Química orgánica

Ácido benzoico. Cálcula la solubilidad. Disolución. Reacciones de combustión. Masas atómicas

  • Enviado por: Baby
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 6 páginas
publicidad

Es prepara una dissolució saturada d'àcid benzoic (C6H5COOH) a 20 °C i es filtra per eliminar l'excés de sòlid. Una mostra de 10 ml d'aquesta dissolució es valora amb hidròxid de sodi 0,05 M, del qual es consumeixen 4,8 ml per arribar al punt d'equivalència.

a) Calculeu la solubilitat de l'àcid benzoic a 20 °C (expressada en g/L).

b) Si la dissolució saturada d'àcid benzoic té un pH de 2,92, calculeu la constant de dissociació d'aquest àcid a 20 °C.

Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1.

Per a la reacció següent:

CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)

els valors de la constant d'equilibri Kp a les temperatures de 690 K i 800 K són, respectivament, 10 i 3,6. En un recipient de 10 litres de capacitat, a la temperatura de 690 K, introduïm 1 mol de CO i 1 mol de H2O.

a) Determineu la composició del sistema un cop assolit l'estat d'equilibri.

b) Justifiqueu com afecta a l'equilibri un canvi de la pressió total del sistema.

c) Raoneu si la reacció és exotèrmica o endotèrmica.

Dades: R = 8,31 J · K-1mol-1.

El gas natural constitueix una important font d'energia. Una mostra de gas natural continguda en un recipient està composta per 16 g de metà i 6 g d'età. Afegim 100 g d'oxigen a aquesta quantitat de mescla gasosa i hi fem saltar una guspira elèctrica.

a) Calculeu el percentatge en massa i el percentatge en volum dels components de la

mescla abans d'introduir-hi l'oxigen.

b) Escriviu les reaccions de combustió del metà i de l'età.

c) Calculeu la quantitat (en g) de cadascun dels compostos obtinguts després de la

combustió de la mescla i, si n'hi ha, la quantitat de reactiu sobrant.

Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1.

El dicromat de potassi reacciona amb el sulfat de ferro(II) en una dissolució que conté àcid sulfúric, per donar les sals corresponents de ferro(III) i crom(III).

a) Escriviu la reacció que té lloc i ajusteu-la pel mètode de l'ió-electró.

b) Indiqueu quina és l'espècie oxidant i quina la reductora.

c) Calculeu el volum de dissolució de dicromat de potassi 0,1 M necessari per reaccionar

amb 150 mg de sulfat de ferro(II).

Dades: masses atòmiques: O = 16, H = 1, S = 32, K = 39, Fe = 55,8, Cr = 52.

En la fermentació alcohòlica de la glucosa s'obté etanol i diòxid de carboni segons la

reacció:

C6H12O6 ðð> 2 C2H5OH + 2 CO2

a) Calculeu l'increment d'entalpia d'aquesta reacció sabent que els increments d'entalpia

per a les reaccions de combustió de la glucosa i de l'etanol són, respectivament,

-2813 i -1371 kJ · mol-1.

b) Es tracta d'una reacció exotèrmica o endotèrmica?

c) Trobeu l'energia absorbida o despresa quan fermenten 800 g de glucosa.

Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1.

El sulfat de coure(II) és soluble en aigua; l'àcid benzoic és pràcticament insoluble en

aigua freda, però la seva solubilitat augmenta amb la temperatura, i sublima quan s'escalfa suaument; el sulfat de bari és insoluble en aigua.

a) Feu un esquema de com es podrien separar aquests tres compostos a partir d'una

mescla sòlida que els contingui.

b) Indiqueu el material de laboratori que caldria emprar.

L'àcid nítric oxida el Cu a Cu2+ i es desprenen vapors nitrosos.

a) Escriviu la reacció, ajustant-la pel mètode de l'ió-electró i suposant que l'únic gas

que es desprèn és el monòxid de nitrogen.

b) Indiqueu quina espècie química és l'oxidant i quina el reductor.

c) Calculeu la quantitat d'àcid nítric 2 M necessari per dissoldre 5 g de coure.

Dades: masses atòmiques: N = 14, O = 16, H = 1, Cu = 63,5.

De manera aproximada, la benzina es pot considerar composta per una mescla equimolecular d'octà i nonà.

a) Escriviu les reaccions de combustió dels esmentats hidrocarburs.

b) Calculeu el volum d'aire en condicions normals que es necessita per cremar 484 g

de benzina.

c) Calculeu la calor alliberada en aquesta combustió si té lloc a pressió constant.

Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1.

Composició aire: 20% d'oxigen en volum.

Entalpies de combustió: octà: - 5471 kJ · mol-1 ; nonà: - 6120 kJ · mol-1.

R = 0,082 atm · L · K-1mol-1.

