centre de documentació i experimentació en...

____________________________________Centre de Documentació i Experimentació en ciències

Recursos del mar i de la terra 1 Química en context

RMT4

pàg.

Dels minerals als metalls

La història dels metalls. L’extracció de metalls a partir de minerals de la terra. La metal·lúrgia del ferro, del plom, del magnesi, del coure i de l’alumini. Els lantànids verds: noves aplicacions tecnològiques dels metalls.

Concepte d’oxidació i de reducció. Nombre d’oxidació.

Reaccions redox.

RMT4.1

(CC)

6 La conquesta dels metalls Concepte oxidació-reducció. Oxidant-reductor. Reaccions redox.

RMT4.2

(CC)

10 Què tenen en comú les reaccions d’extracció de metalls i les combustions?

Nombre d’oxidació.

RMT4.3

(CC)

13 Els forats més grans del món Aplicació dels conceptes d’oxidació-reducció i de les reaccions redox.

RMT4.4

(CC)

18 Els lantànids verds: metalls del mon tecnològic actual

Aplicació dels conceptes d’oxidació-reducció i de les reaccions redox.

RMT4.5

(TE)

20 Quina quantitat de ferro (II) hi ha en un comprimit?

Valoració redox.

RMT4.6

(TE)

23 Una reacció d’obtenció de coure. Reactiu limitant

Reacció redox.

RMT4.7

(TE)

25 Reaccions dels halògens Reacció redox. Oxidant-reductor.

RMT4.8 28 Síntesi-conceptes. Què he après?



RMT 4.1 La conquesta dels metalls pàg. 6

RMT 4.2 Què tenen en comú les reaccions d’extracció de metalls i les combustions? pàg. 10



RMT 4.3 Els forats més grans del món pàg. 13

RMT 4.4 Els lantànids verds: metalls del món tecnològic actual pàg. 18



RMT 4.5 Quina quantitat de ferro (II) hi ha en un comprimit? pàg. 20

RMT 4.6 Una reacció d’obtenció de coure. Reactiu limitant pàg. 23



RMT 4.7 La química dels halògens pàg. 25

RMT 4.8 Síntesi-conceptes. Què he après? pàg. 28



RMT 4.1 La conquesta dels metalls

- Els metalls a l’antiguitat. La metal·lúrgia del ferro i del plom -

Encara ara no sabem on ni quan es va començar a treballar els metalls. Malgrat tot estem segurs que els primers metalls que es van conèixer existien com a tals en estat nadiu: l’or, la plata i el

coure. Aquests metalls posseeixen excel·lents propietats mecàniques:

- són mal·leables: és a dir quan es colpegen amb un martell es van aprimant fins a donar làmines extraordinàriament fines.

- són dúctils: és a dir es poden estirar fins a fer-ne fils prims sense que es trenquin.

Sens dubte el picar en fred i després en calent els metalls fou una de les primeres tècniques emprades per treballar-los.

Per la seva raresa, i qualitats estètiques, els metalls es van emprar primer com a ornaments i joies (figura 1). Malgrat tot el seu ús quedava molt limitat i les eines de tall continuaven sent pedres i ossos ben esmolats. La humanitat va viure fins els anys 6000 abans J.C. a l’edat de pedra.

Llavors, es va produir un descobriment fonamental, els processos metal·lúrgics , els quals permetent l’extracció dels metalls a

partir dels minerals. Finalment entorn dels anys 1500 abans J.C. els metal·lúrgics que habitaven les regions d’Anatòlia (actualment Turquia) van descobrir com arribar a temperatures prou altes per reduir els minerals de ferro amb carbó (figura 2). Els minerals de ferro més abundants són òxids.

Els primers alts forns de la història se van construir al segle XV(figura 3) . En ells tenia lloc la combustió del carbó amb aire calent injectat a pressió convertia els òxids de ferro en unes masses esponjoses formades per grànuls de ferro i escòries

2 Fe2O3 + 3C 3 CO2 + 4 Fe

Observeu que el mineral de ferro, està format per ions Fe3+ i que en la reacció és transforma en el metall ferro, això s’indica

en forma d’una equació en la qual els ions ferro guanyen tres

electrons per passar a àtoms de ferro:

Fe3+ + 3 e- Fe.

Aquest procés s’anomena una reducció. Simultàniament a aquesta reducció, els àtoms de

carboni passen a combinar-se amb l’oxigen, formant CO2, es diu que el carboni s’ha oxidat.

També en la metal·lúrgia del plom, a partir de l’òxid de plom tenim el mateix procés:

2 PbO(s) + C(s) 2 Pb(s) + CO2(g)

Per una part hi ha una reducció dels ions Pb2+ a Pb i una oxidació del carboni a CO2

Les reaccions en les quals hi ha un bescanvi d’electrons, són reaccions d’oxidació-reducció.

Figura 2. Inicis de la metal·lúrgia.

Figura 3. Primers alts forns.



En principi es van anomenar reaccions d’oxidació aquelles reaccions en què una substància es combinava amb l’oxigen. L’oxidació del magnesi és un exemple:

Mg(s) + 21 O2(g) MgO(s)

Les reaccions d’oxidació poden anar acompanyades de despreniment d’energia en forma de

llum i calor.

Quan una reacció d’oxidació desprèn

grans quantitats d’energia rep el nom

de reacció de combustió (figura 4). En la unitat El futur del petroli vas estudiar les combustions dels hidrocarburs i altres combustibles.

El procés contrari a l’oxidació és la

reducció. Aquesta paraula té origen en la metal·lúrgia, on s’utilitzava aquest

terme per indicar que es reduïen grans quantitats de mineral a petites quantitats de metalls.

Com molts minerals eren òxids i aquests quan es transformaven en metall perdien oxigen, es va anomenar reducció a la disminució de l’oxigen en un compost.

Un exemple d’una reacció de reducció seria l’obtenció de magnesi a partir de la seva reducció

amb carboni. Aquesta reacció té lloc a temperatures molt altes.

2MgO(s) + C(s) 2Mg(s) + CO2(g)

En la reacció anterior, la reducció del magnesi implica una oxidació del carboni. Aquest fet fa pensar que sempre que hi hagi una reacció d’oxidació, es produirà simultàniament una reacció de reducció.

L’òxid de magnesi és un compost iònic:

Mg(s) + 21 O2(g) Mg2+ O2- (s)

Si mirem la reacció des del punt de vista de la formació dels ions, veurem que la podem desdoblar en dues semireaccions. Aquestes dues semireaccions es poden escriure de la següents forma:

Mg Mg2+ + 2e-

21 O2 + 2e- O2-

El magnesi perd dos electrons i l’oxigen en guanya dos. Així doncs, l’oxidació del magnesi

suposa pèrdua d’electrons.

