reaccions químiques - ies can puig · 4 reaccions químiques 72 per tant: 3 2 6,65 10 mol de h o 2...

4

Reaccions químiques

ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 65 26/10/2016 14:48:39

Química 1r Batxillerat. SOLUCIONARI

4 Reaccions químiques

70

3. En ser un canvi d’estat, la calor es mesura com Q = m · L, on m és la massa i L és el calor latent de fusió.

La massa són 0,1 kg i la L = 334,4 kJ/kg

Q = 0,1 kg· 334,4 kJ/Kg = 33,44 kJ seria l’energia necessària per fondre el gel; per tant, la mateixa energia en negatiu serà la que alliberarà en congelar-se.

Q = -33,44 kJ

4. Joule va determinar l’equivalència entre Q i W de la següent manera:

W = 2·m·g·h

Q = m · ce · ∆T

Així, 2·m·g·h = m(H2O)·ce· ∆T, d'aquí veiem que:

m · g · h

o

2 e

2 · 0,35 C

(H O ) · T

m c

La temperatura final serà Tf = T0 + ∆T = 20 + 0,35 = 20,35 oC

ACTIVITAT (pàgina 100)

5. Les molècules del gas han de tenir l’energia necessària perquè en xocar entre elles es trenquin els enllaços de les molècules d’oxigen i del gas butà. Un misto o una guspira elèctrica subministren aquesta energia mínima, que s’anomena energia d’activació.

ACTIVITATS (pàgina 103)

6. Com més concentrat és l’àcid, més molècules de l’àcid hi ha per unitat de volum. Si l’àcid és fort, aquestes molècules estan totalment ionitzades. Això suposa més possibilitats que les partícules de l’àcid (molècules o ions) xoquin amb el Zn. Si el zinc està en forma de pols, la superfície de contacte entre el metall i l’àcid és molt més gran, i, per tant, el nombre d’àtoms de zinc que xoquen amb les partícules de l’àcid també és més gran.

7. Augmentar la concentració de l’àcid i polvoritzar el carbonat de calci.


8. a) 8 16 2 2 2C H ( ) O ( ) CO ( ) H O ( )l g g l12 8 8 Un mol d’octà líquid reacciona amb dotze mols d’oxigen gasós per donar vuit mols de diòxid de carboni gasós i vuit mols d’aigua líquida.

b) 3 2 2NH ( ) O ( ) NO ( ) H O ( )g g g g4 5 4 6

Quatre mols d’amoníac gasós reaccionen amb cinc mols d’oxigen gasós per donar quatre mols de monòxid de nitrogen gasós i sis mols d’aigua gasosa.

9. a) 3 2 4 4 422 N H H SO N H SO

b) 2 3 2Fe O 3 CO 2 Fe 3 CO

10. a) 3 2 3 2N aO H N aHCO N a CO H O b) 2CO C CO2



69

PER COMENÇAR (pàgina 95)

▪ En l’àmbit industrial i domèstic són molt importants les reaccions de combustió. En elles un combustible (ja sigui sòlid, líquid o gasós) entra en contacte amb oxigen i produeix diòxid de carboni i aigua. Vegem l’equació química que representa la combustió del butà:

4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O

En biologia és destacable la reacció de respiració cel·lular, mitjançant la qual la glucosa en contacte amb oxigen dóna lloc a diòxid de carboni i agua:

6 12 6 2 2 2C H O 6 O 6 CO 6 H O

▪ Sí, la matèria també sofreix canvis físics a banda de canvis químics. Per exemple, quan posem a bullir aigua en una cassola, veiem com es desprèn vapor d’aigua. En aquest cas no hi ha transformació d’unes substàncies en altres, tant el líquid com el vapor és aigua.

Un altre exemple és la dissolució de sucre en una tassa de cafè. Totes dues substàncies formen una dissolució, però no donen lloc a substàncies de naturalesa diferent quan entren en contacte.

PRACTICA (pàgina 96)

1. Fem servir factors de conversió:

a) 2 m ol de Fe

236 , 022 10 àtom s

1 m ol de Fe 241, 204 10 àtom s

b) 25 m ol de H O

2326 , 022 10 m olècules de H O

21 m ol de H O

2

3 àtom s

1 m olècules de H O 249, 033 10 àtom s

c) En aquest cas, primer hem de calcular un dels factors de conversió que necessitem, la massa molar:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,08 g/mol

2 4196 g de H SO 2 41 m ol de H SO

2 498 , 08 g de H SO

232 4

2 4

6 , 022 10 m olècules de H SO

1 m ol de H SO 24

2 41, 203 10 m olècules de H SO


2 4

7 àtom s

1 m olècula de H SO 248, 424 10 àtom s


2. Tf = 0 oC + 273 = 273 K

T0 = 20 oC + 273 = 293 K

Q = m · Ce · ∆T = 0,1 Kg · 4.180 J·Kg-1· K-1 (- 20 K) = - 8.360 J = -8,36 kJ

∆T = Tf - T0 = 273 – 293 = -20 K

4Reaccions químiques

66

ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 66 26/10/2016 14:48:40



70

3. En ser un canvi d’estat, la calor es mesura com Q = m · L, on m és la massa i L és el calor latent de fusió.

La massa són 0,1 kg i la L = 334,4 kJ/kg

Q = 0,1 kg· 334,4 kJ/Kg = 33,44 kJ seria l’energia necessària per fondre el gel; per tant, la mateixa energia en negatiu serà la que alliberarà en congelar-se.

Q = -33,44 kJ

4. Joule va determinar l’equivalència entre Q i W de la següent manera:

W = 2·m·g·h

Q = m · ce · ∆T

Així, 2·m·g·h = m(H2O)·ce· ∆T, d'aquí veiem que:

m · g · h

o

2 e

2 · 0,35 C

(H O ) · T

m c

La temperatura final serà Tf = T0 + ∆T = 20 + 0,35 = 20,35 oC


5. Les molècules del gas han de tenir l’energia necessària perquè en xocar entre elles es trenquin els enllaços de les molècules d’oxigen i del gas butà. Un misto o una guspira elèctrica subministren aquesta energia mínima, que s’anomena energia d’activació.


6. Com més concentrat és l’àcid, més molècules de l’àcid hi ha per unitat de volum. Si l’àcid és fort, aquestes molècules estan totalment ionitzades. Això suposa més possibilitats que les partícules de l’àcid (molècules o ions) xoquin amb el Zn. Si el zinc està en forma de pols, la superfície de contacte entre el metall i l’àcid és molt més gran, i, per tant, el nombre d’àtoms de zinc que xoquen amb les partícules de l’àcid també és més gran.

7. Augmentar la concentració de l’àcid i polvoritzar el carbonat de calci.


8. a) 8 16 2 2 2C H ( ) O ( ) CO ( ) H O ( )l g g l12 8 8 Un mol d’octà líquid reacciona amb dotze mols d’oxigen gasós per donar vuit mols de diòxid de carboni gasós i vuit mols d’aigua líquida.

b) 3 2 2N H ( ) O ( ) NO ( ) H O ( )g g g g4 5 4 6

Quatre mols d’amoníac gasós reaccionen amb cinc mols d’oxigen gasós per donar quatre mols de monòxid de nitrogen gasós i sis mols d’aigua gasosa.

9. a) 3 2 4 4 422 N H H SO N H SO

b) 2 3 2Fe O 3 CO 2 Fe 3 CO

10. a) 3 2 3 2N aO H N aHCO N a CO H O b) 2CO C CO2



69

PER COMENÇAR (pàgina 95)

▪ En l’àmbit industrial i domèstic són molt importants les reaccions de combustió. En elles un combustible (ja sigui sòlid, líquid o gasós) entra en contacte amb oxigen i produeix diòxid de carboni i aigua. Vegem l’equació química que representa la combustió del butà:

4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O

En biologia és destacable la reacció de respiració cel·lular, mitjançant la qual la glucosa en contacte amb oxigen dóna lloc a diòxid de carboni i agua:

6 12 6 2 2 2C H O 6 O 6 CO 6 H O

▪ Sí, la matèria també sofreix canvis físics a banda de canvis químics. Per exemple, quan posem a bullir aigua en una cassola, veiem com es desprèn vapor d’aigua. En aquest cas no hi ha transformació d’unes substàncies en altres, tant el líquid com el vapor és aigua.

