u.0 revisiÓ dels cÀlculs estequiomÈtrics 0... · sulfà), clorur de cobalt (iii), hidrogensulfur...

0.1

U.0 REVISIÓ DELS CÀLCULS ESTEQUIOMÈTRICS

Comencem aquest curs de química de nivell pre-universitari amb una breu revisió dels principals aspectes en què es fonamenta la teoria atomicomolecular de la matèria, la primera de les grans teories al voltant de l'estructura i reactivitat de les substàncies químiques. Ací revisarem les hipòtesis segons les quals la matèria està formada per àtoms i molècules i les conseqüències que aquest model de comportament tingué en la interpretació dels canvis quantitatius de les reaccions químiques. Revisarem l'important concepte de quantitat de substància i de la seua unitat, el mol, necessària per al còmput de grans quantitats de partícules petites i veurem algunes de les múltiples aplicacions als càlculs estequiomètrics que permet el seu ús correcte. Al capdavall desenvoluparem els punts següents:

1. La química, ciència experimental 2. Càlculs bàsics amb la quantitat de substància 3. Determinació de fórmules empíriques i moleculars 4. Càlculs amb concentracions de dissolucions 5. Càlculs estequiomètrics en les reaccions químiques 6. Activitats complementàries

BIBLIOGRAFIA BÀSICA

ASIMOV, Isaac. Breve historia de la química Alianza Editorial. El Libro de Bolsillo: Núm. 580. Madrid. 1975.

BELTRÁN, J. et al. Física y química 3 Editorial Anaya. Madrid. 1982. Cap. 20, pàg. 439-453.

CENTELLAS, F. et al. Fonaments d'estructura atòmica i de l'enllaç químic Barcanova. Universitat de Barcelona. 1992. Cap. 1.

MAHAN, B. Química. Curso universitario Fondo Educativo Interamericano. Bogotá. 1977. Cap. 1, pàg. 1-31.

PETRUCCI, R. et al. Química general Pearson Prentice Hall. 8a Ed. Madrid. 2003. Caps. 1 i 4.

Presentacions José Ángel Hernàndez (IES Badalona VII):

http://www.slideshare.net/joseangelb7/reaccions-quimiques-1-presentation


0.2

REVISIÓ DE LA FORMULACIÓ INORGÀNICA

R.1 Anomeneu els ions següents:

a) H+ Fe2+ Na+ NH4+ H3O+ PH4

+ Cu+

b) H- F- S2- NO3- SO3

2- H2PO4- CN- MnO4

-

R.2 Anomeneu els compostos següents:

Cl2O7 PbH4 BiH3 CuO FeCl3 H2CrO4 H2SO3 NaHS

Ca3(PO4)2 K2CO3 Zn(OH)2 In(OH)3 CaSO4·2H2O ClF3 ICl5

Na2O2 SeO3 NH3 PtO2 LiOH HClO3 KMnO4 K2Cr2O7 H3PO4 Na2CO3·10H2O HF(aq) HCl CdH2

R.3 Formuleu les espècies següents:

Ió carbonat, ió sulfit, hipoclorit de calci, carbonat de ferro (II), sulfur d'alumini, hidròxid de mercuri (II), àcid clòric, silicat de calci, bromur d'argent, òxid de liti, carbur de calci, fosfat de ferro (III), òxid de silici, trifluorur de bor, àcid clorós, hidròxid de cesi, peròxid d'argent, òxid de zinc, pentaòxid de diiode, monòxid de carboni, àcid sulfurós, àcid hipoiodós, nitrit de crom (III), sulfat de coure (II) pentahidratat, clorur d'estany (II) dihidratat, arsina (o arsà), àcid sulfhídric (o sulfà), clorur de cobalt (III), hidrogensulfur de manganès (II), bromur d'amoni, triòxid de diarsènic.

R.4 Anomeneu les espècies següents:

K2CrO4 BaSO4 N2 BrO3- O2

2- Na3AsO4 Cd(OH)2 SnO Br2O5

H2SeO3 Au3+ N3- GaAs SbH3 AlCl3 SiC AlN NO2- KCl

Hg2Cl2 O3 H2O2 He HS- KH CaCO3 H2SO3 NO2 NaF

PO43- N2O4

(Solucions a la pàgina 0.14)


0.3

1. LA QUÍMICA, CIÈNCIA EXPERIMENTAL

La química és una ciència experimental que s'ocupa bàsicament de la comprensió de les propietats la matèria, si considerem un cert nivell d'organització: el nivell atomicomolecular. Per detallar-ho més, si vulguérem donar una definició explicativa dels seus objectius i metodologia podríem dir que:

la química és la ciència que estudia l'estructura de la matèria a nivell atomicomolecular, les transformacions que aquesta estructura pot sofrir i l'energia transferida per a produir-les, tot tractant d'establir-ne les lleis bàsiques, mitjançant les estratègies que caracteritzen la investigació científica.

A.1 Comenteu la definició proposada i expliciteu-ne les possibles limitacions.

A.2 Reviseu quines són les principals teories que fonamenten els coneixements de química vistos en cursos anteriors.

A.3 Esmenteu algunes aplicacions que conegueu de la química.

La teor ia atomicomolecu lar de la matèr ia

L'origen del desenvolupament de la química –que com a activitat pròpiament científica és relativament moderna– podem situar-lo al voltant de la construcció de la teoria atòmica de la matèria, tasca que va ocupar la major part del treball dels físics i químics durant el segle XIX i principis del XX. Tot i això, el problema bàsic que es volia resoldre ja preocupava els antics filòsofs grecs com Demòcrit, Leucip o Aristòtil.

Es tractava d'aclarir si la matèria és contínua o discontínua, és a dir, si podem dividir-la indefinidament o bé trobarem algun obstacle a la divisibilitat. Vegem aquest exemple. El carbó actiu es presenta en forma de partícules petitíssimes d'unes pólvores negres i està format pràcticament per l'element carboni. Si admetem la continuïtat de la matèria, tal com feien els aristotèlics, un bri de pols de carbó actiu sempre podria dividir-se en granets més menuts que conservarien les propietats de l'original, fins a cert punt. El mateix raonament podríem fer per als granets de pols groga del sofre en flor. Així, mai no trobaríem la manera d'explicar la gran diferència de propietats entre el carboni i el sofre.