2 MgO(s) + C(s) 2 Mg(s) + CO2(g)

reducció

oxidació

Figura 4. Les colles de diables usen la combustió del magnesi en les seves actuacions



Una altra forma més general de definir una reacció d’oxidació seria dir que és el procés mitjançant el qual una espècie química perd o dóna electrons.

Per altra banda, l’oxigen, és qui es redueix, en fer-ho guanya dos electrons de manera que de forma general direm que una reacció de reducció té lloc quan una espècie química guanya electrons.

Com ja hem dit abans el procés d’oxidació implica un procés de reducció simultani. És per això

que aquest tipus de reaccions s’anomenen de forma abreujada reaccions Redox (figura 5).

Figura 5. L’oxidació del magnesi implica la reducció de l’oxigen.

Aquesta manera d’interpretar aquests tipus de reaccions va permetre donar una explicació a

processos químics on no apareixia l’oxigen.

Per exemple l’obtenció de clorur de magnesi a partir de magnesi i clor també es un procés Redox.

Mg(s) + Cl2(g) MgCl2(s)

En aquest cas el magnesi s’oxida i ara és el clor el que es redueix.

Semireacció d’oxidació: Mg Mg2+ + 2e-

Semireacció de reducció: Cl2 + 2e- 2Cl-

Les reaccions redox són processos molt importants. Alguns exemples són l’obtenció de metalls,

el procés d’oxidació d’un metall i fins i tot, la respiració cel·lular que té lloc en el nostre cos,

tots ells són exemples d’aquest tipus de reaccions.

Oxidants i reductors

Tota reacció redox implica que una substància s’oxida i una altra es redueix.

Des del punt de vista de la substància que pateix el canvi, anomenem oxidant a l’ espècie que

origina o pot originar una oxidació. És a dir, l’oxidant és la substància que capta electrons.

Anomenem reductor a la substància que produeix o pot produir una reducció. És a dir, el reductor és la substància que cedeix electrons.

En la reacció anterior : Mg(s) + Cl2(g) MgCl2(s)

El clor és l’oxidant perquè capta electrons per tant ell es redueix: Cl2 + 2e- 2Cl-

Mentre que el magnesi és el reductor perquè cedeix electrons i per tant s’oxida: Mg Mg2+ + 2e-

Mg

O

Mg2+

O2-

2 e-

QUADRE RESUM Un agent oxidant capta electrons d’una altra substància que es

redueix A + 2e- 2A-

Un agent reductor cedeix electrons a una altra substància que s’oxida.

B B2+ + 2e-



A les darreres dècades del segle XIX les velles indústries que havien estat el motor de la primera revolució industrial van cedir el lideratge a altres sectors que van sorgir com a conseqüència dels nous progressos industrials i tècnics. El sector metal·lúrgic va tenir una nova embranzida gràcies a la posada en funcionament del convertidor de Bessemer (1865) (figura 6) que permetia l’elaboració de grans quantitats d’acer a

un baix preu. També es va aconseguir la producció industrial de nous metalls, com el níquel, que en aliatge amb l’acer donava

lloc a l’acer inoxidable, i l’alumini.

Exercicis i qüestions

1 Digueu si aquestes espècies químiques guanyen o perden electrons i a continuació, igualeu l’equació afegint electrons on calgui

a) Fe2+ Fe3+

b) I22I-

c) NaNa+

d) ½ O2 O2-

e) Pb4+ Pb2+

f) H2 2H+

g) Cu+ Cu2+

2 Per cada una de les reaccions anteriors, descriviu el procés com una oxidació o com una reducció.

3 Separeu cadascuna de les següents reaccions en dues semireaccions, la d’oxidació i la de

reducció, i igualeu-les:

a) Na(s) + ½ Cl2(g) NaCl(s)

b) S(s) + Fe(s) FeS(s)

c) NaF(s) Na(s) + ½ F2(g)

d) 4Fe(s) + 3O2(g) 2 Fe2O3 (s)

Figura 6. Convertidor Bessemer per a l’elaboració d’acer.



RMT 4.2 Què tenen en comú les reaccions d’extracció de metalls i les

combustions?

En les reaccions químiques d’oxidació-reducció de l’activitat 4.1 intervenen substàncies

iòniques (com l’òxid de ferro(III)) i substàncies elementals, com el carboni, i heu après a descomposar les reaccions globals i a escriure per separat les dues semireaccions.

En la unitat El futur del petroli es fa esment de l’hidrogen com a combustible i de reaccions de combustió, com per exemple la del metà.

Escriviu la reacció de combustió del metà? En què ens hauríem de fixar per saber si és una reacció oxidació-reducció? Creieu que és una reacció d’oxidació-reducció? Per què?

En cremar gas hidrogen en atmosfera d’oxigen 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l)

l’hidrogen es combina amb l’oxigen, però el producte obtingut, l’aigua, és una substància

molecular. Això vol dir que no podem separar la reacció en dues semireaccions que impliquin transferència d’electrons, com fèiem fins ara. El que hi ha, en aquestes reaccions és compartició dels electrons abans i després, però no transferència, ja que no hi intervenen compostos iònics.

Tanmateix, com que l’oxigen té més tendència que l’hidrogen a atreure els parells d’electrons

compartits, en ser més electronegatiu, aquests seran més a prop de l’oxigen que de l’àtom

d’hidrogen:

Per poder incloure aquests tipus de reaccions en les d’oxidació-reducció, cal ampliar les definicions d’oxidació i de reducció de la manera següent:

Una espècie química s’oxida quan pateix una pèrdua total o parcial d’electrons de valència

Una espècie química es redueix quan pateix una guany total o parcial d’electrons de valència

Així doncs considerem que l’hidrogen s’ha oxidat perquè l’electró que aporta a l’enllaç està més

lluny del nucli de l’àtom que quan el compartia amb un altre àtom d’hidrogen. Considerem que

l’oxigen s’ha reduït perquè els parells d’electrons que formen els enllaços O-H estan més a prop del nucli de l’àtom d’oxigen que ho estaven en l’enllaç O=O

Les reaccions de combustió de combustibles, com l’hidrogen són també d’oxidació-reducció.

Una manera d’identificar les reaccions redox: determinació dels estats o nombres d’oxidació

El nombre d’oxidació és un nombre que indica l’estat d’oxidació d’un àtom i és el nombre d’electrons que un àtom perd totalment o parcialment en formar-se un compost.