La constant del producte de solubilitat de l'hidròxid de magnesi a 25 °C és 5,61 · 10-12.

a) Calculeu la solubilitat (en g/L) d'aquest compost en aigua pura.

b) Calculeu la solubilitat (en g/L) en una dissolució d'hidròxid de sodi de pH = 12.

c) Expliqueu de quina manera podríem aconseguir la redissolució del precipitat.

Dades: masses atòmiques: O = 16, H = 1, Mg = 24,3.

Kw = 1,0 · 10-14.

A 100 cm3 d'una dissolució d'àcid nítric de concentració 0,01 M s'hi afegeix 100 cm3 d'una

dissolució d'hidròxid de bari de concentració 0,01 M.

a) Escriviu la reacció que té lloc entre aquests dos compostos.]

b) Determineu si la reacció serà completa o hi haurà algun reactiu en excés.

c) Calculeu el pH de les dues dissolucions inicials i el de la dissolució final.

Dades: Kw = 1,0 · 10-14.

Un recipient de 100 L conté una mescla de He i N2, la densitat de la qual és 0,5 kg · m-3.

El recipient es troba en condicions normals de pressió i temperatura.

a) Trobeu el nombre de mols de cada gas.

b) Determineu la pressió parcial de cada gas.

c) Si el recipient on hi ha els gasos té un petit forat, justifiqueu qualitativament si variarà

la composició de la mescla.

Dades: masses atòmiques: He = 4, N = 14.

R = 0,082 atm · L · K-1mol-1.

Una mostra de cinabri, mineral compost principalment per sulfur de mercuri(II), es fa reaccionar amb àcid nítric i se n'obté nitrat de mercuri(II), monòxid de nitrogen, diòxid de sofre i aigua.

a) Escriviu la reacció que té lloc, ajustada pel mètode de l'ió-electró.

b) Indiqueu l'espècie que s'oxida, la que es redueix, quina actua d'oxidant i quina de

reductor.

c) Calculeu el volum d'àcid nítric de concentració 13 M necessari per dissoldre el sulfur

de mercuri(II) contingut en 10 g de cinabri (amb un 80% en pes del sulfur de mercuri(III)).

Dades: masses atòmiques: S = 32, N = 14, O = 16, H = 1, Hg = 200,6.

Per a la descomposició de l'òxid de plata a 298 K en plata metàl·lica i oxigen gasós,

a) Escriviu la reacció igualada.

b) Calculeu l'energia de Gibbs estàndard del procés i indiqueu si aquest procés és o no

és espontani a la temperatura indicada.

c) Calculeu la quantitat de calor intercanviada pel sistema quan es descomponen 50 g

d'òxid de plata a pressió constant i indiqueu si la calor s'absorbeix o es desprèn.

Dades: masses atòmiques: O = 16, Ag = 108.

H0f (òxid de plata) = -31,1 kJ · mol-1, S0 (Ag(s)) = 42,6 J · K-1mol-1.

S0 (òxid de plata) = 121.3 J · K-1mol-1, S0 (O2 (g)) = 205,1 J · K-1mol-1.

En un recipient tancat d'1 litre de capacitat i a la temperatura de 400 °C s'han introduït

0,5 mol de iode, 0,2 mol d'hidrogen i 3 mol de iodur d'hidrogen, tots ells en estat gasós.

El procés que té lloc és el següent, amb una constant d'equilibri Kc = 59 a la temperatura

indicada:

I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)

a) Justifiqueu en quin sentit transcorrerà la reacció per tal d'assolir l'equilibri a 400 °C.

b) Calculeu les concentracions de les tres espècies a l'equilibri.

c) Un cop assolit l'equilibri, raoneu en quin sentit es desplaçarà la reacció si s'incrementa

la pressió total del sistema.

L'etiqueta d'un flascó d'àcid acètic concentrat indica que és del 84,2% en massa i que la

seva densitat és 1,069 g · cm-3.

a) Calculeu la concentració molar de l'àcid acètic del flascó.

b) Determineu el volum de l'àcid concentrat necessari per preparar 100 cm3 de dissolució

d'àcid acètic 3 M.

c) Expliqueu com faríeu aquesta preparació al laboratori i anomeneu el material que

utilitzaríeu.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16

Una possible manera de neutralitzar un vessament d'àcid sulfúric és mitjançant una reacció amb hidrogencarbonat de sodi, a partir de la qual es forma sulfat de sodi, diòxid de carboni i aigua.

a) Escriviu la reacció que té lloc.

b) Si es vessa 1 L d'àcid sulfúric 18 M, determineu quina massa d'hidrogencarbonat

de sodi caldrà afegir-hi com a mínim.

c) Calculeu el volum de diòxid de carboni que s'obtindrà, mesurat a 1 atm de pressió i

a 20 °C de temperatura.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; S = 32

R = 0,082 atm · L · K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1

Un matràs de 2 L a 373 K conté una mescla en equilibri formada per 0,20 mol de N2O4 i

0,29 mol de NO2.

a) Trobeu les constants d'equilibri Kc i Kp de la reacció N2O4 2 NO2 a aquesta temperatura.

b) Si afegim 0,11 mol de NO2 al recipient, calculeu les concentracions de les dues

espècies un cop assolit novament l'equilibri.