Un altre exemple és la dissolució de sucre en una tassa de cafè. Totes dues substàncies formen una dissolució, però no donen lloc a substàncies de naturalesa diferent quan entren en contacte.


1. Fem servir factors de conversió:

a) 2 m ol de Fe

236 , 022 10 àtom s

1 m ol de Fe 241, 204 10 àtom s

b) 25 m ol de H O

2326 , 022 10 m olècules de H O

21 m ol de H O

2

3 àtom s

1 m olècules de H O 249, 033 10 àtom s

c) En aquest cas, primer hem de calcular un dels factors de conversió que necessitem, la massa molar:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,08 g/mol

2 4196 g de H SO 2 41 m ol de H SO

2 498 , 08 g de H SO

232 4

2 4

6 , 022 10 m olècules de H SO

1 m ol de H SO 24



2 4

7 àtom s

1 m olècula de H SO 248, 424 10 àtom s


2. Tf = 0 oC + 273 = 273 K

T0 = 20 oC + 273 = 293 K

Q = m · Ce · ∆T = 0,1 Kg · 4.180 J·Kg-1· K-1 (- 20 K) = - 8.360 J = -8,36 kJ

∆T = Tf - T0 = 273 – 293 = -20 K

67

Química 1r Batxillerat. Solucionari

ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 67 26/10/2016 14:48:41



72

Per tant:

326 , 65 10 m ol de H O 2

2

18 , 016 g de H O

1 m ol de H O 20, 120 g de H O


15. a) Escrivim l’equació química ajustada:

3 233 HCl Al O H AlCl 3 H O

b) L’estequiometria de la reacció ens permet conèixer la proporció en mol en què reaccionen les substàncies. Calculem la quantitat de HCl, en mol, que correspon al volum de dissolució indicat:

10 m L de dissolució HCl 1 L de dissolució HCl

1.000 m L de dissolució HCl

1, 25 m ol de HCl

1 L de dissolució HCl 0 , 0125 m ol de HCl

Trobem la massa d’hidròxid d’alumini necessària:

M[Al(OH)3] 26,98 (16,00 1,008) · 3 78,004 g/mol

0 , 0125 m ol de H Cl 31 m ol de A l(O H )

3 m ol de H Cl 3

3

78 , 004 g de A l(O H )

1 m ol de A l(O H ) 30 , 325 g de A l(O H ) 3325 m g de A l(O H)

c) Amb l’estequiometria de la reacció calculem la massa de clorur d’alumini formada:

M[AlCl3] 26,98 35,45 · 3 133,33 g/mol

0 , 0125 m ol de H Cl 31 m ol de A lCl

3 m ol de H Cl 3

3

133, 33 g de A lCl

1 m ol de A lCl 30 , 5555 g de A lCl 3556 m g de A lCl

16. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 22 KClO 3 O 2 KCl

2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 KClO3 3 O2 2 KCl

2 mol de clorat de potassi es descomponen per donar 3 mol d’oxigen i 2 mol de clorur de potassi 5 L, 80 C,

3,5 atm

3. Expressem en mol la quantitat d’oxigen. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:

3, 5 atmp Vp V n R T n

R T

5 L

atm0 , 082

L

m ol K (80 273) K

20,60457 m ol de O

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen. La massa de clorat de potassi que s'ha escalfat és:

M(KClO3) 39,10 35,45 16,00 · 3 122,55 g/mol

20 , 60457 m ol de O 32 m ol de KClO

23 m ol de O 3

3

122, 55 g de KClO

1 m ol de KClO 349 , 39 g de KClO 349, 4 g de KClO



71

c) 3 2HCl Al AlCl H6 2 2 3

d) 2 22H Cl Be O H BeCl H O2 2

11. a) 3 2NaClO NaCl O2 2 3 b) 3 2 3 2

H N O Fe H Fe N O2

c) 3 2 32 K I Pb N O PbI KN O2 2

d) 2 2C O CO

e) 3 3 2 22Ca HCO CaCO CO H O


12. Passem de quantitat, en mol, a massa, en grams, utilitzant la massa molar: M(Fe2O3) 55,85 · 2 16,00 · 3 159,7 g/mol

2 30,320 m ol de Fe O 2 3

2 3

159, 7 g de Fe O

1 m ol de Fe O 2 351,104 g de Fe O

Tenim en compte la riquesa de la mostra:

2 351, 104 g de Fe O 2 3

100 g de m ostra

65 g de Fe O 2 378, 62 g de Fe O


13. Calculem primer la massa que correspon als 20 mL de mostra:

g

1,96 m L

md m d V

V 20 m L 39,2 g de m ostra

Amb la dada de la riquesa obtenim els grams d’àcid pur:

39,2 g de m ostra 2 485 g de H SO

100 g de m ostra 2 433,32 g de H SO

Amb la massa molar calculem els mols:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 433,32 g de H SO 2 4

2 4

1 m ol de H SO

98 , 076 g de H SO 2 40 , 3397 m ol de H SO 2 40, 340 m ol de H SO

14. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer el nombre de mols:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm i resolem:

0 , 25 atm

n 1, 25 L

atm0 , 082

L

K

(300 273) K

m ol

326, 65 10 m ol de H O

Per calcular la massa necessitem la massa molar:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

68


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 68 26/10/2016 14:48:42



72

Per tant:

326 , 65 10 m ol de H O 2

2

18 , 016 g de H O

1 m ol de H O 20, 120 g de H O


15. a) Escrivim l’equació química ajustada:

3 233 HCl Al O H AlCl 3 H O

b) L’estequiometria de la reacció ens permet conèixer la proporció en mol en què reaccionen les substàncies. Calculem la quantitat de HCl, en mol, que correspon al volum de dissolució indicat:

10 m L de dissolució HCl 1 L de dissolució HCl

1.000 m L de dissolució HCl

1, 25 m ol de HCl

1 L de dissolució HCl 0 , 0125 m ol de HCl

Trobem la massa d’hidròxid d’alumini necessària:

M[Al(OH)3] 26,98 (16,00 1,008) · 3 78,004 g/mol

0 , 0125 m ol de H Cl 31 m ol de A l(O H )

3 m ol de H Cl 3

3

78 , 004 g de A l(O H )

1 m ol de A l(O H ) 30 , 325 g de A l(O H ) 3325 m g de A l(O H)

c) Amb l’estequiometria de la reacció calculem la massa de clorur d’alumini formada:

M[AlCl3] 26,98 35,45 · 3 133,33 g/mol

0 , 0125 m ol de H Cl 31 m ol de A lCl

3 m ol de H Cl 3

3

133, 33 g de A lCl

1 m ol de A lCl 30 , 5555 g de A lCl 3556 m g de A lCl

16. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 22 KClO 3 O 2 KCl


2 KClO3 3 O2 2 KCl

2 mol de clorat de potassi es descomponen per donar 3 mol d’oxigen i 2 mol de clorur de potassi 5 L, 80 C,

3,5 atm

3. Expressem en mol la quantitat d’oxigen. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:


R T

5 L

atm0 , 082

L

m ol K (80 273) K

20,60457 m ol de O

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen. La massa de clorat de potassi que s'ha escalfat és:

M(KClO3) 39,10 35,45 16,00 · 3 122,55 g/mol

20 , 60457 m ol de O 32 m ol de KClO

23 m ol de O 3

3

122, 55 g de KClO

1 m ol de KClO 349 , 39 g de KClO 349, 4 g de KClO



71

c) 3 2HCl Al AlCl H6 2 2 3

d) 2 22H Cl Be O H BeCl H O2 2

11. a) 3 2NaClO NaCl O2 2 3 b) 3 2 3 2

H N O Fe H Fe N O2

c) 3 2 32 K I Pb N O PbI KN O2 2

d) 2 2C O CO

e) 3 3 2 22Ca HCO CaCO CO H O


12. Passem de quantitat, en mol, a massa, en grams, utilitzant la massa molar: M(Fe2O3) 55,85 · 2 16,00 · 3 159,7 g/mol

2 30,320 m ol de Fe O 2 3

2 3

159, 7 g de Fe O


Tenim en compte la riquesa de la mostra:

2 351, 104 g de Fe O 2 3

100 g de m ostra

65 g de Fe O 2 378, 62 g de Fe O


13. Calculem primer la massa que correspon als 20 mL de mostra:

g

1,96 m L

md m d V

V 20 m L 39,2 g de m ostra

Amb la dada de la riquesa obtenim els grams d’àcid pur:

39,2 g de m ostra 2 485 g de H SO

100 g de m ostra 2 433,32 g de H SO

Amb la massa molar calculem els mols:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 433,32 g de H SO 2 4

2 4

1 m ol de H SO

98 , 076 g de H SO 2 40 , 3397 m ol de H SO 2 40, 340 m ol de H SO

14. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer el nombre de mols:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm i resolem:

0 , 25 atm

n 1, 25 L

atm0 , 082

L

K

(300 273) K

m ol

326, 65 10 m ol de H O

Per calcular la massa necessitem la massa molar:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

69


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 69 26/10/2016 14:48:43



73

La massa de clorur de potassi que s'ha obtingut és: M(KCl) 39,10 35,45 74,55 g/mol

20 , 60457 m ol de O 2 m ol de KCl

23 m ol de O

74 , 55 g de KCl

1 m ol de KCl 30 , 047 g de KCl 30, 05 g de KCl

17. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 8 2 2 22 C H 7 O 6 CO 8 H O

b) A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 C3H8 7 O2 6 CO 8 H2O

2 mol de propà reaccionen amb

7 mol d’oxigen

per donar

6 mol de monòxid de

carboni i 8 mol d’aigua

4 L, 25 C, 2 atm

Expressem en mol la quantitat de propà. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:

2 atmp Vp V n R T n

R T

4 L

atm0, 082

L

m ol K(25 273) K

3 80,3274 m ol de C H

L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.

3 80,3274 m ol de C H 2

3 8

7 m ol d 'O

2 m ol de C H 21,14585 m ol de O

El volum d’oxigen a 0 C i 1 atm que reacciona serà:

n R Tp V n R T V

p

1, 14585 m ol

atm0 , 082

L

m ol

K273 K

1 atm 225, 65 L de O

c) De la mateixa manera, el volum de CO que s’obté a 0 C i 1 atm serà:

3 80,3274 m ol de C H3 8

6 m ol de CO

2 m ol de C H 0,982 m ol de CO

0 , 982 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21, 987 L 22, 0 L de CO


18. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 24 3 22 N2 N H N O 4 HO O


2 NH4NO3 2 N2 O2 4 H2O 2 mol de nitrat

d’amoni es descomponen

per donar 2 mol de nitrogen i 1 mol

d’oxigen i 4 mol d’aigua

0,5 kg, 80 % en NH4NO3



74

3. Expressem en mol la quantitat de nitrat d’amoni pur que hi ha al bidó:

0,5 kg de producte 4 380 kg de pur

100 kg de prod

N H N O

ucte 4 3 4 3

30,4 kg de pur 0,4 10 g de N H N O N H N O pur

4 3( ) 14 , 01 1, 008 4 14NH NO , 01 16, 00 3 80, 052 g/m olM

34 30,4 10 g de NH NO pur 4 3

4 3

1 m ol de

80 , 052 g de NH NO

NH N

r

O

pu 4 34 , 997 m ol e NHd NO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) La pressió que exerciria el nitrogen que s’allibera serà:

4 34 , 997 m ol de NH NO 2

4 3

2 m ol de N

2 m ol de NH NO 24 , 997 m ol de N

Amb l’equació d’estat dels gasos ideals trobem la pressió:

4 , 997 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(35 273) K

50 L 2, 52 atm

b) El volum d’aigua que apareixeria al bidó serà:

4 35 m ol de NH NO 2

4 3

4 m ol de H O

2 m ol de NH NO 210 m ol de H O

Com que l’aigua és un líquid, calculem la massa equivalent a aquests mols i, mitjançant la densitat, el volum que ocupa:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

29 , 994 m ol de H O 2

2

18 ,016 g de H O

1 m ol de H O 2180,05 g de H O

2180,05 g de H O 2

2

1 m L de H O

1 g de H O 2180 m L de H O

19. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 3 2 2Fe O 3 H 2 Fe 3 H O


Fe2O3 3 H2 2 Fe 3 H2O 1 mol d’òxid de

ferro(III) reacciona

amb 3 mol d’hidrogen per donar

2 mol de ferro i 3 mol d’aigua

100 g de mostra 33,6 L a 0 C i 1 atm

3. Expressem en mol la quantitat d’hidrogen. Com que és un gas en les condicions donades:

1 atmp Vp V n R T n

R T

33, 6 L

atm0 , 082

L

m ol K (0 273) K

21, 5 m ol de H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) Inicialment calculem la quantitat de Fe2O3 que reacciona amb aquesta quantitat de H2:

21, 5 m ol de H 2 3

2

1 m ol de Fe O

3 m ol de H 2 30 , 5 m ol de Fe O

Amb la massa molar obtenim la massa d’aquesta substància que conté la mostra: 70


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 70 26/10/2016 14:48:44



73

La massa de clorur de potassi que s'ha obtingut és: M(KCl) 39,10 35,45 74,55 g/mol

20 , 60457 m ol de O 2 m ol de KCl

23 m ol de O

74 , 55 g de KCl

1 m ol de KCl 30 , 047 g de KCl 30, 05 g de KCl

17. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 8 2 2 22 C H 7 O 6 CO 8 H O


2 C3H8 7 O2 6 CO 8 H2O

2 mol de propà reaccionen amb

7 mol d’oxigen

per donar

6 mol de monòxid de

carboni i 8 mol d’aigua

4 L, 25 C, 2 atm

Expressem en mol la quantitat de propà. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:

2 atmp Vp V n R T n

R T

4 L

atm0, 082

L

m ol K(25 273) K

3 80,3274 m ol de C H

L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.

3 80,3274 m ol de C H 2

3 8

7 m ol d 'O


El volum d’oxigen a 0 C i 1 atm que reacciona serà:

n R Tp V n R T V

p

1, 14585 m ol

atm0 , 082

L

m ol

K273 K

1 atm 225, 65 L de O

c) De la mateixa manera, el volum de CO que s’obté a 0 C i 1 atm serà:

3 80,3274 m ol de C H3 8

6 m ol de CO

2 m ol de C H 0,982 m ol de CO

0 , 982 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21, 987 L 22, 0 L de CO


18. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 24 3 22 N2 N H N O 4 HO O


2 NH4NO3 2 N2 O2 4 H2O 2 mol de nitrat

d’amoni es descomponen

per donar 2 mol de nitrogen i 1 mol

d’oxigen i 4 mol d’aigua

0,5 kg, 80 % en NH4NO3



74

3. Expressem en mol la quantitat de nitrat d’amoni pur que hi ha al bidó:

0,5 kg de producte 4 380 kg de pur

100 kg de prod

N H N O

ucte 4 3 4 3

30,4 kg de pur 0,4 10 g de N H N O N H N O pur

4 3( ) 14 , 01 1, 008 4 14NH NO , 01 16, 00 3 80, 052 g/m olM

34 30,4 10 g de NH NO pur 4 3

4 3

1 m ol de

80 , 052 g de NH NO

NH N

r

O

pu 4 34 , 997 m ol e NHd NO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) La pressió que exerciria el nitrogen que s’allibera serà:

4 34 , 997 m ol de NH NO 2

4 3

2 m ol de N

2 m ol de NH NO 24 , 997 m ol de N

Amb l’equació d’estat dels gasos ideals trobem la pressió:

4 , 997 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(35 273) K

50 L 2, 52 atm

b) El volum d’aigua que apareixeria al bidó serà:

4 35 m ol de NH NO 2

4 3

4 m ol de H O

2 m ol de NH NO 210 m ol de H O

Com que l’aigua és un líquid, calculem la massa equivalent a aquests mols i, mitjançant la densitat, el volum que ocupa:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

29 , 994 m ol de H O 2

2

18 ,016 g de H O

1 m ol de H O 2180,05 g de H O

2180,05 g de H O 2

2

1 m L de H O

1 g de H O 2180 m L de H O

19. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 3 2 2Fe O 3 H 2 Fe 3 H O


Fe2O3 3 H2 2 Fe 3 H2O 1 mol d’òxid de

ferro(III) reacciona

amb 3 mol d’hidrogen per donar

2 mol de ferro i 3 mol d’aigua

100 g de mostra 33,6 L a 0 C i 1 atm

3. Expressem en mol la quantitat d’hidrogen. Com que és un gas en les condicions donades:

1 atmp Vp V n R T n

R T

33, 6 L

atm0 , 082

L

m ol K (0 273) K

21, 5 m ol de H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) Inicialment calculem la quantitat de Fe2O3 que reacciona amb aquesta quantitat de H2:

21, 5 m ol de H 2 3

2

1 m ol de Fe O

3 m ol de H 2 30 , 5 m ol de Fe O

Amb la massa molar obtenim la massa d’aquesta substància que conté la mostra: 71


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 71 26/10/2016 14:48:45



75

M(Fe2O3) 55,85 · 2 16,00 · 3 159,7 g/mol

2 30 , 5 m ol de Fe O 2 3

2 3

159, 7 g de Fe O


Com que aquesta és la quantitat que hi ha en 100 g de mostra, concloem que té una riquesa del 79,9 % en Fe2O3.

b) Per calcular la quantitat de ferro que es diposita:

21, 5 m ol de H 2

2 m ol de Fe

3 m ol de H 1 m ol de Fe

M(Fe) 55,85 g/mol

1 m ol de Fe55, 85 g de Fe

1 m ol de Fe 55, 85 g de Fe


20. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem:

3 2 322 KI Pb N O PbI 2 KN O


2 KI 3 2Pb N O PbI2 2 KNO3

2 mol de iodur de potassi

reaccionen amb

1 mol de nitrat de plom(II)

per donar

1 mol de iodur de plom(II) i 2 mol de nitrat

de potassi 25 mL, 3 M 15 mL, 4 M

3. Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats dels dos reactius, el més probable és que un d’ells actuï de reactiu limitant; determinarem quin:

325 10 L de KI3 m ol de KI

1 L de KI 27, 5 10 m ol de KI

33 2

15 10 L de Pb NO

3 2

3 2

4 m ol de Pb NO

1 L de Pb NO 2

3 26 10 m ol de Pb NO

Determinem el reactiu limitant tenint en compte l’estequiometria de la reacció:

23 2

6 10 m ol de Pb N O 3 2

2 m ol de KI

1 m ol de Pb N O 212 10 m ol de KI

Aquesta quantitat és més gran que els 7,5 · 102 mols que reaccionen d’aquesta substància, per tant, el reactiu limitant és el KI.

4. Calculem la quantitat de substància que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

27, 5 10 m ol de KI 21 m ol de PbI

2 m ol de KI 2

23, 75 10 m ol de PbI

M(PbI2) 207,2 126,9 · 2 461,0 g/mol

223, 75 10 m ol de PbI 2

2

461, 0 g de PbI

1 m ol de PbI 217, 29 g de PbI


3 3 22Cd 2 HN O Cd N O H



76


Cd + 2 HNO3 3 2Cd N O + H2

1 mol de cadmi reacciona amb

2 mol d’àcid nítric

per donar

1 mol de nitrat de cadmi i 1 mol d’hidrogen

8 g 60 mL, 1,5 M 0 C i 1 atm


8 g de Cd 1 m ol de Cd

112, 4 g de Cd

2

33

7 , 12 10 m ol de Cd

60 10 L de H N O 3

3

1,5 m ol de H N O

1 L de H N O

239 10 m ol de H N O


239 10 m ol de H NO

3

1 m ol de Cd

2 m ol de H NO

24 , 5 10 m ol de Cd

Aquesta quantitat és més petita que els 7,12 · 102 mols que reaccionen d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el HNO3.

4. Calculem la quantitat d’hidrogen que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

239 10 m ol de HNO 2

3

1 m ol de H

2 m ol de HNO 2

24 , 5 10 m ol de H

Com que l’hidrogen és un gas trobem el volum que ocupa amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

24 , 5 10 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21 L de H


22. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 2 2 22 CH OH O 2 CH O 2 H O


2 CH3OH O2 2 CH2O 2 H2O 2 mol de metanol reaccionen amb 1 mol d’oxigen per donar 2 mol de formol i 2 mol d’aigua

50 g

Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Donat que coneixem les quantitats dels dos reactius, el més probable és que un d’ells actuï de reactiu limitant; determinarem quin:

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,032 g/mol

350 g de CH O H 3

3

1 m ol de CH O H

32, 032 g de CH O H 31, 56 m ol de CH O H

72


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 72 26/10/2016 14:48:46



75

M(Fe2O3) 55,85 · 2 16,00 · 3 159,7 g/mol

2 30 , 5 m ol de Fe O 2 3

2 3

159, 7 g de Fe O


Com que aquesta és la quantitat que hi ha en 100 g de mostra, concloem que té una riquesa del 79,9 % en Fe2O3.

b) Per calcular la quantitat de ferro que es diposita:

21, 5 m ol de H 2

2 m ol de Fe

3 m ol de H 1 m ol de Fe

M(Fe) 55,85 g/mol

1 m ol de Fe55, 85 g de Fe

1 m ol de Fe 55, 85 g de Fe



3 2 322 KI Pb N O PbI 2 KN O


2 KI 3 2Pb N O PbI2 2 KNO3

2 mol de iodur de potassi

reaccionen amb

1 mol de nitrat de plom(II)

per donar

1 mol de iodur de plom(II) i 2 mol de nitrat

de potassi 25 mL, 3 M 15 mL, 4 M


325 10 L de KI3 m ol de KI

1 L de KI 27, 5 10 m ol de KI

33 2

15 10 L de Pb NO

3 2

3 2

4 m ol de Pb NO

1 L de Pb NO 2

3 26 10 m ol de Pb NO


23 2

6 10 m ol de Pb N O 3 2

2 m ol de KI

1 m ol de Pb N O 212 10 m ol de KI

Aquesta quantitat és més gran que els 7,5 · 102 mols que reaccionen d’aquesta substància, per tant, el reactiu limitant és el KI.

4. Calculem la quantitat de substància que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

27, 5 10 m ol de KI 21 m ol de PbI

2 m ol de KI 2

23, 75 10 m ol de PbI

M(PbI2) 207,2 126,9 · 2 461,0 g/mol

223, 75 10 m ol de PbI 2

2

461, 0 g de PbI

1 m ol de PbI 217, 29 g de PbI


3 3 22Cd 2 HN O Cd N O H



76


Cd + 2 HNO3 3 2Cd N O + H2

1 mol de cadmi reacciona amb

2 mol d’àcid nítric

per donar

1 mol de nitrat de cadmi i 1 mol d’hidrogen

8 g 60 mL, 1,5 M 0 C i 1 atm


8 g de Cd 1 m ol de Cd

112, 4 g de Cd

2

33

7 , 12 10 m ol de Cd

60 10 L de H N O 3

3

1,5 m ol de H N O

1 L de H N O

239 10 m ol de H N O


239 10 m ol de H NO

3

1 m ol de Cd

2 m ol de H NO

24 , 5 10 m ol de Cd

Aquesta quantitat és més petita que els 7,12 · 102 mols que reaccionen d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el HNO3.

4. Calculem la quantitat d’hidrogen que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

239 10 m ol de HNO 2

3

1 m ol de H

2 m ol de HNO 2

24 , 5 10 m ol de H

Com que l’hidrogen és un gas trobem el volum que ocupa amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

24 , 5 10 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21 L de H


22. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 2 2 22 CH OH O 2 CH O 2 H O


2 CH3OH O2 2 CH2O 2 H2O 2 mol de metanol reaccionen amb 1 mol d’oxigen per donar 2 mol de formol i 2 mol d’aigua

50 g

Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Donat que coneixem les quantitats dels dos reactius, el més probable és que un d’ells actuï de reactiu limitant; determinarem quin:

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,032 g/mol

350 g de CH O H 3

3

1 m ol de CH O H

32, 032 g de CH O H 31, 56 m ol de CH O H

73


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 73 26/10/2016 14:48:47



78


24. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. Hem de tenir en compte l’energia que es desprèn. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:

C4H10 13/2 O2 4CO2 5 H2O Energia

1 mol de

butà

reacciona

amb

13/2 mols

d’oxigen i donen

4 mols de

diòxid de

carboni

i 5 mols

d’aigua

i 2.878 kJ

12 kg

a) Expressem en mols la quantitat de butà d’una bombona i calculem l’energia que s’obté amb la seva combustió:

M(C4H10) = 4 · 12 + 10 · 1,008 = 58,08 g/mol

12,5 · 103 g de C4H10 · 4 10

4 10

1 m ol de

58

C H

de C,0 g H8 = 215,22 mol de C4H10

215,22 mol de C4H10 ·

4 10

2.878 kJ

1 m ol de C H = 6,2 · 105

b) L’estequiometria ens permet calcular els mols de la substància que van a parar a l’atmosfera:

215,22 mol de C4H10 · 2

4 10

4 m ol de CO

1 m ol de C H = 861 mol de CO2

25. 1. Tal com hem fet en l’exercici anterior, escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. També cal tenir en compte l’energia que es desprèn. 2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:


1 mol de diòxid de

butà

reacciona amb

13/2 mols d’oxigen

i donen 4 mols de diòxid de carboni

i 5 mols

d’aigua

i 2.878 kJ

1.700 kJ

3. Tenint en compte l’eficiència del procés, calculem la quantitat d’energia que hem d’obtenir amb la combustió del butà:

1.700 kJ reals · 100 kJ teòrics

60 kJ reals = 2.833,33 kJ reals



77

L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen:

31, 56 m ol de CH O H 2

3

2 m ol de CH O

2 m ol de CH O H 21, 56 m ol de CH O

M(CH2O) 12,00 1,008 · 2 16,00 30,016 g/mol

21, 56 m ol de CH O 2

2

30 , 016 g de CH O

1 m ol de CH O 246, 85 g de CH O

Aquesta és la quantitat que s’obtindria si el procés fos amb un rendiment del 100 %. Com que no és així, calculem la quantitat real:

246 , 85 g de CH O teòrics 2

2

92 g de CH O reals

100 g de CH O teòrics 243, 1 g de CH O reals

23. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 2 32 SO O 2 SO


2 SO2 O2 2 SO3

2 mol de diòxid de sofre reacciona amb 1 mol d’oxigen per donar 2 mol de triòxid de sofre 11 L, 1,2 atm i 50 C 30 g

3. Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Com que el SO2 és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:


R T

11 L

atm0, 082

L

m ol K(50 273) K

20,498 m ol de SO

L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols de SO3 que s’obtindrien com a màxim a partir d’aquesta quantitat:

20,498 m ol de SO 3

2

2 m ol de SO

2 m ol de SO 30,498 m ol de SO

M(SO3) 32,06 16,00 · 3 80,06 g/mol

30,498 m ol de SO 3

3

80 , 06 g de SO

1 m ol de SO 339, 9 g de SO

a) Determinem el rendiment del procés:

3

3

quantitat real 30 g de SO realsRendim ent 100 100

quantitat teòrica 39,9 g de SO teòrics75, 19 %

b) Per calcular les molècules d’oxigen que han reaccionat hem de calcular els mols utilitzant l’estequiometria de la reacció:

20,498 m ol de SO 2

2

1 m ol de O

2 m ol de SO 20,249 m ol de O

I tenint en compte el nombre d’Avogadro:

20,249 m ol de O

23

2

2

6 , 022 10 m olècu les de O

1 m ol de O 23

21, 5 10 m olècules de O

74


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 74 26/10/2016 14:48:48



78


24. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. Hem de tenir en compte l’energia que es desprèn. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:


1 mol de

butà

reacciona

amb

13/2 mols

d’oxigen i donen

4 mols de

diòxid de

carboni

i 5 mols

d’aigua

i 2.878 kJ

12 kg

a) Expressem en mols la quantitat de butà d’una bombona i calculem l’energia que s’obté amb la seva combustió:

M(C4H10) = 4 · 12 + 10 · 1,008 = 58,08 g/mol

12,5 · 103 g de C4H10 · 4 10

4 10

1 m ol de

58

C H

de C,0 g H8 = 215,22 mol de C4H10

215,22 mol de C4H10 ·

4 10

2.878 kJ

1 m ol de C H = 6,2 · 105

b) L’estequiometria ens permet calcular els mols de la substància que van a parar a l’atmosfera:

215,22 mol de C4H10 · 2

4 10

4 m ol de CO

1 m ol de C H = 861 mol de CO2

25. 1. Tal com hem fet en l’exercici anterior, escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. També cal tenir en compte l’energia que es desprèn. 2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:


1 mol de diòxid de

butà

reacciona amb

13/2 mols d’oxigen

i donen 4 mols de diòxid de carboni

i 5 mols

d’aigua

i 2.878 kJ

1.700 kJ

3. Tenint en compte l’eficiència del procés, calculem la quantitat d’energia que hem d’obtenir amb la combustió del butà:

1.700 kJ reals · 100 kJ teòrics

60 kJ reals = 2.833,33 kJ reals



77


31, 56 m ol de CH O H 2

3

2 m ol de CH O

2 m ol de CH O H 21, 56 m ol de CH O

M(CH2O) 12,00 1,008 · 2 16,00 30,016 g/mol

21, 56 m ol de CH O 2

2

30 , 016 g de CH O

1 m ol de CH O 246, 85 g de CH O

Aquesta és la quantitat que s’obtindria si el procés fos amb un rendiment del 100 %. Com que no és així, calculem la quantitat real:

246 , 85 g de CH O teòrics 2

2

92 g de CH O reals

100 g de CH O teòrics 243, 1 g de CH O reals

23. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 2 32 SO O 2 SO


2 SO2 O2 2 SO3

2 mol de diòxid de sofre reacciona amb 1 mol d’oxigen per donar 2 mol de triòxid de sofre 11 L, 1,2 atm i 50 C 30 g

3. Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Com que el SO2 és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:


R T

11 L

atm0, 082

L

m ol K(50 273) K

20,498 m ol de SO

L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols de SO3 que s’obtindrien com a màxim a partir d’aquesta quantitat:

20,498 m ol de SO 3

2

2 m ol de SO

2 m ol de SO 30,498 m ol de SO

M(SO3) 32,06 16,00 · 3 80,06 g/mol

30,498 m ol de SO 3

3

80 , 06 g de SO

1 m ol de SO 339, 9 g de SO

a) Determinem el rendiment del procés:

3

3

quantitat real 30 g de SO realsRendim ent 100 100

quantitat teòrica 39,9 g de SO teòrics75, 19 %

b) Per calcular les molècules d’oxigen que han reaccionat hem de calcular els mols utilitzant l’estequiometria de la reacció:

20,498 m ol de SO 2

2

1 m ol de O

2 m ol de SO 20,249 m ol de O

I tenint en compte el nombre d’Avogadro:

20,249 m ol de O

23

2

2

6 , 022 10 m olècu les de O

1 m ol de O 23


75


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 75 26/10/2016 14:48:48



80


31. Cu → Cu2+ + 2 electrons 2 Ag+ + 2 electrons → Ag L’oxidant és Ag+, ja que aquests ions són els que s’emporten els electrons. El reductor és el Cu, perquè perd electrons i passa a la dissolució en forma d’ions positius.

32. a) NaOH + NaHCO3 ⇒ Na2CO3 + H2O ⇒ Reacció de transferència de protons. El NaHCO3 els cedeix i el NaOH els accepta.

b) CO2 + C ⇒ 2 CO ⇒ Reacció de transferència d’electrons. El C els cedeix i el CO2 els accepta.

c) 3 HCl + Al ⇒ AlCl3 + 3/2 H2 ⇒ Reacció de transferència d’electrons. El Al els cedeix i el H+ els accepta.

d) 2 HCl + Be(OH)2 ⇒ BeCl2 + 2 H2O ⇒ Reacció de transferència de protons. El HCl els cedeix i el Be(OH)2 els accepta.

33. Perquè quan Cu (s) ⇒ Cu2+ (aq), perd 2e–. Com que cada ió plata tan sols capta 1 e-, calen dos ions Ag per completar el procés (2 Ag1+ (aq) ⇒2 Ag).

34. Zn + 2 Fe3+ ⇒ 2 Fe2+ + Zn2+

El nombre d’electrons que s’intercanvien és 2. Cada àtom de Zn desprèn 2 electrons, que són captats per dos àtoms de Fe3+ per passar a 2 àtoms de Fe2.


35. Es formarà un precipitat blanc de clorur de plata:

AgNO3 (aq) + HCl (aq) ⇒ AgCl (s) + HNO3 (aq)

36. a) Pb(NO3)2 + Na2SO4 ⇒ 2 NaNO3 + PbSO4

b) 2 Ag NO3 + K2CrO4 ⇒ Ag2CrO4 + 2 KNO3

37. Afegint una dissolució d’un hidròxid soluble com el NaOH. Com que a la dissolució problema hi ha presència d’ions Al3+, en afegir l’hidròxid de sodi, es precipitarà l’hidròxid d’alumini.


