NOM i COGNOMS... GG... GM... DNI

Tercera prova parcial de Química. 30/5/2014 NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM .........
13 downloads 0 Views 154KB Size
Tercera prova parcial de Química.

30/5/2014

NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM ....... DNI ........................... Poseu a totes les fulles el nom, el grup gran i mitjà i el vostre DNI. Utilitzeu només el full assignat a cada pregunta per tal de respondre-la.

 Només es corregirà el que estigui escrit en bolígraf.  Cal raonar breument totes les respostes.  Aquesta prova es divideix en dos conjunts de preguntes:  La part no recuperable (NR). Consta de 1 pregunta i es puntua sobre 10 punts.  La part recuperable (R). Consta de 4 preguntes i es puntua sobre 40 punts.

PART NO RECUPERABLE NR-1) (10 punts) Quina és la concentració de metall lliure si barregem Cu (II) 0.01M i NH3, si la concentració final de lligand en excés (lliure) és 2M? Dades: log  ([Cu(NH3)4] ) = 11.8 2+

1

Tercera prova parcial de Química.

30/5/2014

NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM ....... DNI ...........................

PART RECUPERABLE R-1) (10 punts) L’àcid malònic (HOOCCH2COOH) és un àcid dipròtic amb pKa de 2.85 i 5.90 per a la primera i segona dissociació, respectivament. Determineu el pH de les solucions que s’indiquen a continuació: a) Una solució d’àcid malònic (HOOCCH2COOH) 0.36 M. b) Una solució de malonat sòdic (HOOCCH2COONa) 0.36 M. c) Una solució de malonat disòdic (NaOOCCH2COONa) 0.36 M. Donat que hi ha més de 3 ordres de magnitud entre les dues constants d’acidesa successives, es pot calcular el pH considerant només la primera dissociació àcida de l’àcid malònic. HOOCCH2COOH + H2O → HOOCCH2COO- + H3O+ Ka = 10-2.85 [ ]inicial 0.36 [ ]transf. -x x x [ ]equil. 0.36-x x x a)

Ka = 10-2.85 = 1.41 x 10-3 = x2 /(0.36-x) En aquest cas no es pot simplificar perquè no hi ha 3 ordres de magnitud de diferència entre C a i Ka, per tant cal resoldre l’equació de segon grau. x = [H3O+] = 0.0219 M

pH = 1.66

b)

El malonat sòdic és un amfòlit, per tant utilitzarem la fórmula corresponent per calcular el pH: pH = ½ (pKa1+pKa2) = ½ (2.85 + 5.90) = 4.38 = pH

c)

El malonat disòdic és la base conjugada. En aquest cas també hi ha més de dos ordres de magnitud entre les dues constants de basicitat, per tant el pH es pot calcular considerant només la primera. La constant de basicitat la podem trobar com: pKb = 14 - pKa = 14 – 5.90 = 8.1 Kb = 10-8.1 = 7.94 x 10-9 NaOOCCH2COONa

[ ]inicial [ ]transf. [ ]equil.

+ H2O



0.36 -x 0.36-x -9

NaOOCCH2COOH

x x

+ HO

-

Kb = 7.94 x 10

-9

x x

2

7.94 x 10 = x /(0.36-x) En aquest cas si que es pot simplificar perquè Cb >> Kb i s’obté la solució: -

-5

x = [HO ] = 5.35 x 10 M

pOH = 4.27

pH = 9.73

2

Tercera prova parcial de Química.

30/5/2014

NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM ....... DNI ...........................

R-2) (10 punts) En la valoració de 50 mL d’una solució 0,1 M de metilamina (CH3NH2) amb una solució 0,200 M de HCl: a) Calculeu el pH inicial i el del punt d’equivalència. b) Calculeu el pH després de l’addició de 12,5 mL i 30 mL de l’àcid. c) Escolliu de la taula l’indicador més adient per aquesta valoració tot indicant el canvi de color que es produiria. Nom vulgar Blau de bromofenol Ataronjat de metil Verd de bromocresol Roig de metil Blau de bromotimol Fenolftaleïna

pHs extrems interval de viratge 3,0-4,6 3,2-4,4 3,8-5,4 4,8-6,0 6,0-7,6 8,2-10,0

Color per sota del pH inferior Groc Vermell Groc Vermell Groc Incolor

Color per sobre del pH superior Blau Ataronjat Blau Groc Blau Rosat

Dades: pKb metilamina (CH3NH2)=3,32 a)