- El nombre d’oxidació d’un àtom en una substància simple és zero, ja que en no estar

combinat amb cap altra element no perd ni guanya electrons. En el cas de que es tracti d’un element molecular, com el dioxigen, O2 o el sofre, S8, o amb estructura gegant, com un metall o el carboni, tampoc hi ha pèrdua o guany d’electrons.

- En els ions monoatòmics, el nombre d’oxidació coincideix amb la seva càrrega.

H H + H H O+ Oxx

xx H xOx HH xOx H +



- En els compostos moleculars, el nombre d’oxidació d’un àtom es defineix com la

”càrrega hipotètica” que tindria l’àtom si els electrons de cada enllaç fossin atribuïts al

més electronegatiu. En aquest cas el nombre d’oxidació és un número purament formal

que no té el significat d’una càrrega iònica.

Per exemple: Quins són els nombres d’oxidació de l’hidrogen i de l’oxigen en l’aigua,

H2O? L’hidrogen en combinar-se amb l’oxigen, perd parcialment el control sobre el seu electró; així doncs, el seu nombre d’oxidació serà +1. L’oxigen, en ser més

electronegatiu que l’hidrogen, guanya el control parcial sobre els dos electrons que aporten els dos hidrògens a l’enllaç, per tant, l’oxigen té nombre d’oxidació -2. Evidentment en aquest cas, que els nombres d’oxidació siguin +1 per l’hidrogen i -2 per l’oxigen no vol pas dir que en la molècula d’aigua existeixin els ions O

2- ni H+

- El cas del fluor és particular, en ser l’element més electronegatiu de tots, el seu estat

d’oxidació és sempre -1.

- Com que els compostos no tenen cap càrrega, la suma dels nombres d’oxidació de tots

els elements que constitueixen el compost ha de ser zero.

- En el cas dels ions poliatòmics (NO3-, SO4

2-, MnO4-, etc.) la suma dels nombres

d’oxidació de tots els àtoms que constitueixen l’ió ha de ser igual a la càrrega de l’ió.

València i estat o nombre d’oxidació?

En aquestes unitats de química, haureu vist que la paraula “valència” només s’ha fet servir per

parlar dels electrons de la última capa o “capa de valència”.

El concepte de “valència d’un element” procedeix del segle XIX. Es va usar per indicar la capacitat d’un element de combinar-se amb àtoms d’hidrogen. Així l’oxigen es deia que té valència 2, perquè forma el compost H2O. I el carboni valència 4, per què forma el CH4

.

En aquests casos hi ha coincidència en els valors numèrics de les valències amb els nombres d’oxidació. Però com haureu vist en els exemples i exercicis anteriors, valència i nombre o estat

d’oxidació no són el mateix.

Exemples de càlcul de nombres d’oxidació

Resum de les regles per assignar els nombres d’oxidació - El nombre d’oxidació dels àtoms en qualsevol element lliure és zero - El nombre d’oxidació de qualsevol ió monoatòmic és igual a la seva càrrega - Alguns elements tenen, en la majoria dels compostos, nombres d’oxidació invariables. És el cas

de: Element Nombre d’oxidació F -1 O -2 (excepte en l’ió peròxid, O2

2-, que és de -1. Com en H2O2 i en OF2) H +1 (excepte en l’ió hidrur, que és de -1) Els halògens, Cl, Br i I -1 (excepte quan el Cl es combina amb O i F) (excepte quan el Br es combina amb el O, F i Cl) (excepte quan el I es combina amb O, F, Cl i Br) Els metalls alcalins +1 Els metalls alcalinoterris +2 S -2 (excepte quan està combinat amb O i amb els halògens)

- La suma de tots els nombres d’oxidació dels àtoms és igual a zero si és un compost o igual a la

càrrega de l’ió poliatòmic



Exemple 1: Quins són els nombres d’oxidació de cada un dels àtoms que formen el CO2?

Resposta: és un compost, la suma total ha de ser zero

L’oxigen és -2, per tant: 0=(-2)·2 + X; X = +4

El carboni en el CO2 té nombre d’oxidació +4

Exemple 2: Quin és el nombre d’oxidació de cada un dels àtoms que formen el H2SO4?


L’oxigen és -2, l’hidrogen +1, per tant: 0= (+1)·2 + (-2)·4 + X; X = +6

El sofre en el H2SO4 el té nombre d’oxidació +6

Exemple 3: Quin és el nombre d’oxidació de cada un dels àtoms que formen el H3PO4?


L’oxigen és -2, l’hidrogen +1, per tant 0= (+1)·3 + (-2)·4 + X; X = +5

El fòsfor en el H3PO4 té nombre d’oxidació +5

Exemple 4: Quin és el nombre d’oxidació de cada un dels àtoms que formen l’ió nitrat, NO3-?

Resposta: és un ió poliatòmic, la suma total ha de ser -1

L’oxigen és -2, per tant: -1 =(-2)·3 + X; X = +5

El nitrogen en l’ió té nombre d’oxidació +5

Exemple 5: Quin és el nombre d’oxidació de cada un dels àtoms que formen el metà, CH4?


L’hidrogen és +1, per tant: 0= (+1)·4 + X; X = -4

El carboni en el CH4 té nombre d’oxidació -4

Exercicis

1 Escriviu els nombres d’oxidació de cada un dels àtoms en els següents compostos:

a) Ag+ b) Br2 c)MgF2 d) MnO4- e) CO

f) SO42- g) K2S h) KMnO4 i) H2SO3 j) Cl2O7

k) Na2CrO4 l) P4 m) FeO n) K2Cr2O7 o) S4O62-

No us ha sorprès el valor del nombre d’oxidació del sofre en l’ió S4O62-?

2 Quin és el nombre d’oxidació del nitrogen en cada un dels següents ions o molècules?

NH3 N2H4 NH2OH N2 N2O NO NO2- NO2 NO3

-



RMT 4.3 Els forats més grans del món

Què en sabeu del coure i del seu procés d’obtenció a partir de la seva mena?

Actualment el coure ha esdevingut un material clau per a molts processos industrials fet que ha originat i diversos conflictes socials, la figura 1 intenta recollir les causes i conseqüències del problema.

Començarem aquesta activitat amb una cerca d’informació i l’elaboració d’una breu presentació

sobre els processos metal·lúrgics i químics en relació al coure. Podeu presentar l’informe en

unes diapositives amb imatges i comentaris breus per tal de poder-ho explicar als vostres companys.

La web http://lfl.es/cat/canal-media-mon-cobre.asp presenta una col·lecció de vídeos sobre el coure i la seva importància a nivell tecnològic i social.

Els forats més grans del món. Mines de coure a cel obert.