38. La indústria química de la salut és la que més valor afegit obté amb els productes (medicaments i productes fitosanitaris o zoosanitaris). A les indústries d’aquest sector, els costos de producció de cada producte són molt baixos comparats amb el preu final de venda.


39. La mescla nova entra a temperatura ambient, més freda, per la qual cosa serà més densa amb tendència a submergir-se dins del fluid més calent i més lleuger. La barreja de gasos reciclats ve a més temperatura, més lleugera, i tendirà a ascendir al si d’un fluid més fred i dens.

40. La reacció entre N2 i H2 ocorre després d’haver elevat la temperatura. El catalitzador només afavoreix el procés a altes temperatures.

41. S’aprofita en augmentar la temperatura dels gasos reciclats.



79

4. L’estequiometria ens permet obtenir la quantitat de butà, expressada en mols, que es necessita. Finalment, en calculem l’equivalent en grams:

2.833,33 kJ · 4 10C H1 m ol de

2.878 kJ = 0,984 mol de C4H10

M(C4H10) = 4 · 12 + 10 · 1,008 = 58,08 g/mol

0,984 mol de C4H10 · 4 10

4 10

58,08 g de

1

C H

de m C Hol = 57,2 g de C4H10

26. Escrivim l’equació química i l’ajustem: Es desprenen 13.300 kJ d’energia en forma de calor Es necessiten 2.800 L d’oxigen.


27.


28. Per a cada mol d’àcid que s’ha dissolt, s’obté un mol d’ions clorur; per tant, la concentració d’ions clorur és la mateixa que la de l’àcid, 0,5 M.


29.

.

30. Per definició, el pH és el logaritme en base 10 (canviat de signe) de la concentració d’ions hidrogen. Si el pH és 2, la concentració d’ions hidrogen és 10-2, per al pH igual a 7 és 10 -7, i per al pH igual a 12 és 10 -12.

76


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 76 26/10/2016 14:48:49



80


31. Cu → Cu2+ + 2 electrons 2 Ag+ + 2 electrons → Ag L’oxidant és Ag+, ja que aquests ions són els que s’emporten els electrons. El reductor és el Cu, perquè perd electrons i passa a la dissolució en forma d’ions positius.

32. a) NaOH + NaHCO3 ⇒ Na2CO3 + H2O ⇒ Reacció de transferència de protons. El NaHCO3 els cedeix i el NaOH els accepta.

b) CO2 + C ⇒ 2 CO ⇒ Reacció de transferència d’electrons. El C els cedeix i el CO2 els accepta.

c) 3 HCl + Al ⇒ AlCl3 + 3/2 H2 ⇒ Reacció de transferència d’electrons. El Al els cedeix i el H+ els accepta.

d) 2 HCl + Be(OH)2 ⇒ BeCl2 + 2 H2O ⇒ Reacció de transferència de protons. El HCl els cedeix i el Be(OH)2 els accepta.

33. Perquè quan Cu (s) ⇒ Cu2+ (aq), perd 2e–. Com que cada ió plata tan sols capta 1 e-, calen dos ions Ag per completar el procés (2 Ag1+ (aq) ⇒2 Ag).

34. Zn + 2 Fe3+ ⇒ 2 Fe2+ + Zn2+

El nombre d’electrons que s’intercanvien és 2. Cada àtom de Zn desprèn 2 electrons, que són captats per dos àtoms de Fe3+ per passar a 2 àtoms de Fe2.


35. Es formarà un precipitat blanc de clorur de plata:

AgNO3 (aq) + HCl (aq) ⇒ AgCl (s) + HNO3 (aq)

36. a) Pb(NO3)2 + Na2SO4 ⇒ 2 NaNO3 + PbSO4

b) 2 Ag NO3 + K2CrO4 ⇒ Ag2CrO4 + 2 KNO3

37. Afegint una dissolució d’un hidròxid soluble com el NaOH. Com que a la dissolució problema hi ha presència d’ions Al3+, en afegir l’hidròxid de sodi, es precipitarà l’hidròxid d’alumini.


38. La indústria química de la salut és la que més valor afegit obté amb els productes (medicaments i productes fitosanitaris o zoosanitaris). A les indústries d’aquest sector, els costos de producció de cada producte són molt baixos comparats amb el preu final de venda.


39. La mescla nova entra a temperatura ambient, més freda, per la qual cosa serà més densa amb tendència a submergir-se dins del fluid més calent i més lleuger. La barreja de gasos reciclats ve a més temperatura, més lleugera, i tendirà a ascendir al si d’un fluid més fred i dens.

40. La reacció entre N2 i H2 ocorre després d’haver elevat la temperatura. El catalitzador només afavoreix el procés a altes temperatures.

41. S’aprofita en augmentar la temperatura dels gasos reciclats.



79

4. L’estequiometria ens permet obtenir la quantitat de butà, expressada en mols, que es necessita. Finalment, en calculem l’equivalent en grams:

2.833,33 kJ · 4 10C H1 m ol de

2.878 kJ = 0,984 mol de C4H10

M(C4H10) = 4 · 12 + 10 · 1,008 = 58,08 g/mol

0,984 mol de C4H10 · 4 10

4 10

58,08 g de

1

C H

de m C Hol = 57,2 g de C4H10

26. Escrivim l’equació química i l’ajustem: Es desprenen 13.300 kJ d’energia en forma de calor Es necessiten 2.800 L d’oxigen.


27.


28. Per a cada mol d’àcid que s’ha dissolt, s’obté un mol d’ions clorur; per tant, la concentració d’ions clorur és la mateixa que la de l’àcid, 0,5 M.


29.

.

30. Per definició, el pH és el logaritme en base 10 (canviat de signe) de la concentració d’ions hidrogen. Si el pH és 2, la concentració d’ions hidrogen és 10-2, per al pH igual a 7 és 10 -7, i per al pH igual a 12 és 10 -12.

77


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 77 26/10/2016 14:48:50



82

En definitiva, entren quatre mols d’amoníac, vuit mols d’oxigen i tres mols d’aigua; i es produeixen quatre mols d’àcid nítric i set mols d’aigua:

3 2 2 3 24 N H 8 O 3 H O 4 HN O 7 H O

Tres mols d’aigua entre els reactius es poden eliminar d’entre els set mols d’aigua entre els productes:

3 2 3 24 N H 8 O 4 HN O 4 H O

I simplificant:

3 2 3 2NH 2 O HNO H O

Un mol d’amoníac amb dos mols d’oxigen donen un mol d’àcid nítric amb un mol d’aigua.

46.

47. Perquè tenen orígens diferents. Els quatre mols de NO procedeixen del convertidor i els dos mols de NO procedeixen de la torre d’absorció.

48. A la torre d’absorció un òxid de nitrogen es posa en contacte amb aigua i produeix l’àcid. Els vapors de NO2 procedents de la combustió entren en contacte amb l’aigua de la pluja i es produeix la mateixa reacció de manera que es dóna lloc a l’àcid.


49. Al forn s’introdueix la matèria primera, sofre i oxigen en excés: 2 2S O SO

Al convertidor s’usa el SO2 procedent del forn:

2 2 3

1O SO SO

2

A la torre de rentatge hi ha diverses reaccions químiques que entren en joc. Primer el gas SO3 en contacte amb l’aigua produeix H2SO4 concentrat.

2 3 2 4H O SO H SO



81

42. Això afavoreix el flux, ja que a mesura que l’aigua es va escalfant, es fa menys densa i ascendeix al si d’un fluid més fred i dens.

43. A l’interior del reactor la pressió ha de ser elevada, 200 atm. Els compressors mantenen aquest valor de la pressió.

44. La reacció química ajustada és: 2 2 3N ( ) 3 H ( ) 2 N H ( )g g g

Calculem la massa molar per conèixer els mols d’amoníac:

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,034 g/mol

317 g de NH 3

3

1 m ol de NH

17, 034 g de NH 30 , 998 m ol de NH

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols de nitrogen i hidrogen que hi intervenen:

30 , 998 m ol de N H 2

3

1 m ol de N

2 m ol de N H 2

3

0 , 499 m ol de N

0 , 998 m ol de N H 2

3

3 m ol de H

2 m ol de N H 21,497 m ol de H

Passem de quantitat, en mol, a massa, en grams, utilitzant la massa molar:

M(N2) 14,01 · 2 28,02 g/mol

20 , 499 m ol de N 2

2

28 , 02 g de N

1 m ol de N 213, 98 g de N 214 g de N

M(H2) 1,008 · 2 2,016 g/mol

21,497 m ol de H 2

2

2, 016 g de H

1 m ol de H 23, 018 g de H 23 g de H

Al reactor hi ha d’entrar 14 g de nitrogen i 3 grams d’hidrogen.

