EXAMEN DE SELECTIVIDAD UIB SEPTIEMBRE 2010 QUÍMICA OPCIÓN A
1. Indica, justificant la resposta, si les seguents proposicions son vertaderes o falses. a) Els elements d’un mateix grup tenen el mateix nombre atomic. b) Els elements del mateix periode tenen formules analogues per als seus corresponents composts. c) El nombre atomic coincideix amb el nombre de protons del nucli, pero no sempre coincideix amb el nombre d’electrons d'un atom neutre. d) Tots els isotops del mateix element tenen el mateix nombre d’electrons. a) Falso. Cada elemento de la tabla tiene su número atómico. b) Falso. Sería cierto para los elementos de un mismo grupo. c) Falso. Si el átomo es neutro el número de protones, el número atómico y el número de electrones coinciden. d) Verdadero. Isótopos son átomos con el mismo número atomico y distinto número másico. 2. Un recipient de 5 litres s’omple amb 261 grams de pentaclorur de fosfor a 300 oC i es tanca. En arribar a l’equilibri (PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)) la pressio total es de 16,45 atmosferes. Calcula: a) El grau de dissociacio del pentaclorur de fosfor. b) El valor de la constant Kc per a aquest equilibri. c) El valor de la constant Kp per a aquest equilibri. d) Si la reaccio es exotermica, justifica cap on es desplaca l’equilibri si disminueix la temperatura. 261 g. de PCl5 .
1 mol de PCl5
208 5g. de PCl5
1 25moles de PCl5
PCl5 1’25 1’25.(1-α)
↔
PCl3 0 1’25.α
+
Cl2 0 1’25.α
Moles iniciales Moles en equilibrio a) Moles totales en el equilibrio: ntot.= 1’25.(1 ‐ α) + 1’25.α + 1’25.α = = 1’25 + 1’25α P. V 16 45.5 n 1 25 1 25α 1 25 1 25α 1 75 R. T 0 082. 300 273 α 0 4 Una disociación del 40 % b) neq(PCl5) = 0’75 moles, neq(PCl3) = neq(Cl2) = 0’5 moles.
0 50 5 moles 5 5 Kc 0 067 0 75 L. 5 c) Kp = Kc (R.T)∆n → Kp = 3’13 atm. d) La disminución de temperatura, según el principio de Le Chatelier, favorece procesos exotérmicos. Se desplaza a productos (→). 3. A partir d’una dissolucio d’amoniac 0,5 M: a) Calcula el pH i la molaritat d’una dissolucio d’hidroxid de sodi que tingui el mateix pH que la dissolucio 0,5 M d’amoniac. b) Si es valoren amb acid clorhidric volums iguals d’ambdues dissolucions per separat, explica raonadament en quin cas es consumira mes acid clorhidric. c) Justifica si el pH al punt d’equivalencia de la valoracio de cada dissolucio (amoniac i hidroxid sodic) sera igual, mes petit o mes gran que 7. Dades: Kb (amoniac) = 1,8・10‐5
a) Concent. inicial Concent. Equil. K C
α pH
1 8.10 05
NH3
+
H2O
0’5 0’5.(1 – α) 6.10
→
OH
C α
NH4+
OH
+
0 0’5.α 6.10 M.
pOH
0 0’5.α 2 52
11 48.
Una disolución de NaOH 11’48M tiene una molaridad = 10
3 02. 10
.
b) La de amoniaco. La dión de amoniaco tiene una concentración mayor, habrá más moles por litro y, por tanto, consumirá más volumen de HCl. c) En la valoración del amoniaco se produce cloruro de amonio que ) dando disoluciones ácidas, pH < 7. En la hidroliza ( valoración del NaOH se produce cloruro de sodio que no hidroliza dando disoluciones neutras, pH = 7. 4.
a) Per que es important la presencia d’ozo a l’atmosfera? b) Indica algun compost relacionat amb la destruccio de la capa d’ozo. c) Es correcte indicar que la capa d’ozo es troba a la troposfera?