L’alumini, el ferro i el coure ens són absolutament imprescindibles. L’alumini és el metall més abundant de l’escorça terrestre, el ferro és el metall més abundant a la Terra. Els minerals que contenen aquests metalls es van formar simultàniament amb els minerals que contenen plata, plom, zinc, molibdè, tungstè, estany i altres metalls en els dipòsits hidrotermals. En altres paraules, es van formar a partir d'aigua calenta. L'aigua de les profunditats de la Terra es troba sota pressions enormement superiors a la pressió atmosfèrica. És com una olla de pressió gegant en la qual aquestes grans pressions eviten l'ebullició de l'aigua. Les altes temperatures afavoreixen la dissolució. Molts compostos insolubles en les condicions familiars del laboratori són solubles en les aigües profundes sobreescalfades fins el punt que aquests compostos poden arribar a molt altes concentracions.

Figura 1. El coure: el negoci més rendible.

http://lfl.es/cat/canal-media-mon-cobre.asp



La calcopirita CuFeS2, és el principal mineral de coure de les vetes hidrotermals. Quan les vetes són exposades a l'aire i a l'aigua de la superfície de la Terra, la calcopirita es transforma en

òxids, hidròxids i carbonats de coure i ferro. Exemples: Cu2O (cuprita), Cu2(OH)2CO3

(malaquita), CuO (tenorita) , Cu3(OH)2(CO3)2 (atzurita).

Cap a finals del segle XIX la demanda de coure es va disparar com a conseqüència de la necessitat de cables conductors i altres dispositius sorgits de la "era de l'electricitat". Els dipòsits de coure no eren suficientment rics per a atendre aquesta demanda pel que devien ser usats fins i tot els dipòsits amb només 0,5%-1% de riquesa. Una localització de tals dipòsits es va efectuar en el '”Bingham Canyon' als EE.UU , prop de Salt Lake City en l'estat de Utah (figura 2). L’altra es troba als deserts al nord de Xile: Chuquicamata. La mina té una forma el·líptica, amb

una superfície d'uns 8.000.000 m² i uns 1.250 metres de profunditat (figura 3).

Figura 2. Bigham Canyon, Utha, EEUU Figura 3. Chuquicamata, Calama, Xile

A Bigham Canyon, des de 1896 s'ha estat extraient coure d'aquell lloc (figura 2). A Chuquicamata, des de 1915 (figura 3). Des d'aleshores s'han tractat més de 5.000.000.000 tones de material a cada una de les mines. Ben segur que són entre els forats més grans de la superfície de la Terra.

El desenvolupament de la tècnica de flotació en escuma va fer possible separar la calcopirita de les roques i va convertir la mineria del coure en econòmicament rendible.

Pots consultar aquesta web per a obtenir més informació: http://www.es.ritchiewiki.com/wikies/index.php/Mina_Bingham_Canyon

Hi ha quatre etapes principals: extracció, concentració, fosa i refinament electrolític. Tot a una escala enorme.

Extracció

De la mina de Chuiquitamata, s’extreuen cada dia 450.000 tones de mineral transportades en 64

camions. Cada camió transporta 255 tones de mineral (figura 4). Els camions buiden la seva càrrega en una cinta transportadora de 4,8 km de llarg, que porta el mineral a l’etapa de

concentració.

http://www.es.ritchiewiki.com/wikies/index.php/Mina_Bingham_Canyon



Figura 4. Un dels camions de la mina de Chuquitamata. Cada roda té quasi 3 metres de diàmetre

Concentració

El primer pas és convertir els trossos de roca en una fina pols per mitjà d'una sèrie de molins trituradors. D'aquesta manera els grans de mineral de coure queden alliberats. La flotació en escuma separa posteriorment els grànuls de mineral de coure de la resta de la barreja. El treball que la flotació porta a terme consisteix a separar la valuosa calcopirita, el 0,5% de la roca original, del 99,5% restant, material sense valor.

En la flotació en escuma, una substància química, un “floculant”, s'afegeix a la barreja aigua-mineral unint-se a la superfície dels grans de calcopirita i proporcionant-los un recobriment d'hidrocarburs hidròfob. S'afegeix un detergent i s'insufla aire en la barreja originant-se l’escuma. Com resultant del recobriment hidròfob, els grans de calcopirita es concentren en l'escuma i poden ser recollits. Així el percentatge de coure augmenta de 0.5% a aproximadament 30% produint-se un material en el qual el coure és gairebé 60 vegades més concentrat que en el mineral extret. La figura 5 mostra l’etapa de la concentració.

Figura 5. Etapa de concentració.

La pasta de mineral de coure i aigua produïda en la flotació es bomba al forn de fusió; la resta s'evacua a una bassa de residus. Tals basses de residus necessiten una curosa manipulació per evitar catàstrofes causades per el trencament de les vores de les basses.

Fosa

L'obtenció de coure a partir del concentrat de calcopirita es realitza en el forn en una etapa simple. L'equació completa del procés és

8 CuFeS2 + 21 O2 8 Cu + 4 FeO + 2 Fe2O3 + 16 SO2

Els òxids de coure es combinen amb sílice SiO2, també afegida al forn, i formen l’escòria - una crosta de baixa densitat que sura en la superfície.

El coure que surt del forn conté encara un 1%-2% de sofre. Aquest sofre s'elimina com diòxid de sofre bombollejant aire a través del metall fos. El possible òxid de coure que es formi serà reduït amb metà. Finalment el coure es solidifica en forma d'ànodes llests per al refinament electrolític.

Trossos de roca que contenen calcopirita

pols fina es barreja amb aigua

floculant

aire + detergent

el floculant s'adhereix als grànuls de calcopirita

les bombolles d'aire, floten a la superfície, arrossegant els grànuls amb el floculant

1 2 3 4

5 6



Exercici i qüestions

1. Tal i com s’explica en el text, la calcopirita es transforma en òxids, hidròxids i carbonats de coure i ferro, com són: Cu2O (cuprita), Cu2(OH)2CO3 (malaquita), CuO (tenorita), Cu3(OH)2(CO3)2 (atzurita).

Calculeu el nombre d’oxidació del coure en cadascun d’aquests minerals.

2. Tal i com s’explica en el text, l'obtenció de coure a partir del concentrat de calcopirita es realitza en el forn en una etapa simple. L'equació completa del procés és

8 CuFeS2 + 21 O2 8 Cu + 4 FeO + 2 Fe2O3 + 16 SO2

Escriviu en el nombre d’oxidació del Cu, Fe, S, O en la reacció, expliqueu quines espècies químiques s’oxiden i quines es redueixen i argumenteu perquè es tracta d’una

reacció redox.