Aquesta no és la quantitat de nitrogen i hidrogen que hi ha a l’interior del reactor, n’hi ha més. La reacció no és completa i sempre hi ha nitrogen i hidrogen reciclats.


45. Al convertidor, els reactius de la primera reacció són la matèria primera, amoníac i l’oxigen de l’aire. Es produeix monòxid de nitrogen, NO, que es reutilitza, i aigua:

3 2 24 N H 5 O 4 N O 6 H O

Al reactor, la segona reacció reutilitza el monòxid de nitrogen, NO, de la primera i última reacció amb encara més oxigen de l’aire:

2 23 O (4 2) NO 6 NO

A la torre d’absorció hi ha dues reaccions: la tercera, que reutilitza el diòxid de nitrogen, NO2, juntament amb aigua:

2 2 2 33 H O 6 NO 3 HNO 3 HN O

La quarta i última que reutilitza l’àcid nitrós, HNO2, i produeix monòxid de nitrogen, NO, per retornar-lo a la segona reacció:

2 3 23 HN O 2 N O HN O H O

78


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 78 26/10/2016 14:48:51



82

En definitiva, entren quatre mols d’amoníac, vuit mols d’oxigen i tres mols d’aigua; i es produeixen quatre mols d’àcid nítric i set mols d’aigua:

3 2 2 3 24 NH 8 O 3 H O 4 HNO 7 H O

Tres mols d’aigua entre els reactius es poden eliminar d’entre els set mols d’aigua entre els productes:

3 2 3 24 N H 8 O 4 HN O 4 H O

I simplificant:

3 2 3 2NH 2 O HNO H O

Un mol d’amoníac amb dos mols d’oxigen donen un mol d’àcid nítric amb un mol d’aigua.

46.

47. Perquè tenen orígens diferents. Els quatre mols de NO procedeixen del convertidor i els dos mols de NO procedeixen de la torre d’absorció.

48. A la torre d’absorció un òxid de nitrogen es posa en contacte amb aigua i produeix l’àcid. Els vapors de NO2 procedents de la combustió entren en contacte amb l’aigua de la pluja i es produeix la mateixa reacció de manera que es dóna lloc a l’àcid.


49. Al forn s’introdueix la matèria primera, sofre i oxigen en excés: 2 2S O SO

Al convertidor s’usa el SO2 procedent del forn:

2 2 3

1O SO SO

2

A la torre de rentatge hi ha diverses reaccions químiques que entren en joc. Primer el gas SO3 en contacte amb l’aigua produeix H2SO4 concentrat.

2 3 2 4H O SO H SO



81

42. Això afavoreix el flux, ja que a mesura que l’aigua es va escalfant, es fa menys densa i ascendeix al si d’un fluid més fred i dens.

43. A l’interior del reactor la pressió ha de ser elevada, 200 atm. Els compressors mantenen aquest valor de la pressió.

44. La reacció química ajustada és: 2 2 3N ( ) 3 H ( ) 2 N H ( )g g g

Calculem la massa molar per conèixer els mols d’amoníac:

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,034 g/mol

317 g de NH 3

3

1 m ol de NH

17, 034 g de NH 30 , 998 m ol de NH

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols de nitrogen i hidrogen que hi intervenen:

30 , 998 m ol de N H 2

3

1 m ol de N

2 m ol de N H 2

3

0 , 499 m ol de N

0 , 998 m ol de N H 2

3

3 m ol de H

2 m ol de N H 21,497 m ol de H

Passem de quantitat, en mol, a massa, en grams, utilitzant la massa molar:

M(N2) 14,01 · 2 28,02 g/mol

20 , 499 m ol de N 2

2

28 , 02 g de N

1 m ol de N 213, 98 g de N 214 g de N

M(H2) 1,008 · 2 2,016 g/mol

21,497 m ol de H 2

2

2, 016 g de H

1 m ol de H 23, 018 g de H 23 g de H

Al reactor hi ha d’entrar 14 g de nitrogen i 3 grams d’hidrogen.

Aquesta no és la quantitat de nitrogen i hidrogen que hi ha a l’interior del reactor, n’hi ha més. La reacció no és completa i sempre hi ha nitrogen i hidrogen reciclats.


45. Al convertidor, els reactius de la primera reacció són la matèria primera, amoníac i l’oxigen de l’aire. Es produeix monòxid de nitrogen, NO, que es reutilitza, i aigua:

3 2 24 NH 5 O 4 NO 6 H O

Al reactor, la segona reacció reutilitza el monòxid de nitrogen, NO, de la primera i última reacció amb encara més oxigen de l’aire:

2 23 O (4 2) NO 6 NO

A la torre d’absorció hi ha dues reaccions: la tercera, que reutilitza el diòxid de nitrogen, NO2, juntament amb aigua:

2 2 2 33 H O 6 N O 3 HNO 3 HNO

La quarta i última que reutilitza l’àcid nitrós, HNO2, i produeix monòxid de nitrogen, NO, per retornar-lo a la segona reacció:

2 3 23 HN O 2 NO HNO H O

79


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 79 26/10/2016 14:48:52



84


58. De més a menys proporció de carboni: FosaM>MacerM>Mferro dolç

59. Sota temperatures extremes es dilatarien longituds molt diferents i es comprometria el treball conjunt de tots dos materials. Es fabricarien tensions internes que farien que el formigó s’esquerdés; així, quan perd cohesió interna, perd resistència entre les càrregues.

60. Perquè l’acer resisteix la corrosió en ambients humits, i el ferro, no.

ACTIVITATS FINALS (pàgina 134)

Com es produeix una reacció química

61. Cal que tingui prou energia i dugui l’orientació adequada.

62.

63. No. L’increment de temperatura augmenta el nivell energètic dels reactius, i, com a conseqüència, disminueix l’energia d’activació del procés en què els reactius es transformen en productes. El catalitzador positiu rebaixa el nivell energètic de l’estat de transició, i, per consegüent, disminueix l’energia d’activació, tant pel que fa referència al pas del reactius a productes com a l’inrevés.

64. Perquè rebaixen el nivell energètic de l’estat de transició. En el cas de la catàlisi homogènia, es forma un compost intermedi amb un dels reactius i el catalitzador. A la catàlisi heterogènia s’estableixen unes forces d’atracció entre el catalitzador i un reactiu que debiliten els enllaços i, per tant, disminueix l’energia d’activació.

65. Incrementar la concentració del HCl; trossejar el mineral en fragments petits; augmentar la temperatura; fer servir un catalitzador positiu.

Càlculs estequiomètrics en les reaccions químiques

66. a) Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O

b) 2 NaCl + H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

67. a) 2 2 2 2( ) ( )H S O H O S )O( ) (g g l g2 3 2 2 Dos mols de sulfur d’hidrogen gasós amb tres mols de gas oxigen reaccionen per donar dos mols d’aigua líquida i dos mols de diòxid de sofre gasós.

b) 2 2 2NaCl H O NaOH Cl( ) ( ) ( ) ( ) H ( )s l aq g g2 2 2

Dos mols de clorur de sodi sòlid amb dos mols d’aigua líquida reaccionen per donar dos mols d’hidròxid de sodi en dissolució aquosa, un mol de gas clor i un mol de gas hidrogen.



83

Fent servir aquest concentrat de H2SO4 amb més SO3 procedent del convertidor:

2 4 3 2 2 7H SO SO H S O

A la mateixa torre de rentatge juntament amb l’aigua es produeix H2SO4:

2 2 2 7 2 4H O H S O 2 H SO

En conjunt:

2 2 2 2 3 2 4 3 2 2 2 7

1S O O SO H O SΟ H SΟ SΟ H O H S Ο

2

2 3 2 4 2 2 7 2 4SO SO H SΟ H S Ο 2 H SO

Simplifiquem:

2 2 2 4

3S O H O H SO

2

Passem a coeficients enters:

2 2 2 42 S 3 O 2 H O 2 H SO

50. És oxigen que procedeix del forn. Ve mesclat amb els productes, ja que l’oxigen entra en excés al forn.

