidade 1,18 g/cm 3 e riqueza do 36 % en masa. b) Indique o procedemento e o material empregado para a súa preparación no laboratorio. Cálculos: Nun litro (= 1 dm 3 ) de disolución de concentración 1 mol/dm 3 de HCl hai n(hcl) = 1 mol HCl / dm 3 D 1 dm 3 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 cm3 D (disolución de HCl comercial) Se aceptamos as cifras significativas do dato, a concentración da disolución é aproximada (1 mol/dm 3 enténdese que é 1 ± 1 mol/dm 3 ), e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 86 cm 3 de disolución de clorhídrico comercial nunha probeta de 100 cm 3, vértense noutra probeta de 1 000 cm 3 e complétase con auga ata os 1 000 cm 3, 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, se voltea varias veces e etiquétase: HCl 1 mol/dm 3 e a data) Material: Probetas de 100 cm 3 (1) e de 1 000 cm 3 (1), frasco con tapa e etiquetas. Se, doutra banda, supomos que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 1,00 mol/dm 3, o material sería de máis precisión e o procedemento sería outro. Procedemento para concentración exacta: Énchese unha bureta de 100 cm 3 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 cm 3 sobre un matraz aforado de 1 000 cm 3 con auga ata a metade, e énchese o matraz aforado con auga ata cerca da marca de aforamento. As últimas pingas engádense cun contagotas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da liña de aforamento. Tápase o matraz aforado e se voltea varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e etiquétase: HCl 1,00 mol/dm 3 e a data) Material: Bureta de 100 cm 3 (1), matraz aforado de 1 000 cm 3 (1), contagotas, frasco con tapa e etiquetas. OPCIÓN B 1.- Indique, 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 e 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 disolvido en auga. 2.- Razoe se as seguintes afirmacións, referidas a unha disolución de concentración 0,1 mol/dm 3 dun ácido débil HA, son correctas. a) As concentracións no equilibrio das especies A e H 3O + son iguais. b) O ph da disolución é 1.
a) Aproximadamente correcta. Cando un ácido HA débil disólvese en auga, se ioniza parcialmente en ións A e H +. O ión hidróxeno únese a unha molécula de auga para formar o ión oxonio H 3 O +. HA(aq) + H 2 O(l) A (aq) + H 3 O + (aq) Da estequiometría da reacción vese que as cantidades dos ións A e H 3 O + no equilibrio son as mesmas. Pero ademais deste proceso de disociación tamén ocorre a disociación do auga: 2 H 2 O(l) OH (aq) + H 3 O + (aq) que tamén produce ións oxonio, aínda que en moita menor cantidade. A constante de ionización do auga vale K w = 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 aportados pola auga en medio ácido é desprezable fronte aos que produce o ácido débil. A afirmación é aproximadamente correcta pero non o é estritamente. b) Incorrecta. Unha disolución de ácido forte de concentración 0,1 mol/dm 3 produciría unha concentración de ións oxonio tamén 0,1 mol/dm 3, ao estar totalmente disociado, polo que o ph sería 1 HA(aq) + H 2 O(l) A + H 3 O + (aq) ph = -log[h + ] = -log[h 3 O + ] = -log 0,1 = 1 Pero un ácido débil está parcialmente ionizado, a concentración de ións oxonio sería menor que 0,1 mol/dm 3, e o ph maior que 1. Concentración HA H 3 O + A [ ] 0 inicial 0,1 0 0 mol/dm 3 [ ] d disociada ou formada x x x mol/dm 3 [ ] e no equilibrio 0,1 x x x mol/dm 3 Se a constante de acidez do ácido débil é K a, a concentración x de ións oxonio no equilibrio obtense K a = [ A- ] e [H + ] e [ HA] e = x x 0,1 x = x 2 0,1 x Se a concentración x de ácido débil disociado fose despreciable fronte á concentración 0,1 mol/dm 3, x K a 0,1 Un valor da constante de acidez como a do ácido acético, K a 10-5 daría unha concentración e un ph 3 x 10-3 3.- O sulfato de estroncio é un sal moi pouco soluble en auga. A cantidade máxima deste sal que se pode disolver en 250 cm 3 de auga a 25 C é de 26,0 mg. a) Calcule o valor da constante do produto de solubilidade do sal a 25 C. b) Indique se se formará un precipitado de sulfato de estroncio ao mesturar volumes iguais de disolucións de Na 2SO 4 de concentración 0,02 mol/dm 3 e de SrCl 2 de concentración 0,01 mol/dm 3, considerando que ambos os sales están totalmente disociadas. Supoña os volumes aditivos. Rta.: a) K s = 3,21 10-7 ; b) Si Datos Cifras significativas: 2 Masa de SrSO 4 m = 26,0 mg = 0,0260 g olume disolución de SrSO 4 = 250 ml = 0,250 dm 3 Concentración da disolución do Na 2 SO 4 [Na 2 SO 4 ] 0 = 0,010 mol/dm 3