Tanmateix, si la matèria és discontínua, en dividir finament el carbó actiu o el sofre tard o d'hora haurem d'arribar a una última partícula indivisible i distinta per a cada element, que permetrà explicar les diferències entre el carboni i el sofre. Les partícules de carboni podrien tenir algunes propietats diferents de les partícules de sofre, com ara la massa, la grandària o la capacitat de combinar-se i formar estructures diferents. Aquestes idees ja foren defensades a la Grècia clàssica per Leucip i Demòcrit d'Abdera, que anomenaren les partícules últimes ÀTOMS (del grec ατοµος = indivisible) nom amb què encara avui les coneixem tot i haver canviat prou la manera com les entenem i descrivim.

Demòcrit Leucip Aristòtil


0.4

El model cinètic, o teoria cineticomolecular, estudiat en cursos anteriors, dóna compte del comportament de la matèria en els tres estats habituals i és especialment clarificador per explicar les lleis dels gasos ideals. Aquest model suggereix l'existència de partícules en la constitució de la matèria. Tanmateix, les proves fonamentals en què es basà l'anglès John Dalton (1766-1844) per a elaborar la seua hipòtesi d'àtom les aportaren les lleis de les combinacions entre substàncies, establertes gràcies a la tasca -entre d'altres- dels químics francesos Antoine Lavoisier (1743-1794), que va introduir l'ús sistemàtic de la balança al laboratori de química, i Joseph Louis Proust (1754-1826), que treballà molts anys a Espanya.

John Dalton Amedeo Avogadro

El desenvolupament d'aquesta teoria portà a establir els càlculs fonamentals que permeteren aprofundir en la composició i estructura de les substàncies i del concepte d'àtom es passà al de molècula, proposat per Amedeo Avogadro (1776-1856), i finalment als càlculs amb la quantitat de substància mitjançant la unitat anomenada mol. Aquesta magnitud permet simplificar els càlculs de proporcions i establir fàcilment les fórmules empíriques de les substàncies, primer pas per establir-ne l'estructura química. Revisarem tot seguit com es fan aquests càlculs, especialment quan hi ha implicats reactius en estat gasós o dissolucions.

2. CÀLCULS BÀSICS AMB LA QUANTITAT DE SUBSTÀNCIA

Tal com hem suggerit, el desenvolupament de la teoria atomicomolecular de la matèria, a partir de les hipòtesis de Dalton i d'Avogadro, culminà en la introducció per primera vegada del concepte de quantitat de substància, necessari per a fer els càlculs químics.

Ara bé, perquè els químics necessiten una magnitud “especial” ?

Un dels problemes bàsics de la Química és poder determinar la fórmula empírica i la fórmula molecular d’una substància pura.

D’altra banda, els càlculs de les quantitats de reactius que intervenen en una reacció o dels productes que s’obtenen requereixen poder comptar àtoms i/o molècules per tal que ni en sobren ni en falten. Efectivament, ja que les reaccions químiques són combinacions entre partícules (àtoms, molècules, ions...) es fa necessari comptabilitzar el nombre d'elles present en qualsevol mostra de substància.

Ara bé, com que aquestes partícules són extremadament petites, el nombre que resulta de comptar-les és excessivament gran i per això s'ha triat una quantitat on les partícules es puguen comptar fàcilment, per pesada directa o per mesura d'un volum.

El problema es pot resoldre si definim la QUANTITAT DE SUBSTÀNCIA, magnitud fonamental del Sistema Internacional, la unitat de la qual és el MOL

Vegem-ne un exemple:

A.4 Un compost està format per un 92,31 % de C en massa i per un 7,69 % d’H en massa, quina és la seua fórmula?


0.5

• A més de la composició centesimal donada, per altra banda sabem que les masses atòmiques relatives dels elements que el formen són: Ar(C) = 12 i Ar(H) = 1.

Podríem saber amb això la seua fórmula?

• Com que ignorem la seua massa molecular relativa, només podríem trobar la fórmula empírica però no la molecular.

Què caldria fer per a trobar la fórmula empírica?

• La solució raonada seria:

• Sabem la contribució de cada tipus d’àtom (C i H) a la massa total del compost i sabem la massa relativa de cada àtom, si dividim la massa de C en el compost entre el que “pesen” els seus àtoms trobarem un nombre que guarda relació amb la “quantitat d’àtoms” de C i si fem el mateix amb l’H trobarem un nombre que guarda relació amb la “quantitat d’àtoms” d’hidrogen.

• Si dividim els dos nombres entre el menor d’ells tindrem la relació mínima entre ells i si fem que siga una relació de nombres enters ja tindrem la fórmula empírica.

Càlculs:

• Per al carboni C : 92,31/12 = 7,69

• Per a l’hidrogen H : 7,69/1 = 7,69

• Mínima proporció: 7,69/7,69 = 1

• La relació entre quantitats d’àtoms és 1:1, és a dir, hi ha el mateix nombre d’àtoms de cada element en el compost, per tant la seua fórmula empírica serà: CH

Concepte de quantitat de substància:

• Per a poder comptar amb facilitat quants àtoms intervenen en una reacció i en quina proporció es combinen s'ha definit la QUANTITAT DE SUBSTÀNCIA com la quantitat d’entitats químiques (àtoms, molècules, ions, electrons, etc.) que intervenen en una reacció química, però comptades de forma col·lectiva mitjançant la mesura de masses i volums, principalment (símbol: n).

• Per això la unitat que emprem s’anomena MOL i és una unitat fonamental del Sistema Internacional d’unitats.

Definició de mol:

• Un mol és la quantitat de substància que conté tantes entitats químiques com àtoms hi ha en 0,012 kg de l’isòtop 12 de C (12

6C).

• S’ha definit així perquè coneguda la massa atòmica o molecular relativa d’una substància resulta senzill calcular quina massa de cada substància conté 1 mol.

A.5 Les masses atòmiques relatives de l'hidrogen, del carboni i de l'oxigen són 1, 12 i 16, respectivament. Digueu tres valors de masses per a cadascun d'ells, de manera que totes tinguen el mateix nombre d'àtoms.

De la resolució de l'activitat anterior podem establir un concepte bàsic per a mesurar quantitats de substància, la massa molar (M), que no és altra cosa que la massa d’un mol de


0.6

qualsevol substància. En l'activitat resolta: M(H) = 1 g/mol d'àtoms d'hidrogen, M(C) = 12 g/mol d'àtoms de C i M(O) = 16 g/mol d'àtoms d'oxigen. Cal especificar quin tipus de partícules mesurem (àtom, molècules, ions...), ja que el valor de M pot ser diferent.

Constant d 'Avogadro

El pas següent és determinar de forma experimental el nombre d'àtoms presents en la quantitat escollida per definir el mol: 12 g de 12

6C . Ja hem vist a l'activitat anterior com en triar masses proporcionals a la massa atòmica tenim un mateix nombre de partícules de qualsevol element. La determinació experimental d'aquest és una altra constant universal, anomenada constant d'Avogadro (NA). És a dir, el mol només és un múltiple, com la dotzena o el miler. Si una dotzena són 12 coses, un miler són 1000 coses i un mol són NA coses.