3. La mineria i el tractament dels minerals poden tenir associats riscos ambientals, alguns dels quals es troben en aquesta llista.

soroll residus sòlids pols i fum contaminació aquosa gasos tòxics

Construïu una taula amb una quadrícula de 3 x 5 i introduïu en ella els riscos associats amb cadascuna de les següents operacions : extracció, concentració i fusió.

4. Quines precaucions poden prendre les companyies mineres per tal de reduir o eliminar els efectes dels riscos assenyalats en la l’apartat anterior?

5. Aquest exercici et pot fer reflexionar sobre els residus produïts en Bingham Canyon cada dia.

La companyia processa 200 000 tones de roca d'una densitat mitjana de 2,5 tones per metre cúbic cada dia. La roca conté una mitjana de 0,5% de coure en massa.

a) Quin volum de roca s'extreu cada dia?

b) Quin volum aproximat de residu, es produeix diàriament?

c) Quina de les etapes - extracció, concentració i fusió - contribueix significativament a la producció de residus?

d) Un camp de futbol mesura aproximadament uns 10.000 m2. Suposa que s’omple de

runes fins una alçada de 2 m. Compara el volum de runes que omplirien el camp de futbol amb el volum de residus produït cada dia en Bigham Canyon.

6 La figura 6 mostra les mines a cel obert de bauxita a Gánt, Hongria. La bauxita és el mineral de l’alumini, un aglomerat en el que l’alumini es troba en forma de diversos òxids (d’alumini i altres metalls), entre ells la gibbosita Al (OH)3.

L’obtenció de l’alumini es realitza en dues

fases: A)l’extracció de l’alúmina a partir de la

bauxita (procés anomenat mètode Bayer) i

B) l’extracció de l’alumini a partir de l’alúmina

(per electròlisis). Figura 6. Mines de bauxita a Gánt, Hongria.



En la fase A, per separar l’hidròxid d’alumini d’altres impureses, es tritura de la bauxita i es

tracta amb una solució calenta d’hidròxid de sodi, de manera que té lloc la reacció:

Al(OH)3 + Na+ + OH- → Al(OH)4- + Na+

Mitjançant filtració se separen les impureses i la solució de filtrat es refreda i es recristal·litza l’hidròxid d’alumini.

L’hidròxid d’alumini es calcina a temperatures properes als 1000 °C i es forma l’alúmina

(Al2O3).

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

a. Expliqueu de manera raonada si les dues reaccions anteriors corresponen a processos d’oxidació-reducció.

b. La reacció d’obtenció d’alumini a partir de l’alúmina, és una reacció redox? Per què?

c. Per saber-ne més, podeu preparar un informe sobre l’obtenció de l’alumini a partir dels minerals i els possibles riscos que comporten els processos. Podeu presentar l’informe

en unes diapositives amb imatges i comentaris breus. Les imatges han d’ajudar-vos per fer els vostres comentaris com si presentéssiu una conferència a un públic entès.

Cal identificar les reaccions redox implicades en el procés, i els compostos que actuen com a oxidants i com a reductors.

Us pot ajudar en la comprensió del processos extractius explicats la informació del vídeo que podeu trobar a https://tv.upc.edu/continguts/Fang-toxic-corrosiu i que també utilitzareu en l’activitat RMT 5.3

https://tv.upc.edu/continguts/Fang-toxic-corrosiu



RMT 4 .4 Els lantànids verds: metalls del mon tecnològic actual

Ni plata, ni or, ni platí. Els metalls més cobejats al món hipertecnològic del segle XXI són els lantànids verds.

Figura 1. Molts aparells electrònics com ara els mòbils contenen terres rares.

Figura 2. Cotxe híbrid amb tecnologia que utilitza elements de les terres rares.

Es tracta d’una vintena d’elements utilitzats en la producció d’aparells electrònics, presents als

telèfons mòbils o MP3 (figura 1). També són útils en l’automoció experimental, sobretot en

vehicles híbrids i elèctrics (figura 2), tot i que hi ha qui considera que ni tan sols la Xina podrà satisfer la demanda creada pel creixement del sector. La indústria militar també fa ús d’aquests

materials, com a components essencials dels sistemes de guiatge de míssils. Per si no n’hi

hagués prou, aquests minerals escassegen, cosa que es pot deduir de la denominació del seu propi grup: “terres rares”. La figura 3 mostra la situació i percentatge de reserves de terres rares.

Figura 3. Situació i percentatge dels jaciments de terres rares.

http://autos.globaltimes.cn/china/2009-09/464783.html

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/



Posseir matèries primeres clau sempre ha servit d’arma geopolítica, però potser en aquest cas la

situació és extraordinària. El 95% de les reserves de lantànids es troba a la Xina. Ja fa 15 anys que el gegant asiàtic va decidir invertir molts diners en l’extracció d’uns minerals pels quals

ningú s’hagués arriscat. Una visió de futur a llarg termini i el poder econòmic d’una nació en auge ho van fer possible. Que serveixi com a exemple que països com els Estats Units o el Japó importen de la Xina el 90% d’aquests materials.

Segons el govern xinès, avui la demanda de terres rares ronda les 130.000 tones, mentre que només la Xina ja en va produir l’any passat 144.000. Ara es pretén limitar aquesta producció a 118.000, de manera que sigui suficient, però no excessiva, per al mercat.

Originàriament, els elements lantànids s’anomenaren terres rares perquè se les trobava com una

barreja d’òxids, que antigament s’anomenaven cals o terres. Però, no són elements escassos, ja que existeixen grans dipòsits en Escandinàvia, Índia, Rússia, EUA, Austràlia i Xina coneixent-se un gran nombre de dipòsits més petits, distribuïts en molts altres llocs. Els dipòsits estan formats per un gran nombre de minerals, essent un dels més importants la monacita que es troba generalment en forma d’arena obscura, pesada i de

composició variable.

Moltes de les terres rares no ho són pas de rares, reben aquest nom perquè és difícil aïllar-les. El mètode d’extracció amb solvents emprat

actualment per separar terres rares es basa en les lleugeres diferències de solubilitat que tenen els compostos de terres rares en dos líquids immiscibles (normalment una fase aquosa i una altra d’orgànica).

En els webs següents, trobareu informació sobre aquest grup d’elements, les “ terres rares”

http://www.elperiodico.cat/ca/noticias/ciencia-i-tecnologia/20101220/falta-minerals-oblidats-hipoteca-les-noves-tecnologies/630899.shtml; http://revista.iesandreusempere.org/?p=317

Feu la recerca corresponent i elaboreu :

Un gràfic comparatiu dels preus dels metalls utilitzats en les noves tecnologies de la comunicació.

Un quadre comparatiu de: països productors, minerals d’origen, utilitats tecnològiques i problemes socioambientals relacionats.