Datos Cifras significativas: 2 Concentración do SrCl 2 [SrCl 2 ] 0 = 0,020 mol/dm 3 Incógnitas Constante de solubilidade do sulfato de estroncio Si formarase precipitado Ecuacións Produto de solubilidade do equilibrio: B b A a (s) b B β+ (aq) + a A α- (aq) a) O equilibrio de solubilidade é A constante de equilibrio K s é: SrSO 4 (s) SrSO4(aq) Sr 2+ 2 (aq) + SO 4 (aq) K s = [Sr 2+ ] e [SO 4 2 ] e K s Q K s = [A α- ] a [B β+ ] b O sulfato de estroncio que se disolve está totalmente disociado. A concentración do SrSO 4 (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 K s = s s = s 2 = 3,21 10-7 b) Os sales das disolucións están totalmente disociados. As concentracións iniciais dos ións son: Na 2 SO 4 (s) 2 Na + (aq) + SO 4 2 (aq) SrCl 2 (s) Sr 2+ (aq) + 2 Cl (aq) [Sr 2+ ] 0 = [SrCl 2 ] 0 = 0,020 mol/dm 3 [SO 4 2 ] 0 = [Na 2 SO 4 ] 0 = 0,010 mol/dm 3 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(sr 2+ ) = 0,020 mol Sr2+ /dm 3 =0,010 mol Sr 2+ /dm 3 T 2 [SO 2 4 ]= n(so 2 4 ) = 0,010 mol SO 2 4 /dm 3 =0,0050 mol SO 2 T 2 dm 3 4 / dm 3 Formarase precipitado si Q = [Sr 2+ ] [SO 4 2 ] > K s e, polo tanto, fórmase precipitado. Q = [Sr 2+ ] [SO 4 2 ] = 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(l), dióxido de nitróxeno e auga. a) Axuste a reacción que ten lugar polo método do ión-electrón. b) Calcule o volume dunha disolución de ácido nítrico do 16,0 % en masa e densidade 1,09 g/cm 3 que reaccionará con 2,00 g de estaño. Rta.: a) 4 HNO 3 + Sn 4 NO 2 + SnO 2 + 2 H 2 O; b) = 24,3 cm 3
Datos Cifras significativas: 3 D(HCl) : Riqueza r = 16,0 % Densidade ρ = 1,09 g/cm 3 Masa de estaño m = 2,00 g Masa atómica do estaño M(Sn) = 119 g/mol Incógnitas olume de disolución de ácido nítrico Outros símbolos Cantidade de sustancia (número de moles) n Ecuacións Densidade ρ= m a) As semirreaccións iónicas son: Oxidación: Sn + 2 H 2 O SnO 2 + 4 H + + 4 e Redución: NO 3 + 2 H + + e NO 2 + H 2 O Multiplicando a segunda semirreacción por 4 e sumando: Oxidación: Sn + 2 H 2 O SnO 2 + 4 H + + 4 e Redución: 4 NO 3 + 8 H + + 4 e 4 NO 2 + 4 H 2 O Reacción iónica global. 4 NO 3 + 4 H + + Sn que se pode escribir: b) A cantidade de estaño que reacciona é: que necesitará de ácido nítrico 4 NO 2 + SnO 2 + 2 H 2 O 4 HNO 3 + Sn 4 NO 2 + SnO 2 + 2 H 2 O 4 HNO 3 (aq) + Sn(s) 4 NO 2 (g) + SnO 2 (s) + 2 H 2 O(l) n(sn)=2,00 g Sn 1 mol Sn =0,0168 mol Sn 119 g Sn n(hno 3 )=0,0168 mol Sn 4 mol HNO 3 1 mol Sn =0,0674 mol HNO 3 que corresponde a unha masa de ácido nítrico puro de: m(hno 3 )=0,0674 mol 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 HNO 3 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 cm3 D
5. Dispoñemos no laboratorio de 500 cm 3 de hidróxido de sodio de concentración 0,25 mol/dm 3 a partir da cal debemos preparar 100 cm 3 dunha disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,025 mol/dm 3. a) Indique o volume que debemos tomar da primeira disolución. b) Describa o procedemento indicando o material necesario para a preparación da disolución. Cálculos: En 100 cm 3 (= 0,100 dm 3 ) de disolución de NaOH de concentración 0,025 mol/dm 3 hai n(naoh) = 0,025 mol NaOH / dm 3 D 0,100 dm 3 D = 0,0025 mol NaOH que deben estar contidos no volume de disolución inicial que hai que medir. =0,0025 mol NaOH 1 dm 3 D 0,25 mol NaOH =0,010 dm3 =10 cm 3 D (disolución de NaOH inicial) Se aceptaramos as cifras significativas do dato, a concentración da disolución é aproximada (0,25 mol/dm 3 enténdese que é 0,25 ± 0,01 mol/dm 3 ), e utilizaríase material de medida non demasiado preciso. Procedemento para concentración aproximada: Mídense 10 cm 3 de disolución de clorhídrico comercial nunha probeta de 10 cm 3, vértense noutra probeta de 100 cm 3 e complétase con auga ata os 100 cm 3, procurando que o menisco do líquido en ambos os dous casos estea ao ras coa liña de medición. O contido pásase a un frasco con tapa, tápase, se voltea varias veces e se etiqueta: NaOH 0,025 mol/dm 3 e a data) Material: Probetas de 10 cm 3 (1) e de 100 cm 3 (1), frasco con tapa e etiquetas. Si, doutra banda, supoñemos que os datos son máis precisos do que parecen, para preparar unha disolución de concentración 0,025 mol/dm 3, o material sería de máis precisión e o procedemento sería outro. Procedemento para concentración exacta: Cunha pipeta de 10 cm 3, aspirando cunha pera de goma ou un aspirador, ( nunca coa boca!), mídense 10 cm 3. Baléirase a pipeta nun matraz aforado de 100 cm 3 con auga ata a metade, e reénchese o matraz aforado con auga ata atoparse cerca da marca de aforamento. As últimas pingas engádense cun contagotas ata que a parte inferior do menisco estea á altura da liña de aforamento. Tápase o matraz aforado e se voltea varias veces para homoxeneizar. O contido pásase a un frasco e se etiqueta: 0,0250 mol/dm 3 e a data) Material: Pipeta graduada de 10 cm 3 con pera de goma ou aspirador (1), matraz aforado de 100 cm 3 (1), contagotas, 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 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)