• Hi ha diferents mètodes experimentals per a determinar quantes entitats químiques conté 1 mol (radioactivitat, cristal·lografia, electròlisi, pel·lícules monomoleculars...)

• Les mesures actuals donen aproximadament: NA = 6,022· 1023 mol-1

Un mètode molt exacte per determinar NA a partir de mesura molt exacta de la massa molar d'un cristall esfèric quasi perfecte de l'isòtop de silici 28Si. Combina la mesura de densitats amb tècniques de cristal·lografia. Forma part del projecte de redefinició del quilogram patró internacional.

El valor obtingut és:

NA = 6,02214084(18)·1023

Incertesa: 30 parts en 109

• Encara que Amedeo Avogadro mai no es va proposar el càlcul d’aquesta constant, si que va suggerir en la seua llei sobre la constitució dels gasos que mesurant els volums de diferents gasos a la mateixa P i T per a una mateix quantitat de gas, volums iguals contenen el mateix nombre de part í cules

Relacions bàsiques:

NA = N/n ; n = N/NA ; N = n· NA

on N representa el nombre de partícules.

Massa molar

Encara que la definició de mol semble arbitrària, no ho és gens, ja que tal com s'ha fet, si triem una quantitat de grams igual a la massa atòmica del patró, automàticament tots els altres elements també contindran aquest nombre de partícules en una quantitat de grams igual a les respectives masses atòmiques, per això podem resumir que:

• De la definició de mol es deriva una manera directa de calcular la massa molar a partir de la massa molecular relativa, si entenem que:

• Massa d’una molècula: Mr (no té unitats)

• Massa d’un mol de molècules: M (g/mol)

• Exemple: l’aigua té una Mr = 18 i la seua massa molar val M = 18 g/mol


0.7

Relacions bàsiques:

M = m/n ; n = m/M ; m = n· M

M massa molar en g/mol ; m massa en g ; n quantitat de substància en mol

En resum:

UN MOL D'ÀTOMS DE QUALSEVOL SUBSTÀNCIA SIMPLE = A g

UN MOL DE MOLÈCULES DE QUALSEVOL SUBSTÀNCIA COMPOSTA = M g

A.6 En 0,3 mol de clorobenzè, C6H5Cl : a) Quants mols d'àtoms de carboni hi ha? b) Quantes molècules hi ha? c) Quants àtoms d'hidrogen hi ha?

A.7 Tenim 8,5 g d'amoníac i n'eliminem 1,5·1023 molècules. Calculeu: a) Quants mols d'amoníac en queden? b) Quantes molècules d'amoníac en queden? c) Quants grams d'amoníac en queden? d) Quants mols d'àtoms d'hidrogen en queden?

A.8 La massa molar de l'età, C2H6, és 30 g/mol. Completeu aquesta taula:

mols d'età molècules d'età grams d'età àtoms de C

0,05

45

1,2·1023

A.9 Tenim una mescla d'età, C2H6, i propà, C3H8. En 0,187 g de mescla hi ha un total de 0,0048 mol. Calculeu: a) Quants mols de cada gas hi ha? b) Quants grams de carboni hi ha?

Càlculs amb gasos

Quan la substància que manipulem és un gas, resulta més fàcil mesurar el seu volum a una temperatura i pressió determinades que no pesar-lo. En aquest cas la quantitat de mols es determina de forma diferent. Vegem- ho.


0.8

Volum molar d'un gas

• Si tenim en compte la Llei d’Avogadro segons la qual volums iguals de gasos diferents a les mateixes P i T contenen el mateix nombre de molècules...

• ...deduïm que un mol de tots els gasos ideals ocupa el mateix volum, en les mateixes condicions de P i T, ja que un mol sempre conté el mateix nombre de partícules

• Aquest volum s’anomena volum molar VM

• En condicions normals (1 atm, 273 K), val 22,4 L/mol

Equació dels gasos ideals

• Per als gasos ideals es compleix: P· V/T = k, per a una quantitat constant de gas

• Si triem un mol de gas, en C.N., tindrem:

1 atm· 22,4 L/mol / 273 K = 0,082 atm· L/mol· K = R

• Per a “n” mol de gas: P· V/T = n· R

• La forma habitual de l’equació dels gasos ideals en funció de la quantitat de substància és: PV = nRT

A.10 El valor de la constant dels gasos que apareix a l'equació dels gasos ideals és 0,082 expressada en atm·L·mol-1·K-1. a) Determineu el volum molar de qualsevol gas, és a dir, el volum que ocupa un mol de gas a 0 0C i 1 atm (condicions normals). b) Calculeu el valor de la mateixa constant R en unitats del S.I., si sabem que 1 atm = 101325 Pa.

A.11 Ordeneu les quantitats d'aquests gasos de menor a major volum, en les mateixes condicions de P i T: 1 g de diòxid de sofre, 1 g de dioxigen i 1 g d'argó.

A.12 Quants grams de butà caldran per a omplir un dipòsit de 12 L que a 80 0C tinga una pressió de 3 atm?

A.13 Quina serà la densitat del monòxid de dinitrogen a -15 0C i 740 mm de Hg?

A.14 Determineu la quantitat en mols de gas dioxigen que hi ha en una bombona de 30 L a 100 atm de pressió i 25 0C.

Determinac ió de la massa molar d 'un gas

La massa molar d'un gas és una propietat fonamental que permet, entre d'altres coses, determinar la seua fórmula química, com de seguida veurem. Aquesta propietat és fàcil de mesurar amb bastant precisió. Una tècnica sovint utilitzada consisteix a mesurar la densitat del gas en determinades condicions de pressió i temperatura. Les activitats següents són exemples de com utilitzaríem aquesta propietat del gas per a determinar la seua massa molar.

A.15 En condicions normals 3 L d'un gas desconegut pesen 5,9304 g. Determineu la massa molar d'aquest gas.

A.16 Quina és la massa molar del gas ozó, si la seua densitat val ρ = 2,391 g/L, a -25 0C i 770 mmHg?