Exercicis i qüestions

1. Al web http://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/tierras-raras podeu trobar més informació sobre les aplicacions de les terres rares i alguns dels seus compostos, com per exemple: Gd2O2S (oxisulfur de gadolini), La2O2S (oxisulfur de lantà), LaOBr (oxibromur de lantà).

Quin és el nombre d’oxidació del gadolini i del lantà en aquests compostos?

2. El gadolini es pot obtenir per reacció del fluorur de gadolini (GdF3) amb calci.

Quin canvi en el nombre de reducció experimenta el gadolini en aquesta reacció? Quin reactiu s’oxida i quin es redueix? Quin és l’oxidant i quin el reductor?

3. El lantà, com altres terres rares es troba a la natura formant compostos a causa de la seva

reactivitat química. Es pot obtenir per reacció del fluorur de lantà anhidre amb calci. 2LaF3 + 3Ca → 3CaF2 + 2La

La reacció anterior és una reacció redox? Per què?

Figura 4. Procés d’aïllament o separació de les terres rares.

http://www.elperiodico.cat/ca/noticias/ciencia-i-tecnologia/20101220/falta-minerals-oblidats-hipoteca-les-noves-tecnologies/630899.shtml

http://www.elperiodico.cat/ca/noticias/ciencia-i-tecnologia/20101220/falta-minerals-oblidats-hipoteca-les-noves-tecnologies/630899.shtml

http://revista.iesandreusempere.org/?p=317

http://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/tierras-raras



RMT 4.5 Quina quantitat de ferro (II) hi ha en un comprimit?

Objectiu

Determinar el percentatge de ferro que conté un comprimit de ferro per al tractament i la prevenció de la deficiència de ferro i l'anèmia ferropènica.

Introducció

La tècnica que farem servir és la valoració, aprofitant que els ions Fe2+ reaccionen amb els ions permanganat MnO4

- en medi àcid.

Una valoració és un mètode quantitatiu d'anàlisi que es pot usar quan dues solucions reaccionen entre elles. Una determinació quantitativa té com a finalitat respondre a preguntes com "quina quantitat de... hi ha en...?"

Una solució de la qual desconeixem la concentració del solut (podria ser, per exemple, la solució d'un fàrmac amb una certa quantitat de ferro) es col·loca en un matràs erlenmeyer. Una altra solució, de la qual sí que coneixem la concentració del solut, es col·loca en una bureta. En deixar caure el líquid de la bureta sobre el líquid del matràs erlenmeyer, es produeix la reacció química, que en les valoracions implica un canvi de color, ja sigui perquè es forma una nova substància de color diferent, o be perquè una substància afegida anomenada indicador, canvia de color.

La solució de permanganat de potassi (color violat), de la qual coneixem la seva concentració, es col·loca en la bureta. La solució que conté el ferro, en forma d'ions Fe 2+(aq) (color verd clar), de la qual desconeixem la concentració, es posa en el matràs erlenmeyer. La reacció química que es produeix en mesclar les dues solucions és: 5 Fe2+(aq) + MnO4

-(aq) + 8 H+(aq) 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l) verd clar violat groc incolor solució solució de de sulfat permanganat de potassi de ferro (II) Observeu que el color violat de la solució de permanganat desapareix quan reacciona amb els ions Fe2+. Això ens proporciona un mètode visual per saber quan s'ha acabat la valoració, ja que un cop hagin reaccionat tots els ions de Fe2+, una gota més de la solució de permanganat farà que la mescla de l'erlenmeyer es torni de color violat. Material i reactius Vas de precipitats Matràs aforat 250 mL Embut Bureta Pipeta i succionador Morter

Pastilles de Fe2+

Àcid sulfúric 1M KMnO4 0,02 M

Procediment

Muntatge i execució de l'experiència 1 Peseu un comprimit. Llegiu el que diu l'envàs sobre el seu contingut. Preneu nota també de: - la marca i el laboratori que fabrica el fàrmac. - la massa de ferro que conté segons el fabricant.



2 Els comprimits que analitzareu van recoberts d'un colorant vermell soluble en aigua. El color pot interferir en la valoració i per això, cal que elimineu el colorant fregant els comprimits amb els dits i força aigua de l'aixeta.

3 Poseu tres comprimits en un vas de precipitats amb uns 100 mL d’aigua destil·lada i afegiu 25 mL de solució d’àcid sulfúric 1 M. Escalfeu l’aigua fins que bulli i es dissolgui tota la pastilla.

(hi ha parts de la pastilla de ferro que són insolubles, però això no afecta a aquesta valoració).

4 Deixeu refredar el vas. Amb ajut de l'embut, transferiu el líquid a un matràs aforat de 250 cm3. Esbaldiu dues vegades el vas de precipitats i la vareta, per assegurar-vos que tot el ferro que havia en la pols de les pastilles està ara dins el matràs aforat.

5 Arraseu el matràs aforat amb aigua destil·lada. Tapeu i homogeneïtzeu la solució capgirant el matràs.

6 Amb la pipeta i el succionador, transvaseu 25 cm3 de la solució al matràs erlenmeyer.

7 Ompliu la bureta amb la solució de permanganat de potassi arraseu-la al zero.

bureta mal omplerta: queda una bombolla d'aire bureta ben omplerta 8 Valoreu els 25 cm3 de la solució de Fe2+ dels comprimits. Repetiu la valoració les vegades necessàries fins que dues de les lectures del volum gastat de la bureta siguin coincidents o difereixin només en 0,1 cm3.

Conclusions

Anàlisi de les dades Feu-vos un esquema de càlcul per trobar:

a) La quantitat (mols) de MnO4- que han reaccionat amb els 25 cm3 de la solució de Fe2+. Per

fer-ho heu de tenir en compte que 1 L de la solució d’ions permanganat conté 0,02 mols.

b) La quantitat de Fe2+ que hi havia en els 25 cm3 del matràs erlenmeyer (per fer-ho heu de tenir en compte que 1 mol d’ions permanganat equival a 5 mols d’ions Fe

2+).

c) La quantitat de Fe2+ en els comprimits que heu posat a l’inici.

d) La massa de Fe2+ en un comprimit.

50

40

30

20

10

0



Qüestionari

1 Compareu els vostres càlculs amb el valor indicat pel fabricant. Coincideixen els valors? Podeu donar alguna raó per explicar aquesta diferència, si n'hi ha cap?

2 Compareu el vostre resultat amb dels altres companys. Tots heu seguit el mateix procediment, per tant tots hauríeu d'haver obtingut el mateix resultat. És així? Expliqueu segons el vostre parer, perquè hi ha diferències, si és que n'hi ha cap.