-

pH punt d’equivalència: Volum d’equivalència 50 mL x 0,1 M = Veq x 0,2 M -> Veq = 25 mL [CH3NH3+] = 50 mLx 0,1 M / (50+25)mL = 0,066 M Hidròlisi àcida de la sal CH3NH3+ ClpH = 1/2 pKa -1/2 log Csal = 1/2 (10,68) -1/2 log 0,066 = 5,93 = pH

-

b)

c)

pH inicial (base feble) pH= 7+1/2 pKa+1/2 log Cb= 7 +1/2 (10,68) + 1/2 log 0,1 = 11,84 o a partir de Kb: Kb = 4,78 10-4 = x2/ (0,1-x) podem menysprear x al denominador X=[OH-] = 6,92 10-3 M pOH= 2,16 pH=11,84

-

12,5 mL d’àcid (punt de semiequivalència) concentracions iguales de base i àcid conjugat pH = pKa pH=10,68 50.10-3 L x 0,1 M - 12,5.10-3Lx0,2 M = 2,5.10-3 mols de base sense neutralitzar [CH3NH2]= 2,5.10-3mols/62,5.10-3L = 0,04M [CH3NH3+] = (12,5.10-3Lx0,2 M) / 62,5.10-3L = 0,04 M pH= pKa + log (Cb/Ca) = 10,68 + log (0,04/0,04) = 10,68 = pH

-

30 mL d’àcid HCl 0,2 M 30.10-3 L x 0,2 M -25.10-3Lx0,2 M = 1.10-3 mols de HCl en excés després de neutralitzar la base. [H3O+] = 1.10-3mols/(50+30).10-3L = 0,0125 M -> pH= 1,90. No tenim en compte la contribució dels ions H3O+ procedents de la hidròlisi de l’àcid conjugat perquè degut a l’efecte de l’ió comú (H3O+) l’equilibri està desplaçat a l’esquerra i l’àcid conjugat està poc ionitzat.

L’indicador més adient és el roig de metil atès que el seu interval de viratge és de 4,8 a 6 (en aquest cas de 6 a 4,8) i el pH del punt d’equivalència és 5,93 i viraria de groc a vermell.

3

Tercera prova parcial de Química.

30/5/2014

NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM ....... DNI ...........................

R-3) (10 punts) Sabent que en 1 L d’aigua pura a 25ºC es poden dissoldre fins a 2.15 × 10-5 mols de Mn(OH)2, es demana: a) b) c)

Producte de solubilitat del Mn(OH)2 Solubilitat del Mn(OH)2 en una dissolució de MnCl2 0.1 M Quants grams de manganès es troben dissolts en 500 mL d’una solució saturada de Mn(OH)2 a pH = 9?

Dades: Pes atòmic (Mn) = 54.94 g/mol a) Mn+2



Mn(OH)2

+ 2 OH-5

2.15 x 10 2+

-

2

-5

-5

2 x 2.15 x 10 -5 2

-14

Kps = [Mn ] [ OH] = (2.15 × 10 ) (2 × 2.15 × 10 ) = 3.97 × 10

= Kps

b) Mn+2

+ 2 OH-

s + 0.1

2s



Mn(OH)2

2

-14

Kps = (s + 0.1) (2s) = 3.97 × 10

Es pot despreciar s enfront de 0.1.

c)

pH = 9



pOH = 5





s = 3.12 × 10-7 M

[-OH] = 10-5 M

Kps = [Mn2+] [-OH]2 = (s) (10-5)2 = 3.97 × 10-14



s = 3.97 × 10-4 M

0.5 L × 3.97 × 10-4 mol/L × 54,94 g/mol = 0,0109 g Mn2+ dissolts

4

Tercera prova parcial de Química.

30/5/2014

NOM i COGNOMS .................................................................... GG ........ GM ....... DNI ...........................

R-4) (10 punts) Per a la pila Zn|Zn2+||H+|H2|Pt se sap que  = +0,460 V quan [Zn2+] = 1,0 M i PH2 = 1,0 atm. Segons aquestes dades quin ha de ser el pH en la semi-cel·la H2-H+ ? Dades: º(Zn+2/Zn) = -0,762 V; º(H+/H2) = 0,000 V. Ajustem la reacció i calculem º +

º = +0,762 V

2+

Zn(s) + 2H (aq) → Zn (aq) + H2(g) Apliquem l’Equació de Nernst:  = º - (0,059/n)log Q

Sabem que n=2

0,460V = 0,762 – (0,059/2) log Q Sabent que Q = 1 x1/[H+]2

Aïllem logQ = 10,237

aïllem [H+] = 7,609x10-6M

10

Q = 1,726x10 pH = 5,11

5