0.9

3. DETERMINACIÓ DE FÓRMULES EMPÍRIQUES I MOLECULARS

La fórmula química proporciona una abreviatura adequada que informa qualitativament i quantitativa sobre la composició d'una substància química. Hi ha diferents tipus de fórmules que convé distingir clarament:

Fórmula empírica:

Indica només els elements que formen un compost i la relació numèrica més simple entre els àtoms presents. Les substàncies no moleculars només tenen aquesta

Fórmula molecular:

Expressa quin és el vertader nombre d'àtoms de cada element que formen una molècula de la substància, sempre que siga una substància molecular

Fórmula estructural:

Informa sobre com es troben enllaçats els àtoms en una molècula i quina distribució geomètrica presenten. En les substàncies no moleculars cal substituir-la per l'estructura tridimensional (iòniques, metàl·liques i covalents atòmiques)

A tall d'exemple, la fórmula empírica de l'hidrocarbur età seria CH3, la fórmula molecular és C2H6, i l'estructural es mostra en primer lloc:

S'acompanya la fórmula estructural (esquerra) de models tridimensionals que ajuden a

entendre millor com és la molècula. La fórmula estructural només és un esquema de les posicions relatives dels àtoms, però els angles entre els enllaços no són correctes. Per a representar-ho millor cal visualitzar els angles d'enllaç mitjançant boles (àtoms) i varetes (enllaços) o bé mitjançant calotes (esferes) que s'entrecreuen, oculten els enllaços i mostren un aspecte més pròxim a la imatge "real" de la molècula.

Convé saber que totes les substàncies tenen fórmula empírica, però només les substàncies moleculars tenen fórmula molecular, és a dir, aquelles substàncies on realment existeixen molècules. Aquestes també tenen, lògicament, fórmula estructural. A més, podem afegir que hi ha molts tipus de fórmules estructurals, segons el nivell d'informació que proporcionen sobre com és la molècula que volem representar. La fórmula donada per a l'età és només la fórmula estructural plana, però podríem dibuixar-ne una de més completa on aparegueren exactament representats els angles de 109,50 que formen els enllaços C-H entre si, en aquest cas estaríem dibuixant la fórmula espacial o estèrica, tal com hem vist en els models tridimensionals.

Càlculs a part i r de la composi c ió c entes imal

A.17 Un mol d'un gas pesa 77,9 g. L'anàlisi demostra que el 92,4 % de la seua massa és carboni i la resta hidrogen. Determineu-ne les fórmules empírica i molecular.

A.18 Determinada substància conté el 57,10 % de carboni, el 4,79 % d'hidrogen i el 38,10 % de sofre. Si sabem que 5 g d'aquesta substància contenen 1,8·1022 molècules, trobeu la seua fórmula molecular.

A.19 Un compost gasós conté el 48,7 % de carboni, el 8,1 % d'hidrogen i la resta d'oxigen. Si la densitat mesurada en c.n. val 3,3 g/L, determineu quina és la seua fórmula molecular.


0.10

Anàlis i per combust ió

A.20 Una mostra d'1,367 g d'un compost orgànic que conté carboni, hidrogen i oxigen es cremà en corrent d'aire i s'obtingueren 3,002 g de diòxid de carboni i 1,640 g d'aigua. Determineu la seua fórmula empírica.

A.21 Calfem una mostra d'alumini en una atmosfera de clor sec i se'n forma un sòlid higroscòpic blanc. La mostra inicial té una massa de 0,250 g i el sòlid obtingut pesa 1,236 g. Vaporitzem aquest sòlid en un recipient de 220 mL a 250 0C i s'hi mesura una pressió de 720 mmHg. Trobeu-ne les fórmules empírica i molecular.

(R: empírica AlCl3 , molecular Al2Cl6)

A.22 Una substància desconeguda conté només carboni, hidrogen i nitrogen. L'anàlisi demostra que el compost té 77,9 % de carboni en massa. Quan cremem 4,81 g de substància amb excés d'oxigen es produeixen 5,63·1022 molècules d'aigua. a) Determineu la massa que hi ha de cadascun dels elements a la mostra. b) Deduïu-ne la fórmula empírica. c) Si sabem que la massa molar de la substància és aproximadament 155 g/mol, deduïu-ne també la fórmula molecular.

(R: a) 3,75 g C, 0,189 g H, 0,87 g N ; b) C5H3N ; c) C10H6N2)

A.23 Una mostra de 0,596 g d'un compost gasós constituït únicament per bor i hidrogen (borà) ocupa en condicions normals 0,483 L. Quan el cremem en excés d'oxigen, tot l'hidrogen passa a formar 1,17 g d'aigua i tot el bor es transforma en òxid de bor, B2O3. Es demana: a) trobeu la fórmula empírica, la fórmula molecular i la massa molar del borà; b) calculeu quants grams d'òxid de bor s'han obtingut; c) calculeu el nombre total d'àtoms que hi ha en 1 g d'òxid de bor.

(R: a) BH3 , B2H6 , 27,6 g/mol ; b) 1,5 g ; c) 4,3·1022 àtoms)

4. CÀLCULS AMB CONCENTRACIONS DE DISSOLUCIONS

Fins ara no hem tingut en compte l'estat natural de les substàncies químiques, només hem considerat els elements o compostos com a substàncies pures. Però la realitat és que les substàncies pures són més aviat escasses. En la natura la matèria es presenta en forma de mescles de diferents tipus: heterogènies, com algunes roques, i homogènies, com les dissolucions. Habitualment al laboratori emprem els reactius en dissolució, per a fer-los reaccionar més ràpidament o per manipular-los amb més facilitat.

Concentració de les dissolucions

• Les dissolucions són mescles homogènies i uniformes la composició de les quals s’expressa mitjançant la magnitud concentrac ió .


0.11

• En algunes formes d’expressar la concentració intervé la quantitat de substància:

La MOLARITAT : [A] = nA/V (mol de solut/L dissolució)

La MOLALITAT : mA = nA/md (mol de solut/kg dissolvent)

La FRACCIÓ MOLAR : XA = nA/nTOT (mol de solut/mol total)

Altres formes d'expressar la concentració

• PERCENTATGE EN MASSA (%) O RIQUESA

• PERCENTATGE EN VOLUM (%) O GRADUACIÓ (°)

• CONCENTRACIÓ MÀSSICA (g/L)

Determinació de la molaritat a partir de la densitat (ρ, en g/mL) i la riquesa (%):

Agafem una mostra de referència: 1 L de dissolució, que conté una massa total que equival a la densitat per 1000. Multipliquem per la riquesa (%) i dividim per 100 i tenim la massa de solut en 1 L.

Passem a mol, dividint per M, i ja tenim la resposta:

[A] = ρ· (%)· 1000/M· 100 = ρ· (%)· 10/M

Dilucions

• Diluir és disminuir la concentració d’una dissolució tot afegint-hi més quantitat de DISSOLVENT, però sense alterar la quantitat de SOLUT

• Conseqüentment l’equació per a calcular la nova concentració de la dissolució diluïda serà:

nSOLUT = constant = [S]· V = [S]’· V’

amb “prima” la diluïda, sense, la concentrada.