3 A continuació es descriuen quatre accions en el procediment que podrien portar a errors sobre el valor del percentatge de ferro. Indiqueu si implicarien un valor més alt o més baix que el valor real:

I La bureta contenia una mica d'aigua destil·lada quan s'ha omplert amb la solució de permanganat de potassi.

II S'ha deixat una bombolla d'aire en la punta de la bureta. III L'erlenmeyer conté aigua destil·lada abans d'abocar-hi la solució dels comprimits. IV No hem tret el colorant vermell dels comprimits.

Informe L’informe que heu de presentar ha de tenir:

Introducció: què és una valoració. Objectiu de l’experiment: Procediment: en forma d’un esquema de treball, no heu de copiar el text de les instruccions Resultats obtinguts i observacions personals: en forma de taula de dades Conclusions: seguint el que diu a “anàlisi de les dades” Qüestions:



RMT 4.6 Una reacció d’obtenció de coure. Reactiu limitant En aquesta activitat pràctica, fareu reaccionar l’alumini amb els ions coure (II), variant les

quantitats de cada un dels reactius. Es tracta d’observar en quins casos la reacció es fa sense

que sobri cap dels reactius i en quins casos hi ha un reactiu que està en excés.

Introducció

En qualsevol reacció química, els reactius han d’estar en una determinada proporció. Quan no ho estant, un dels reactius està en excés i l’altra, s’anomena el “ reactiu limitant” Material i reactius

Vasos de precipitats de 100 cm3 (4) (o qualsevol recipient de vidre) Balança (sensibilitat 0,01 g) Ulleres de seguretat

Paper d’alumini Solució de clorur de coure 1,0 mol·dm -3

Procediment

1. Mesureu una longitud de paper d’alumini d’ 1,00 m. Sense arrugar-lo massa, determineu la seva massa amb la balança. Això ens permetrà calcular quina és la massa d’un tros

qualsevol d’aquest paper d’alumini i ens estalviarà fer moltes pesades.

2. Prepareu quatre vasos de precipitats (o qualsevol recipient de vidre) amb els següents volums de solució de CuCl2(aq):

3. Retalleu trossos de paper d’alumini de manera que les masses siguin: 4. Completeu ara el quadre següent: mL de solució 1,0 mol·dm3 d’ions

Cu2+

massa d’Al (g) mols ions Cu2+ mols Al proporció Cu2+ : Al

30 0,81 20 0,27 30 0,54 20 0,81

Poseu-vos les ulleres de seguretat. Eviteu respirar els fums que es desprenen en la reacció.

0,81 g 0,81 g0,27 g 0,54 g

30 cm3 30 cm320 cm3 20 cm3

A B C D



Què passarà en barrejar els dos reactius?

1- La reacció entre els ions Cu2+ i l’alumini es una reacció d’oxidació-reducció. L’alumini

redueix el Cu2+ a metall coure en presència dels ions clorur, i s’oxida a Al3+. Escriviu

l’equació de la reacció.

2- D’acord amb l’equació i segons les proporcions de la taula que heu omplert, en quin o quins casos la reacció serà completa i no sobrarà cap dels reactius? En quin o quins casos sobrarà algun dels reactius i serà llavors el reactiu limitant?

Comprovació de les prediccions. Observació de la reacció

Talleu en retalls petits cada un dels trossos de paper d’alumini. Llenceu els retalls dins de cada un dels corresponents vasos amb les solucions d’ions Cu

2+ i observeu les reaccions. Descriviu tot el que observeu.

Conclusions

Compareu les vostres prediccions amb el que heu observat:

a) En quin o quins dels recipients hi ha hagut una reacció completa?

b) En quin o quins recipients ha sobrat algun dels dos reactius? Quin és el reactiu limitant en cada cas?

Llenceu els residus al contenidor corresponent.

Ajuda: Si han reaccionat tots els ions Cu2+, la solució queda incolora.



RMT 4.7 La química dels halògens

En aquesta activitat realitzareu algunes reaccions d’oxidació-reducció entre els halògens i els ions halur i haureu d’identificar l’aspecte dels halògens sense dissoldre (figura 1) i dissolts en algun solvent. Això us ajudarà a entendre el què passa en les aquestes reaccions i a poder decidir les substàncies que hi intervenen es comporten com a oxidants o reductors.

L’home obté, a partir de recursos naturals, substàncies que utilitza amb alguna finalitat. Un

d’aquests exemples és la obtenció de metalls a partir dels minerals. Un altre exemple és la

obtenció de brom a partir del bromur que hi ha a l’aigua de mar. - Què creieu que tenen en comú aquestes dues transformacions? Per què? - En la seva reacció per obtenir metalls i brom, respectivament, experimenten el mateix procés els ions del metall del mineral que el brom de l’aigua de mar? El brom Br2 actualment és un important article industrial que es manufactura a gran escala. La seva aplicació més important és la producció d’ignífugs. S'usa també en la purificació d'aigua i

en la manufactura de colorants i productes agrícoles. Són oxidants o reductors els halògens? Quins ho són amb major grau? En quines substàncies es transformen quan es redueixen?

Material Productes

Plantilla per reaccions a microescala

Comptagotes

Solució de brom

Solució de clor

Solució de iode

Hexà

o Oli Johnson

Solució de clorur de potassi

Solució de iodur de potassi

Solució de bromur de potassi

Solució de nitrat de plata

Porteu ulleres de seguretat

Figura 1. Aspecte del clor, brom i iode respectivament.



1. Aspecte i solubilitat dels halògens Observeu els flascons amb les solucions dels halògens en aigua i en hexà. Preneu nota en la taula 1. Cl2 Br2 I2 Estat a temperatura ambient (298 K)

Gas Líquid Sòlid

Color en solució aquosa

Color en solució d’hexà o Oli Johnson

Taula 1. Coloracions observades en solució aquosa i en solució d’hexà o en Oli Johnson .

2. Reaccions d’oxidació-reducció entre els halògens i els ions halur

Per fer aquestes reaccions treballareu sobre un full de plàstic transparent situat sobre la plantilla 1 que trobareu al full següent. Utilitzareu quantitats de reactius a microescala.

Completeu la taula 2 indicant, en les caselles corresponents, el color que apareix quan mescleu una o dues gotes de cada solució.

Afegiu després una gota d’hexà o d’oli Johnson i torneu a anotar el color que observeu i repetiu les reaccions fins a estar segurs dels resultats obtinguts.

Cl2 Br2 I2

Cl-(aq)

Br-(aq)

I-(aq)

Taula 2. Coloracions observades abans i després d’afegir l’hexà o l’oli Jonhson.

Tenint en compte les vostres observacions, escriviu, en cada cas, les reaccions que s’han

produït.