En el aire que respiramos tenemos ozono troposférico que es considerado un contaminante pues daña los pulmones. Por el contrario, el ozono estratosférico es vital para la vida terrestre
La capa d’ozó és una zona de l’estratosfera que conté una petita concentración de moléculas d’O3. Aquesta capa actua com a escut protector contra la perillosa llum ultraviolada del sol, ja que absorbéis la radiación U.V. entre 240 nm i 310nm. Els clorofluorocarbonis CFCs, coneguts comercialmente com a freons, no són tòxics ni inflamables pel que s’han utilitzat molt de temps en circuits de refrigeración i en aerosols com a propulsors. El més utilitzats són el freó‐11 CFCl3 i el freó‐12 CF2Cl2. Aquestes substàncies són responsables directes de la destrucción progressiva de la capa d’ozó. Els freons un cop alliberats a l’atmosfera, es difundiesen lentamente cap l’estratosfera on es descomponen per la llum U.V. ‐ Descomposició del freó CF2Cl2+hν→ ●CF2Cl+Cl ‐ Destrucció l’ozó Cl+O3 . ClO + O2 Actualment s’ha limitat l’ús d’aquests gasos a causa del seu efecte perjudicial sobre la capa d’ozó. 5. En medi acid l’io cromat reacciona amb l’io sulfit segons l'equacio: K2CrO4 + Na2SO3 + HCl → KCl + Na2SO4 + CrCl3 + H2O a) Escriu les semireaccions quimiques implicades i indica quina especie actua com a oxidant i quina com a reductora. b) Ajusta la reaccio molecular mitjancant el metode de l’io‐electro. ● Calculamos los números de oxidación de cada átomo. K Cr O Na S O H Cl K Cl Na S O Cr Cl H O ● ¿ Qué elementos cambian de número de oxidación? El S (de + 4 a + 6), se oxida y el Cr ( de +6 a +3) se reduce. ● Disociamos las sustancias ( solo ácidos, hidróxidos y sales) que intervienen en la oxidación y la reducción. K2CrO4 → 2K+ + CrO4‐2 Na2SO3 → 2Na+ + SO Na2SO4 → 2Na+ + SO CrCl3 → Cr+3 + 3Cl‐ .● Escribimos las semireacciones de oxidación y reducción. Oxidación. El reductor es el Na2SO3. SO SO ‐2 Reducción. El oxidante es el K2CrO4. CrO4 → Cr+3 ● Ajustamos atómica y electrónicamente las semireacciones. Los O se ajustan añadiendo H2O y los H se ajustan añadiendo H+. SO → SO SO H O→ SO SO → SO SO H O→ SO 2H ajustamos electrónicamente: SO H O→ SO 2H 2e
CrO →Cr CrO →Cr 4H O CrO →Cr 8H →Cr 4H O CrO ajustamos electrónicamente: CrO 8H 3e →Cr 4H O ● Para que el número de e- de ambas semireacciones coincida, debemos multiplicar la primera reacción por 3 y la segunda por 2, así tendremos 6 e- en cada una. 3H O→ 3SO 6H 6e 3SO 2CrO 16H →2Cr 8H O 6e ● Sumamos ambas semireacciones ya ajustadas. 3SO
3H O
2CrO
16 H
6e → 3SO
6H
6e
2Cr
8 H O
● Trasladando esta información a la reacción inicial: 2K2CrO4 + 3Na2SO3 + 10HCl → 4KCl + 3Na2SO4 + 2CrCl3 + 5H2O Ajustado por tanteo OPCIÓ B 1. Es dissolen en aigua 8,5 grams de nitrat de sodi i 16,4 grams de nitrat de calci i es dilueixen fins a 2000 cm3. a) Determina la concentracio d’ions sodi i d’ions nitrat de la dissolucio. b) Quants d’ions calci hi haura en 100 cm3 de la dissolucio inicial? 1 mol de NaNO 0 1moles de Na 0 1moles de NaNO 8 5g. de NaNO . 0 1moles de NO 85g. de NaNO 1 mol de Ca NO 16 6g. de Ca NO . 0 1moles de Ca NO 164 g. de Ca NO 0 2 moles de NO 0 1moles de Ca 01 01 01 02 a Na 0 05 M. ; Ca 0 05 M. y NO 0 15 M. 2 2 2 1 L. 0 05moles de Ca 6 023. 10 iones Ca b 100 cm . . . 1 L. 1 mol 1000cm 3. 10 iones Ca 2. Un iogurt te un pH = 3. Si es considera que l’unic acid present en el iogurt es l’acid lactic, calcula la concentracio d’aquest acid expressada en grams d’acid per litre. Dades: L’acid lactic es monoprotic de Ka = 1,25.10‐4 i massa molar 90 g/mol. Concent. inicial Concent. Equil.