A.24 Pesem 8,65 g de sosa càustica, NaOH, i els col·loquem dins d'un matràs aforat d'un litre. Primerament dissolem la sosa en un got de precipitats i, quan s'haja refredat la dissolució, la transvasem al matràs i seguim afegint aigua fins a l'enrasament del matràs. Calculeu la molaritat de la dissolució.

A.25 Calculeu el nombre de mols de clorur d'hidrogen que hi ha en 5 mL d'una dissolució aquosa 10 mol/L d'aquest gas.

A.26 Calculeu els grams d'hidròxid de potassi que cal pesar per a preparar 250 mL d'una dissolució 2,5 mol/L d'aquesta base.

A.27 La concentració d'una dissolució d'àcid nítric és 5 mol/L. Quina massa d'àcid nítric hi ha en un litre d'aquesta dissolució? Quin volum d'aquesta dissolució haurem de mesurar si volem que continga 4,8 g d'aquest àcid?

A.28 Quants mL d'amoníac aquós (dissolució del gas amoníac en aigua) del 25 % i densitat 0,91 g/mL calen per a preparar aquestes dissolucions: a) 2 L de concentració 0,1 mol/L; b) 250 g al 5 % ?


0.12

A.29 Una mostra d'etanol, C2H6O, de 91° té una densitat de 0,826 g/cm3. L'etanol pur té una densitat de 0,789 g/cm3. Determineu la concentració d'alcohol en: a) g/L; b) % en massa; c) molaritat i d) fracció molar de cada component.

(R: a) 718 g/L ; b) 87 % ; c) 15,6 mol/L ; d) Xetanol = 0,722 , Xaigua = 0,278)

A.30 Dissolem en aigua 50 g d'una sal de massa molar M = 60 g/mol, fins a obtenir 600 g de dissolució. Comprovem que la sal fa descendir el punt de fusió de l'aigua de 0 °C a -2,5 °C. Es demana: a) Calculeu la molalitat de la dissolució. b) Calculeu l'anomenada constant crioscòpica que relaciona el descens crioscòpic (del punt de fusió del dissolvent) amb la molalitat de la dissolució, segons l'equació: Δt = kc·m. c) Calculeu la fracció molar de cada component de la dissolució.

(R: a) 1,52 mol/kg ; b) 1,64 °C·kg/mol ; c) Xsal = 0,026 , Xaigua = 0,974)

Disso luc ions gasoses : l l e i de Dalton de l e s press ions parc ia ls

Les mescles formades exclusivament per gasos són de fet dissolucions, ja que són to-talment homogènies i la grandària de les partícules presents és d'un ordre de magnitud atòmico-molecular.

Un bon exemple de dissolució gasosa és l'aire: mescla homogènia formada majori-tàriament pels gasos elementals nitrogen (79 % aprox.) i oxigen (21 % aprox.), que també conté diòxid de carboni, vapor d'aigua i diferents gasos nobles en proporcions molt menudes.

En aquest cas les dues formes habituals d'expressar la concentració són el percentatge en volum -com a l'exemple esmentat de l'aire- i la fracció molar. Ara bé, la fracció molar està relacionada amb una altra magnitud molt freqüent: la pressió parcial de cada component.

Definirem la press ió parc ia l d'un gas en una mescla com la pressió que exerciria aquest gas si ell sol ocupara tot el volum a la mateixa temperatura.

A.31 Tracteu d'establir una definició operativa de la pressió parcial d'un gas en una dissolució gasosa a partir de la fracció molar.

A.32 A partir de la definició operativa de pressió parcial, tracteu de trobar quina relació hi ha entre les pressions parcials de tots els components de la mescla.

La relació trobada a l'activitat anterior s'anomena l l e i de Dalton de l es press ions parc ia ls .

A.33 En una bombona hi ha mesclats els gasos oxigen i heli a una pressió de 1,5 atm. El volum de la bombona és de 20 L i la temperatura de 27 0C. La proporció és del 20 % en massa d'oxigen. Calculeu la quantitat de substància de cada gas, les fraccions molars i les pressions parcials.

5. CÀLCULS ESTEQUIOMÈTRICS EN LES REACCIONS QUÍMIQUES

La teoria atòmico-molecular de Dalton i Avogadro permet també la predicció de les quantitats de substàncies que es poden obtenir d'una reacció en condicions determinades.

Entendrem per estequiometria d'una reacció les proporcions que podem establir entre les masses dels reactius i productes que intervenen en una transformació química. En altres paraules,


0.13

els canvis materials que hi tenen lloc. Per als diferents càlculs serà molt útil el concepte de mol.

La informació bàsica per a qualsevol càlcul estequiomètric l'obtindrem de l'equació química que representa la reacció, que haurà d'acomplir una condició imprescindible: estar ajustada. Una equació que no està ajustada no és realment una equació, ja que la paraula equació significa igualtat, en aquest cas igualtat en nombre i tipus d'àtoms entre reactius i productes.

A.34 Indiqueu la informació que conté la següent equació química: MnO2 (s) + 4 HCl (aq) à MnCl2 (s) + 2 H2O (g) + Cl2 (g)

Feu-ne una lectura en molècules, en quantitat de substància, en massa i en volum en les mateixes condicions de pressió i temperatura. ¿Conté tota la informació possible o hi manca alguna dada?

A.35 Un dipòsit conté 30 L de l'hidrocarbur pentà, C5H12, que a temperatura i pressió ambientals és un líquid que té una densitat de 0,63 g/mL. Es demana: a) Quants mols d'oxigen fan falta per a cremar el pentà contingut en el

dipòsit, si suposem que els únics productes de la reacció són diòxid de carboni i aigua?

b) Quants mols de diòxid de carboni es formaran? c) Quina massa de diòxid de carboni s'allibera a l'atmosfera quan crema tot el

contingut del dipòsit?

Càlculs amb l imitac ions : r eac t iu l imitant , r iquesa de l s reac t ius i r endiment d 'una reacc ió

A.36 El ferro en forma de fil molt finet pot cremar en aire tot formant un òxid negre anomenat òxid de ferro (III). Tenim un tros de ferro que pesa 8,4 g i volem saber si es cremarà completament en un recipient que conté 0,15 mol d'oxigen. Feu els càlculs adients i esbrineu-ho.