Dades: R = 0,082 atm · L · K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-

El pH d'un producte de neteja és 11,5. Volem preparar una dissolució aquosa d'amoníac

que tingui el mateix pH que el producte esmentat.

a) Trobeu quina concentració d'amoníac haurà de tenir la dissolució.

b) Per comprovar si la preparació és correcta, valorem 20 cm3 de la dissolució d'amoníac

amb àcid clorhídric 0,50 M. Quin volum d'àcid haurem de gastar en la valoració?

c) Justifiqueu si el pH de la dissolució en el punt d'equivalència de la valoració serà més

petit, igual o més gran que 7.

Dades: Kb(NH3) = 1,8 · 10-5

Es valora una mostra de 3,0 g de sosa càustica (formada per hidròxid de sodi i impureses

inerts) emprant com a agent valorant una dissolució d'àcid sulfúric 2,0 M. El punt final de

la valoració s'assoleix quan s'han consumit 13,2 cm3 d'àcid.

a) Escriviu la reacció de neutralització que té lloc en la valoració.

b) Calculeu el percentatge d'hidròxid de sodi present en la sosa càustica.

c) Descriviu el procediment de laboratori corresponent a aquesta valoració i indiqueu i

anomeneu els estris necessaris.

Dades: masses atòmiques: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32

El clor s'obté al laboratori per oxidació de l'àcid clorhídric amb MnO2, procés del qual s'obté també clorur de manganès (II) i aigua.

a) Escriviu la reacció que té lloc (ajustada convenientment).

b) Calculeu el volum de dissolució d'àcid clorhídric de densitat 1,15 g · cm-3 i 30% en

massa que es necessita per obtenir 10 L de gas clor, mesurats a 30 °C i 1,02 · 105 Pa.

a) Indiqueu quin és el pH d'una dissolució 0,01 M d'àcid nítric.

b) Afegim 0,82 g d'acetat de sodi a 1 L de la dissolució anterior. Raoneu si el pH serà més

petit, igual o més gran que en el cas anterior.

c) Per al cas b, calculeu la concentració d'ió acetat en la dissolució.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23

Ka (àcid acètic) = 1,8 · 10-5

El clorat de potassi es descompon en clorur de potassi i oxigen. Les entalpies estàndard

de formació del clorur de potassi i el clorat de potassi a 25 °C són, respectivament,

-437 kJ · mol-1 i -398 kJ · mol-1.

a) Escriviu la reacció corresponent a la descomposició.

b) Calculeu la variació d'entalpia de la reacció i indiqueu si aquesta és exotèrmica o

endotèrmica.

c) Raoneu quin serà el signe de la variació d'entropia estàndard de la reacció.

d) Justifiqueu si la reacció serà o no espontània en condicions estàndard.

Un àcid orgànic està format per carboni, hidrogen i oxigen. De la combustió de 10 g del

compost s'obtenen 0,455 mol d'H2O i 0,455 mol de CO2. Sabem també que, en estat

gasós, 1 g del compost ocupa 1 dm3 a 4,44 · 104 Pa i 473 K.

a) Trobeu la massa molecular del compost.

b) Determineu la fórmula molecular del compost.

c) Indiqueu de quin compost es tracta i doneu-ne un isòmer.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16

R = 0,082 atm · L · K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1

Un àcid sulfúric concentrat conté un 92% en massa d'àcid i la seva densitat és

1813 kg · m-3.

a) Calculeu el volum d'aquest àcid concentrat necessari per preparar 100 cm3 d'una

dissolució 0,10 M.

b) Expliqueu com faríeu aquesta preparació al laboratori i anomeneu el material que utilitzaríeu.

c) Indiqueu i justifiqueu quines precaucions cal prendre al laboratori en utilitzar l'àcid

sulfúric.

Dades: masses atòmiques: H = 1; O = 16; S = 32

Les variacions d'entalpia estàndard per a les reaccions de combustió de l'etanol i de l'etè

a 298 K són, respectivament, -1367 kJ · mol-1 i -1411 kJ · mol-1.

a) Escriviu les reaccions de combustió d'aquests dos compostos.

b) Determineu la variació d'entalpia de la reacció que té lloc entre etè i aigua per donar

etanol.

c) Calculeu, de la reacció anterior, la variació d'energia de Gibbs estàndard a 298 K i

indiqueu si la reacció (en condicions estàndard) serà espontània en el sentit indicat.