H O
10
HA + H20 ↔ A‐ + H3O+ C0 0 0 C0(1 – α) C0‐ α C0‐ α H
10 M.
Ka H O
A
H O HA C α
C α. C α H O C C 1 α 10 C 9 09. 10 0 11
H O α α 0 11 1 α moles 90 g. de HA. 0 82 g./L. L. 1 mol HA
3. Raona si les configuracions electroniques seguents corresponen a un estat fonamental, excitat o no son possibles. En els casos d’estats fonamentals o excitats, indica a quin atom corresponen: a) 1s2 2s1 2p1 b) 1s2 2s2 2p1 2d1 c) 1p1 d) 1s2 2s2 2p6 a) Estado excitado. El fundamental sería: 1s2 2s2 , se trata del berilio. b) No es posible pues en el nivel 2 no hay orbitales d. c) No es posible pues en el nivel 1 no hay orbitales p. d) Estado fundamental. Se trata del neón. 4. Explica detalladament per a que serveix un matras de Kitasato, una pipeta, una bureta i un matras d’Erlenmeyer. Del material anterior, quin utilitzaries en una valoracio i com l’utilitzaries? Explica‐ho amb un exemple. · Kitasato: Matraz en el que se puede hacer el vacio. Se usa para filtrar si le colocamos un embudo Buchner. · Pipeta: Se emplea para medir volúmenes exactos de líquidos. Existen pipetas de varios tamaños según los diferentes volúmenes. · Bureta: Se usa para añadir volúmenes muy precisos de líquidos. La llave permite graduar la caída del líquido en forma de goteo. · Erlenmeyer o matraz cónico: Se utiliza para contener líquidos que reaccionan entre sí o para preparar disoluciones. Se puede calentar y se cierra con unos tapones especiales a los que se acoplan buretas, termómetros, embudos, etcétera Determinaremos la concentración de una disolución de HCl, utilizando NaOH de concentración conocida.
Comprueba que la llave de la bureta está cerrada. En un vaso de precipitados, coge un poco de NaOH y llena la bureta. Coloca el vaso bajo la bureta y enrásala. Mide 25 ml de la disolución de HCl y échalos en el matraz Erlenmeyer. Añade 2 gotas de fenolftaleína y agita. Coloca el matraz bajo la bureta (pon un papel blanco debajo del matraz, para ver mejor el cambio de color) y deja caer NaOH, agitando el matraz con una mano y manejando la llave con la otra, hasta que la disolución se vuelva violeta. Esta primera operación te indicará, aproximadamente, cuanto se gasta.
Repite todo el proceso y ahora, con mucho cuidado, echando gota a gota, desde un par de ml antes de la medida anterior. Anota el volumen gastado. La operación debe repetirse un par de veces. La medida del volumen gastado, será la media. La reacción que tiene lugar es: HCl + NaOH → NaCl + H O 2 Según la fórmula Va.Na = Vb.Nb, despejamos la normalidad del ácido.
5. A 800 K, el monoxid de carboni reacciona amb aigua per donar dioxid de carboni i hidrogen, i arriba a un equilibri que te una constant Kc = 5,1. Si a aquesta temperatura i en un recipient de 50 L es fa reaccionar 1 mol de monoxid de carboni amb 1 mol d’aigua, calcula: a) Quants de mols de monoxid de carboni queden sense reaccionar?, quina es la pressio parcial de cada component en l’equilibri?, quina es la pressio total? b) Si partim d’1 mol de monoxid de carboni, 1 mol d’aigua, 2 mols de dioxid de carboni i 2 mols d’hidrogen en les mateixes condicions de volum i temperatura, indica, justificant‐ho, cap on es desplacara la reaccio. La reacción es CO + H2O CO2 + H2.
CO + H2O
CO2 + H2
Concent. inicial Concent. Equil.
1 1 ‐ x
1 1 ‐ x
0 x
0 x
a)
Kc
CO H CO H O
x 1
x
51
x
0 69
Quedan sin reaccionar 1 – 0’69 = 0’31 moles de CO. PCO PH
O
PCO PH
nCO . R. T V
0 31.0 082.800 50
0 4atm.
nCO . R. T V
0 31.0 082.800 50
0 4 atm.
nCO . R. T V
0 69.0 082.800 50
0 91 atm.
nCO . R. T V
0 69.0 082.800 50
0 91atm.
Ptotal = 0’4 + 0’4 + 0’91 + 0’91 = 2’62 atm.
b)
Calculamos el coeficiente de reacción Q
CO CO
se desplaza hacia productos pues Q
.
H H O
2.2 1.1
4
51