A.37 Per a determinar la puresa d'una mostra de Zn impur n'agafem 50 g i els tractem amb 129 cm3 d'una dissolució d'àcid clorhídric 11 mol/L. Hi té lloc la reacció: Zn (s) + 2 HCl (aq) à ZnCl2 (aq) + H2 (g). Calculeu: a) El percentatge de zinc que conté la mostra; b) El volum d'hidrogen que s'alliberarà durant la reacció, si el recollim sobre

aigua a 27 0C i 710 mm Hg (Pressió de vapor màxima de l'aigua a 27 0C = 27,8 mm Hg).

A.38 La reacció de síntesi de l'amoníac, representada per l'equació, sense ajustar, N2(g) + H2(g) à NH3(g), s'ha dut a terme a partir de 32 g de dinitrogen i 6 g de dihidrogen. Al final del procés s'han obtingut 15 L d'amoníac, mesurats a 27 ºC i 1 atm. Determineu el rendiment de la reacció.


0.14

SOLUCIONS A LES ACTIVITATS DE REVISIÓ DE LA FORMULACIÓ INORGÀNICA

R.1 a) ió hidrogen, ió ferro (II), ió sodi, ió amoni, ió oxoni, ió fosfoni, ió coure (I).

b) ió hidrur, ió fluorur, ió sulfur, ió nitrat, ió sulfit, ió dihidrogenofosfat, ió cianur, ió permanganat.

R.2 Heptaòxid de diclor, hidrur de plom (IV) (o plumbà), hidrur de bismut (III) (o bismutà), òxid de coure (II), clorur de ferro (III), àcid cròmic, àcid sulfurós, hidrogensulfur de sodi, fosfat de calci, carbonat de potassi, hidròxid de zinc, hidròxid d'indi, sulfat de calci dihidratat, trifluorur de clor, pentaclorur de iode, peròxid de sodi, triòxid de seleni, amoníac (o azà), òxid de platí (IV), hidròxid de liti, àcid clòric, permanganat de potassi, dicromat de potassi, àcid fosfòric, carbonat de sodi decahidratat, àcid fluorhídric, clorur d'hidrogen (o clorà), hidrur de cadmi.

R.3 CO32- SO3

2- Ca(ClO)2 FeCO3 Al2S3 Hg(OH)2 HClO3 Ca2SiO4 AgBr

Li2O Ca2C FePO4 SiO2 BF3 HClO2 CsOH Ag2O2 ZnO I2O5 CO

H2SO3 HIO Cr(NO2)3 CuSO4·5H2O SnCl2·2H2O AsH3 H2S(aq) CoCl3

Mn(HS)2 NH4Br As2O3

R.4 Cromat de potassi, sulfat de bari, dinitrogen, ió bromat, ió peròxid, arseniat de sodi, hidròxid de cadmi, òxid d'estany (II), pentaòxid de dibrom, àcid seleniós, ió or (III), ió nitrur, arseniür de gal·li, estibina (o estibà), clorur d'alumini, carbur de silici, nitrur d'alumini, ió nitrit, clorur de potassi, clorur de mercuri (I), ozó (trioxigen), peròxid d'hidrogen, heli, ió hidrogenosulfur, hidrur de potassi, carbonat de calci, àcid sulfurós, diòxid de nitrogen, fluorur de sodi, ió fosfat, tetraòxid de dinitrogen.


0.15

6. ACTIVITATS COMPLEMENTÀRIES

A.39 Per a la precipitació del clorur d'argent, AgCl, a partir de 3,93 g de mescla de clorur de potassi, KCl, i de clorur de magnesi, MgCl2, feren falta 120 mL de dissolució 0,5 mol/L de nitrat d'argent, AgNO3. Calculeu la composició de la mescla de clorurs. (R: 2,97 g de KCl i 0,96 g de MgCl2)

A.40 El gas fosfina només conté fòsfor i hidrogen. A 25 0C i 1 atm, 34 g de fosfina ocupen un volum de 24,4 L i quan es descompon aquest volum proporciona 36,6 L d'hidrogen en les condicions abans indicades. Deduïu la fórmula molecular de la fosfina. (R: PH3)

A.41 Per a obtenir oxigen al laboratori podem calfar certa quantitat de clorat de potassi, KClO3, i recollir el gas produït fent-lo bombollejar en una trampa hi-dropneumàtica. Una volta alliberat tot el gas queda un residu de clorur de potassi, KCl, que pesa 7,45 g. Es demana: a) escriviu l'equació que representa la reacció; b) calculeu la massa de clorat de potassi usada de parti-da; c) determineu el volum d'aigua desplaçada en la trampa per l'oxigen produït a 760 mmHg i 30 0C, si sabem que la pressió de vapor de l'aigua a 30 0C val 32 mmHg.

(R: b) 12,26 de clorat de potassi ; c) 3,89 L)

A.42 Per mitjà de l'anàlisi elemental hem demostrat que un compost orgànic determinat només conté els elements carboni, hidrogen, oxigen i nitrogen. Cremem completament una mostra d'1,279 g d'aquest compost i obtenim com a resultat 1,60 g de diòxid de carboni i 0,77 g d'aigua. Una altra mostra de compost d'1,625 g hem sabut que conté 0,216 g de nitrogen. Amb aquesta informació determineu la fórmula empírica del compost.

(R: C3H7O3N)

A.43 El sulfat d'alumini, Al2(SO4)3, és una substància que s'utilitza en una de les etapes del tractament dels subministraments municipals d'aigua. Aquesta substància reacciona amb carbonat de sodi, Na2CO3, i precipita hidròxid d'alumini, Al(OH)3, insoluble, tot deixant sulfat de sodi, Na2SO4, en la dissolució alhora que s'hi desprén el gas diòxid de carboni. a) Escriviu l'equació que representa la reacció. b) L'aigua d'un municipi conté 0,56 g de carbonat de sodi en 100 mL. Si tractem amb sulfat d'alumini 1 m3 d'aigua, calculeu la pressió que exercirà el gas alliberat en la reacció si en recollim un volum de 100 L a una temperatura de 200 0C.