Dades: S0(etè(g)) = 219,5 J · K-1mol-1

S0(H2O(l)) = 69,91 J · K-1mol-1

S0(etanol(l)) = 160,7 J · K-1mol-1

En un vas de precipitats es posen 5,0 g de pedra calcària, amb un contingut del 42% en

massa de carbonat de calci, i 50 cm3 d'àcid clorhídric 5 M. La reacció que es produeix condueix a la formació de clorur de calci, diòxid de carboni i aigua.

a) Escriviu la reacció que té lloc.

b) Indiqueu el reactiu limitant i la quantitat en excés de l'altre reactiu, expressada en

mols.

c) Calculeu el volum de diòxid de carboni alliberat a 25 °C i 1 atm.

d) Suposant que el volum final de la dissolució és de 50 cm3, calculeu la concentració

molar final de clorur de calci i d'àcid clorhídric.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16; Cl = 35,5; Ca = 40

R = 0,082 atm · L · K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1

a) Expliqueu breument i de forma clara en què es diferencien un àcid fort i un àcid feble.

b) Expliqueu també en què consisteix el fenomen de la hidròlisi.

c) Ordeneu en ordre creixent de pH les dissolucions dels compostos següents (totes de

concentració 0,1 M) i justifiqueu la resposta:

HCl, H2SO4, NaOH, NH3, CH3COOH

d) Ordeneu també en ordre creixent de pH les dissolucions següents (totes de concentració 0,1M):

NaCl, NH4Cl, KNO3, NaCH3COO

La constant d'equilibri Kc per a la reacció:

SO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO (g)

és igual a 3 a una temperatura determinada.

a) Justifiqueu per què no està en equilibri, a la mateixa temperatura, una mescla formada

per 0,4 mol de SO2, 0,4 mol de NO2, 0,8 mol de SO3 i 0,8 mol de NO (en un recipient

d'1 L).

b) Determineu la quantitat que hi haurà de cada espècie un cop s'hagi assolit l'equilibri.

c) Justifiqueu cap a on es desplaçarà l'equilibri si incrementem el volum del recipient a

2 L.

L'ió permanganat reacciona en medi àcid amb l'ió Fe2+ per donar ions Mn2+ i Fe3+.

a) Igualeu la reacció redox corresponent pel mètode de l'ió-electró i indiqueu quina

espècie és l'oxidant i quina la reductora.

b) Si la reacció es duu a terme amb dissolucions de permanganat de potassi i de sulfat

de ferro(II) en presència d'àcid sulfúric, escriviu la reacció igualada en forma

molecular.

c) El permanganat de potassi és un exemple de substància comburent. Expliqueu què

vol dir això i citeu algun altre exemple.

Una dissolució saturada d'hidròxid de zinc té pH = 8,5.

a) Quines són les concentracions dels ions hidròxid i zinc en aquesta dissolució?

b) Trobeu el producte de solubilitat de l'hidròxid de zinc.

c) Quina quantitat (en grams) d'hidròxid de zinc dissolt hi ha en 200 cm3 de dissolució

saturada?

d) De quina manera es podria incrementar la solubilitat d'aquest hidròxid?

Dades: masses atòmiques: H = 1; O = 16; Zn = 65,4

Es dissolen 32 g de naftalè sòlid (C10H8) en 368 g de toluè (C7H8) i s'obté una dissolució

de densitat 0,892 g · cm-3.

a) Trobeu la concentració molar de naftalè a la dissolució.

b) Escriviu les reaccions de combustió dels dos components de la dissolució.

c) Trobeu el volum d'oxigen, mesurat en condicions normals, necessari per cremar

completament la dissolució.

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16

R = 0,082 atm · L · K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1

El clorur d'hidrogen és un gas molt soluble en aigua i la seva dissolució aquosa s'anomena àcid clorhídric. Es pot obtenir mitjançant reacció del clorur de sodi amb àcid sulfúric concentrat.

a) Escriviu la reacció corresponent a l'obtenció de clorur d'hidrogen a partir dels compostos anteriors.

b) Trobeu el pH de la dissolució obtinguda si el clorur d'hidrogen format a partir d'1 g

de clorur de sodi es dissol en 0,5 L d'aigua.

c) Calculeu quina concentració i quin pH haurà de tenir una dissolució de NaOH tal que

1 L d'aquesta dissolució neutralitzi la dissolució d'àcid clorhídric de l'apartat anterior.

Dades: masses atòmiques: H = 1; O = 16; Na = 23; Cl = 35,5

Kw = 1.0 · 10-14