Escriviu les vostres conclusions i ordeneu els halògens per ordre creixent de caràcter oxidant.

3. Reaccions dels halurs amb l’ió plata

Feu servir la plantilla 2 per a les reaccions a microescala i completeu la taula 3. Preneu nota en les caselles corresponents del color que apareix, quan mescleu una o dues gotes de cada solució.

Escriviu les corresponents reaccions que s’han produït.

Cl-(aq) Br-(aq) I-(aq)

Ag+

Taula 3. Coloracions observades quan es mesclen una o dues gotes de cada solució.

Tenint en compte les vostres observacions, escriviu, en cada cas, les reaccions que s’han

produït.

Escriviu les vostres conclusions.



PLANTILLA 1 Reaccions d’oxidació-reducció entre els halògens i els ions halur

Cl2 Br2 I2

Cl-(aq)

Br-(aq)

I-(aq)

PLANTILLA 2 Reaccions dels halurs amb l’ió plata

Cl-(aq) Br-(aq) I-(aq)

Ag+



RMT 4.8 Síntesi-Conceptes. Què he après? En aquesta activitat trobareu una llista amb els punts fonamentals que convé que tingueu recollits en els vostres apunts i unes qüestions per comprovar els vostres coneixements de química. Assegureu-vos que els vostres apunts recullen els punts següents. Recordeu que haureu de consultar moltes vegades alguns d’aquests punts en estudiar unitats posteriors. • L’estructura i la composició dels compostos iònics • El significat dels conceptes: solubilitat i concentració • Les diferents maneres de calcular la concentració d’una solució i la manera de preparar una

solució • La representació de les reaccions de precipitació • El procés d’osmosi i la seva importància • Representació de les reaccions redox mitjançant semi-equacions o mitjançant l’equació global • Com assignar els estats d’oxidació per decidir l’element que ha estat oxidat i el que ha estat

reduït en una reacció redox • Les propietats dels halògens i la seva reactivitat relativa • Una idea de la importància econòmica i de les implicacions mediambientals de l’obtenció dels

metalls a partir dels minerals Exercicis i qüestions

1- Identifiqueu entre les reaccions químiques següents les que són redox i indiqueu l’element que s’oxida i el que es redueix.

a. 2 CuO(s) + C(s) → 2 Cu (s) + CO2(g) b. HCl + NH3 → NH4

+ + Cl- c. 3 ClO-

(aq) → ClO3-(aq) + 2 Cl-(aq)

d. Ca(OH)2(aq) + 2 HBr(aq) → CaBr2(aq) + 2 H2O(l) e. CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + Cu(OH)2(s) f. CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) g. NH4

+ + CO32-

→ NH3 + HCO3-

h. Mg(s) + 2 H+(aq) → Mg

2+(aq) + H2(g)

Identifiqueu també les que siguin de precipitació i indiqueu quins són els ions que reaccionen i quins els ions espectadors.

2. En cada una de les reaccions següents, determineu els estats d’oxidació dels àtoms i a

continuació indiqueu quin s’oxida i quin es redueix.

a. 2 Fe(s) + 3 Cl2(g) 2 FeCl3(s) b. H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g) c. 2 F2(g) + 2 H2O(l) 4 HF(g) + O2(g) d. Cl2(g) + 2OH-(aq) Cl-(aq) + ClO-(aq) + H2O(l) e. 8I-(aq) + 8 H+(aq) + H2SO4(l) 4 I2((aq) + H2S(g) + 4H2O(l) f. 4 HCl(aq) + MnO2(s) Cl2(g) + MnCl2(aq) + 2H2O(l) g. 10 HNO3(aq) + 4 Zn (s) 4 Zn(NO3)2(aq) + NH4NO3(aq) + 3 H2O(l) h. K2Cr2O7(aq) + 5 H2SO4(aq) + 3 H2S(g) Cr2(SO4)3(aq) + 2 KHSO4(aq) + 3 S(s)

+ 7H2O(l)



3. Entre les següents reaccions indiqueu aquella en la qual l'àcid sulfúric actua com a oxidant:

a. H2SO4 + CaO CaSO4 + H2O

b. 2 H2SO4 + K2CO3 2 KHSO4 + CO2 + H2O

c. H2SO4 + NaNO3 NaHSO4 + HNO3

d. 2 H2SO4 + C CO2 + 2 SO2 + 2 H2O

e. H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O

4. Copieu el següent mapa conceptual i completeu-lo amb les paraules que falten:

UN OXIDANT Reacció de REDUCCIÓ Nombre d'oxidació Reacció d’ OXIDACIÓ

UN REDUCTOR Oxigen electrons



5. En la fabricació de brom a partir de solució concentrada de bromur de magnesi es fa servir una solució 3,0 mol dm-3 d’aquesta sal, que reacciona amb clor gasós.

a. Escriviu l’equació de la reacció d’obtenció de brom a partir del bromur de

magnesi.

b. Calculeu la massa de clor que ha de reaccionar amb un volum de 5 m3 de la solució concentrada de bromur de magnesi.

c. Quin volum ocuparia aquesta massa de gas clor en condicions normals?

d. Quina massa de brom pot obtenir-se a partir dels 5 m3 de la solució de bromur de magnesi? Resp. b)1065 kg; b) 340,5 dm3; c) 2400 kg

6. El lleixiu és una solució aquosa que conté hipoclorit de sodi, NaClO i clorur de sodi. Totes dues substàncies són iòniques.

a. El lleixiu serà conductor del corrent o no ho serà?. Expliqueu la resposta.

b. Si afegim un àcid, com el HCl, al lleixiu, es desprèn gas clor. La reacció és:

NaClO(aq) + 2 HCl(aq) Cl2(g) + NaCl(aq) + H2O(l)

Quina massa de gas clor es desprèn quan usem 25 cm3 de solució 2,0 mol·dm -3 d'àcid?

c. Mostreu que la reacció anterior és d’oxidació-reducció. Resp. b) 1775 g

7. El coure és un dels metalls més necessaris actualment. La mina El Teniente a Xile és una de les de més producció de coure del món.

Les roques, un cop triturades i polvoritzades passen per un procés anomenat "flotació en escuma", després mitjançant uns forns, s'obté el metall coure. Amb una part dels gasos que es formen en la fosa es produeix àcid sulfúric, que es fa servir a la mateixa planta.

a. Expliqueu en què consisteix el procés de "flotació en escuma".

b. La reacció química en els forns és: CuS(s) + O2(s) Cu(s) + SO2(g). Comproveu que és una reacció redox, indicant els corresponents estats d’oxidació en

cada un dels compostos.

.

centre de documentació i experimentació en...

Documents