(R: 21 atm)

A.44 El plom és un metall que es pot obtenir a partir de la galena, mineral ric en sulfur de plom (II) (PbS). Per aconseguir-ho s'escalfa el mineral amb carbó en presència d'oxigen. a) Escriviu l'equació corresponent a la reacció si sabem que també s'obtenen diòxid de sofre i diòxid de carboni. b) A partir d'1 kg de mineral es van obtenir 243 L de mescla de gasos mesurats a 150 0C i


0.16

760 mm Hg. Calculeu el contingut en plom del mineral. c) Calculeu el volum d'aire que es necessita per a l'escalfament en les mateixes condicions esmentades. Contingut d'oxigen en l'aire: 21 % molar. (R: b) 72,5 % Pb ; c) 1160 L d'aire)

PROVES PAU ANYS 2000

2 DISSOLUCIONS. FÓRMULA EMPÍRICA I MOLECULAR

A.45 L’aigua oxigenada és una dissolució aquosa de peròxid d’hidrogen (H2O2). Al laboratori es disposa d’una dissolució de H2O2 al 33 % en massa, la densitat de la qual és 1,017 g·mL-1. Calculeu: a) La molaritat de la dissolució. b) Les fraccions molars de H2O2 i H2O. c) El volum d’aquesta dissolució que s’ha de prendre per a preparar 100 mL

d’una dissolució que tinga una concentració final de 0,2 M.

(R: a) 9,87 mol/L ; b) 0,206 i 0,793 ; c) 2,03 mL) (2004)

A.46 Se sap que els elements presents en un compost desconegut són carboni, hidrogen i oxigen. En una experiència analítica es van cremar totalment 2,9 g de compost i es van obtenir 6,6 g de diòxid de carboni i 2,7 g d'aigua. Trobeu les fórmules empírica i molecular del compost, si sabem que la seua massa molecular està compresa entre 50 i 60.

(R: C3H6O) (1997)

A.47 L’anàlisi centesimal de cert àcid orgànic dóna el següent resultat: C = 40,00 %; H = 6,66 % i O = 53,34 %. Per altra banda, 20 grams d’aquest compost en fase gasosa ocupen un volum d’11 L a la pressió d’1 atmosfera i temperatura de 400 K. a) Determineu la fórmula empírica de l’àcid. b) Determineu la seua fórmula molecular. c) Anomeneu el compost.

(R: a) CH2O ; b) C2H4O2 ; c) àcid acètic) (2003)

A.48 Un compost està format per C, H i O i la seua massa molar és de 60 g/mol. Quan es cremen 30 g del compost en presència d’un excés d’oxigen s’obté un nombre igual de mols de diòxid de carboni i d’aigua. Si sabem que el diòxid de carboni obtingut genera una pressió de 2449 mm Hg en un recipient de 10 L a 120°C, es demana: a) Determineu la fórmula empírica del compost. b) Escriviu la fórmula molecular i digueu el nom del compost.

(R: a) CH2O ; b) C2H4O2 àcid acètic) (2003)

A.49 Un compost presenta la següent composició centesimal: C = 85,7 % ; H = 14,3 %. D’altra banda, sabem que 1,66 g del compost ocupen un volum d’1 litre, a la temperatura de 27°C, sent la pressió de treball de 740 mm Hg. Determineu: a) La seua fórmula empírica. b) La seua fórmula molecular.

(R: a) CH2 ; b) C3H6) (2004)


0.17

A.50 Cert hidrocarbur gasós té un 81,82 % de carboni i la resta és hidrogen. Sabem que un litre d’aquest gas a 0°C i 1 atmosfera de pressió té una massa de 1,966 g. Determineu: a) La seua fórmula empírica. b) La seua massa molecular. c) La fórmula molecular del compost. (R: a) C3H8 ; b) 44 ; c) C3H8) (2005)

A.51 Un compost orgànic té la següent composició centesimal: C = 58,5 %; H = 4,1 %; N = 11,4 % i O = 26 %. D’altra banda se sap que 1,5 grams de tal compost en fase gasosa a la pressió d’1 atmosfera i a la temperatura de 500 K ocupen un volum de 500 mL. Determineu: a) La fórmula empírica de tal compost. b) La seua fórmula molecular. (R: a) C6H5NO2 ; b) C6H5NO2) (2005)

A.52 Un compost orgànic conté C, H i O. Per combustió completa de 0,219 g d’aquest s’obtenen 0,535 g de diòxid de carboni i 0,219 g de vapor d’aigua. En estat gasós, 2,43 g d’aquest compost ocupen un volum d’1,09 L a la temperatura de 120°C i a la pressió d’1 atm. Determineu: a) La fórmula empírica del compost. b) La seua fórmula molecular. c) Esmenteu almenys dos compostos compatibles amb la fórmula molecular

obtinguda. (R: a) C4H8O ; b) C4H8O ; c) butanona i butanal) (2006)

A.53 Cert compost orgànic només conté C, H i O, i quan es produeix la combustió de 4,6 g d’aquest amb 9,6 g d’oxigen, s’obtenen 8,8 g de diòxid de carboni i 5,4 g d’aigua. A més, se sap que 9,2 g del dit compost ocupen un volum de 5,80 L mesurats a la pressió de 780 mmHg i a la temperatura de 90°C. Determineu: a) La fórmula empírica del compost. b) La fórmula molecular del compost. c) Esmenteu dos compostos compatibles amb la fórmula molecular obtinguda. (R: a) C2H6O ; b) C2H6O ; c) etanol i dimetil éter) (2006)

2 CÀLCULS AMB EQUACIONS QUÍMIQUES AJUSTADES

A.54 El ferro s'obté fent reaccionar els minerals de ferro, fonamentalment Fe2O3, amb monòxid de carboni: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g). Tenim 1000 kg de mineral de ferro, amb una riquesa del 80 % en massa de Fe2O3. Quants kg de ferro podem obtenir si el rendiment del procés és el 75 %? (R: 419 kg) (1995)

A.55 En l'enlairament d'algunes naus espacials s'ha utilitzat com a propel·lent una mescla d'hidrazina (N2H4) i tetraòxid de dinitrogen (N2O4), de manera que s'ha produït en la reacció una gran quantitat de nitrogen gas i vapor d'aigua:

2 N2H4 (l) + N2O4 (l) → 3 N2 (g) + 4 H2O (g) a) Identifiqueu les espècies oxidant i reductora i calculeu el nombre

d'electrons intercanviats per cada molècula d'hidrazina que reacciona. b) Calculeu el volum que ocuparien els gasos produïts en reaccionar 1000 kg


0.18

d'hidrazina, si suposem que s'obtenen a 100 °C i 1,0 atm de pressió. c) Quina ha de ser la relació entre la massa d'hidrazina i de tetraòxid de

dinitrogen en la mescla combustible? (R: b) 3345 m3 de gasos; c) 0,70) (1999)

A.56 El carbur de silici, SiC, o carborúndum és un abrasiu de gran aplicació industrial. S’obté a partir de SiO2 i carboni d’acord amb la reacció: SiO2 (s) + 3 C (s) → SiC (s) + 2 CO (g). Calculeu: a) La quantitat de SiC (en tones) que s’obtindria a partir d’una tona de SiO2 la

puresa del qual és del 95 %. b) La quantitat de carboni (en kg) necessària per a que es complete la reacció

anterior. c) El volum de CO (en m3) mesurat a 20 °C i 705 mmHg produït com a

conseqüència de la reacció anterior. (R: a) 0,633 t ; b) 570 kg ; c) 820 m3) (2005)

A.57 Els llums antics dels miners funcionaven cremant gas acetilè (etí) que proporcionava una llum blanca brillant. L’acetilè es produïa en reaccionar l’aigua (es regulava gota a gota) amb carbur de calci, CaC2, segons l’equació següent: CaC2 (s) + 2 H2O (l) → C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s) Calculeu: a) La quantitat d’aigua (en grams) que es necessita per a reaccionar amb 50 g

de carbur de calci del 80 % de puresa. b) El volum d’acetilè (en L) mesurat a 30°C i 740 mmHg produït com a

conseqüència de l’anterior reacció. c) La quantitat en grams d’hidròxid de calci produïda com a conseqüència de

l’anterior reacció. (R: a) 22,5 g ; b) 15,9 L ; c) 46,25 g) (2006)

2 CÀLCULS AMB REACCIONS REDOX SENSE AJUSTAR

A.58 Un procediment experimental vàlid per a obtenir clor gasós en un laboratori escolar, consisteix en fer reaccionar el HCl (aq) amb el KMnO4 (aq) dins de la campana de gasos. a) Realitzeu un dibuix que represente el procés per replegar el clor i explica’l. b) Escriviu la reacció ajustada si el manganès del permanganat es transforma

en Mn(ll) en medi àcid. c) Calculeu el volum de HCl de densitat 1,18 g/mL i riquesa 39 % necessari

per a produir 250 mL de clor mesurats a 1 atm de pressió i 23 °C. (R: c) 2,54 mL) (1994)

A.59 a) Calculeu la quantitat màxima de nitrat de coure (II) que es podria obtenir per reacció de 100 cm3 de dissolució 3 mol/L d'àcid nítric amb 10 g de coure, si l'única reacció que es produeix és:

Cu (s) + HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + NO (g) + H2O (l) b) Indiqueu la substància que s'oxida i la que es redueix. Indiqueu també

quina espècie química és l’oxidant i quina el reductor. (R: a) 21,1 g) (1996)


0.19

A.60 L'aigua oxigenada és una dissolució aquosa de peròxid d'hidrogen, H2O2, que té propietats desinfectants. La concentració de H2O2 en aquestes dissolucions es pot determinar per mitjà d'una volumetria redox utilitzant-hi permanganat de potassi, KMnO4. La reacció que s'hi produeix és:

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + K2SO4 + H2O a) Indiqueu quina espècie química s'oxida i quina es redueix i especifiqueu els

canvis en els nombres d'oxidació. b) Per analitzar una dissolució de H2O2 se'n prenen 5,0 mL i es comprova que

fan falta exactament 39,3 mL d'una dissolució 0,5 M de KMnO4 per fer reaccionar quantitativament el peròxid. Calculeu la concentració de la dissolució de H2O2 i expressa-la en forma de molaritat i en g/L.

c) Tenim 1 L de dissolució 0,893 M de H2O2. Si tot el peròxid poguera transformar-se en oxigen gas segon la reacció:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l) quin volum de gas obtindríem mesurat en condicions normals? (R: b) 9,83 mol/L, 334 g/L; c) 10 L d’oxigen) (1997)

A.61 Mesclem 1 litre de dissolució que conté ió dicromat (Cr2O72-) 0,10 M i 1 litre de

dissolució que conté ió iodur (I-) 0,10 M. Les dues dissolucions contenen també un excés d'ions H+. D'aquesta manera s'hi produeix la reacció següent:

Cr2O72- (aq) + I- (aq) + H+ (aq) → Cr3+ (aq) + I2 (aq) + H2O (l)

a) Calculeu la massa de I2 que s'hi formarà. b) Calculeu la concentració de Cr3+ en la dissolució resultant de la mescla,

expressada en mol/L, si considerem que els volums són additius. c) Indiqueu quin element s'oxida i quin es redueix en la reacció i també quina

espècie química és l'oxidant i quina el reductor. (R: a) 12,7 g; b) 0,017 mol/L) (1999)

A.62 El SO2 que hi ha en l'aire és el principal responsable de la pluja àcida. Es pot determinar la concentració de SO2 de l'aire si dissolem aquest compost i fem una volumetria redox amb una dissolució d’ió permanganat. La reacció és:

SO2 + MnO4- + H2O → SO4

2- + Mn2+ + H+ a) Indiqueu quina espècie química s'oxida i quina es redueix, i especifiqueu els

canvis d'estat d'oxidació. b) Quan analitzem una dissolució que conté SO2 dissolt, es comprova que són

necessaris 7,4 mL de dissolució 0,008 M de MnO4-. Calculeu el nombre de

mols i el nombre de grams de diòxid de sofre que conté aquesta dissolució. c) El SO2 de la dissolució de l'apartat anterior prové d'una mostra de 500 L

d'aire. Calculeu la pressió del SO2 en aquesta mostra d'aire a 25 °C. (R: b) 1,48·10-4 mol, 9,472·10-3 g; c) 5,5·10-3 mm Hg) (2000)

A.63 La següent reacció (no ajustada) es duu a terme en medi àcid: MnO2 + As2O3 + HCl → MnCl2 + As2O5 + H2O

Contesteu justificant la resposta: a) Quin és el compost oxidant i quin el reductor? b) Ajusteu estequiomètricament la reacció en forma molecular. c) Quants mL de HCl de densitat 1,18 g/mL i riquesa 35 % (en pes) es

necessitaran per poder obtenir 115 g de pentaòxid de diarsènic (As2O5)? (R: c) 177 mL) (2003)


0.20

A.64 En presència d’àcid clorhídric, el clorat de potassi oxida el clorur de ferro (II), el qual passa a clorur de ferro (III) i es forma a més clorur de potassi i aigua, d’acord amb la reacció (sense ajustar):

KClO3(aq) + FeCl2(aq) + HCl(aq) → KCl (aq) + FeCl3(aq) + H2O(l) a) Escriviu l’equació molecular ajustada d’aquesta reacció. b) Calculeu els grams de clorur de potassi que es poden obtenir per reacció

entre 25 mL de dissolució 0,15 M de clorat de potassi i 1 g de clorur de ferro (II) en medi àcid.

(R: b) 0,098 g) (2004)

B

u.0 revisiÓ dels cÀlculs estequiomÈtrics 0... · sulfà), clorur de cobalt (iii), hidrogensulfur...

Documents