51. L’equació química ajustada del procés és: 2 2 2 2 34 FeS 11 O 8 SO 2 Fe O

52. Com que s’injecta aire de l’atmosfera, entre els gasos de rebuig hi haurà els que formen l’atmosfera, N2 i O2 principalment, i a més, òxid de nitrogen després de les elevades temperatures del forn.

53. A la torre de rentatge es dóna el procés químic següent, amb un pas intermedi: 3 2 2 4SO H O H SO

Aquesta mateixa reacció es produeix quan els vapors de SO2 i SO3 entren en contacte amb l’aigua de pluja, i donen acidesa a les gotes que atrapen aquests vapors.


54. Tenen lloc les reaccions químiques següents: 24 C 2 O 4 CO

3 4 2Fe O 4 CO 3 Fe 4 CO

El producte de la primera reacció és reactiu de la segona i es pot escriure.

2 3 4 24 C 2 O Fe O 3 Fe 4 CO

55. L’equació química ajustada és: 3 2CaCO CaO CO

L’òxid de calci cau dins del forn, mentre que el CO2 gasós ascendeix.

56. Perquè conté sofre i a l’alt forn pot donar lloc a òxids de sofre que provoquin pluja àcida.

57. Quan injectem aire sortiran els gasos que componen l’aire, N2 i O2, juntament amb òxids de nitrogen. A més, el CO2 i el CO, que formen part de la reacció, també poden sortir.

80


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 80 26/10/2016 14:48:53



84


58. De més a menys proporció de carboni: FosaM>MacerM>Mferro dolç

59. Sota temperatures extremes es dilatarien longituds molt diferents i es comprometria el treball conjunt de tots dos materials. Es fabricarien tensions internes que farien que el formigó s’esquerdés; així, quan perd cohesió interna, perd resistència entre les càrregues.

60. Perquè l’acer resisteix la corrosió en ambients humits, i el ferro, no.


Com es produeix una reacció química

61. Cal que tingui prou energia i dugui l’orientació adequada.

62.

63. No. L’increment de temperatura augmenta el nivell energètic dels reactius, i, com a conseqüència, disminueix l’energia d’activació del procés en què els reactius es transformen en productes. El catalitzador positiu rebaixa el nivell energètic de l’estat de transició, i, per consegüent, disminueix l’energia d’activació, tant pel que fa referència al pas del reactius a productes com a l’inrevés.

64. Perquè rebaixen el nivell energètic de l’estat de transició. En el cas de la catàlisi homogènia, es forma un compost intermedi amb un dels reactius i el catalitzador. A la catàlisi heterogènia s’estableixen unes forces d’atracció entre el catalitzador i un reactiu que debiliten els enllaços i, per tant, disminueix l’energia d’activació.

65. Incrementar la concentració del HCl; trossejar el mineral en fragments petits; augmentar la temperatura; fer servir un catalitzador positiu.

Càlculs estequiomètrics en les reaccions químiques

66. a) Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O

b) 2 NaCl + H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

67. a) 2 2 2 2( ) ( )H S O H O S )O( ) (g g l g2 3 2 2 Dos mols de sulfur d’hidrogen gasós amb tres mols de gas oxigen reaccionen per donar dos mols d’aigua líquida i dos mols de diòxid de sofre gasós.

b) 2 2 2NaCl H O NaOH Cl( ) ( ) ( ) ( ) H ( )s l aq g g2 2 2

Dos mols de clorur de sodi sòlid amb dos mols d’aigua líquida reaccionen per donar dos mols d’hidròxid de sodi en dissolució aquosa, un mol de gas clor i un mol de gas hidrogen.



83

Fent servir aquest concentrat de H2SO4 amb més SO3 procedent del convertidor:

2 4 3 2 2 7H SO SO H S O

A la mateixa torre de rentatge juntament amb l’aigua es produeix H2SO4:

2 2 2 7 2 4H O H S O 2 H SO

En conjunt:

2 2 2 2 3 2 4 3 2 2 2 7

1S O O SO H O SΟ H SΟ SΟ H O H S Ο

2

2 3 2 4 2 2 7 2 4SO SO H SΟ H S Ο 2 H SO

Simplifiquem:

2 2 2 4

3S O H O H SO

2

Passem a coeficients enters:

2 2 2 42 S 3 O 2 H O 2 H SO

50. És oxigen que procedeix del forn. Ve mesclat amb els productes, ja que l’oxigen entra en excés al forn.

51. L’equació química ajustada del procés és: 2 2 2 2 34 FeS 11 O 8 SO 2 Fe O

52. Com que s’injecta aire de l’atmosfera, entre els gasos de rebuig hi haurà els que formen l’atmosfera, N2 i O2 principalment, i a més, òxid de nitrogen després de les elevades temperatures del forn.

53. A la torre de rentatge es dóna el procés químic següent, amb un pas intermedi: 3 2 2 4SO H O H SO

Aquesta mateixa reacció es produeix quan els vapors de SO2 i SO3 entren en contacte amb l’aigua de pluja, i donen acidesa a les gotes que atrapen aquests vapors.


54. Tenen lloc les reaccions químiques següents: 24 C 2 O 4 CO

3 4 2Fe O 4 CO 3 Fe 4 CO

El producte de la primera reacció és reactiu de la segona i es pot escriure.

2 3 4 24 C 2 O Fe O 3 Fe 4 CO

55. L’equació química ajustada és: 3 2CaCO CaO CO

L’òxid de calci cau dins del forn, mentre que el CO2 gasós ascendeix.

56. Perquè conté sofre i a l’alt forn pot donar lloc a òxids de sofre que provoquin pluja àcida.

57. Quan injectem aire sortiran els gasos que componen l’aire, N2 i O2, juntament amb òxids de nitrogen. A més, el CO2 i el CO, que formen part de la reacció, també poden sortir.

81


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 81 26/10/2016 14:48:53



86

c) Segons l’estequiometria de la reacció, s’obtindrà el mateix nombre de mols de NO que han reaccionat de NH3:

2 , 94 m ol de N O

236 , 022 10 m olècu les

1 m ol de N O 241, 77 10 m olècules

71. a) Cu + 2 H2SO4 ⇒ CuSO4 + SO2 + 2 H2O

b) 2 NaCl + H2O ⇒ Cl2 + H2 + 2 NaOH

72. a) Escrivim l’equació química de cada reacció i les ajustem:

2

2 2

2 C ( ) O ( ) 2 CO ( )

C ( ) O ( ) CO ( )

s g g

s g g

b) A sota de cada substància, a cada reacció, escrivim les dades que coneixem:

2 C (s) O2 (g) 2 CO (g) 2 mol de carboni amb 1 mol d’oxigen reaccionen per donar 2 mol de monòxid de carboni

1 kg 103 g

C (s) O2 (g) CO2 (g) 1 mol de carboni amb 1 mol d’oxigen reaccionen per donar 1 mol de diòxid de carboni

1 kg 103 g

Expressem, en mol, la quantitat de carboni que reacciona, a totes dues equacions:

310 g de C1 m ol de C

12, 00 g de C 83, 3 m ol de C

Trobem el nombre de molècules d’oxigen en cada cas: ● Per a la primera reacció:

83, 3 m ol de C 21 m ol de O

2 m ol de C

232

2

6 , 022 10 m olècules de O

1 m ol de O 25


● Per a la segona reacció:


1 m ol de C

232

2


1 m ol de O 25


c) Amb l’equació d’estat dels gasos ideals obtenim la pressió que exerceix el monòxid o el diòxid de carboni si la combustió es produeix en una habitació de 3 m 4 m 2,5 m que es troba a 25 C:

3 33 m 4 m 2, 5 m 30 m 30 mV 3 310 dm

31 m 3

1 L

1 dm 43 10 L

● Per a la primera reacció:

83, 3 m ol de C2 m ol de CO

2 m ol de C 83, 3 m ol de CO

COCO

83, 3 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(25 273) K

43 10 L0,0679 atm


83, 3 m ol de C 21 m ol de CO




85

c) 3 4 2 4NaBr H PO N( ) ( ) ( )a ( )HPO HBrs aq aq g2 2

Dos mols de bromur de sodi sòlid amb un mol d’àcid fosfòric en dissolució aquosa reaccionen per donar un mol d’hidrogenofosfat de sodi en dissolució aquosa i dos mols de bromur d’hidrogen gasós.

68. a) 3 BaBr2 + 2 H3PO4 ⇒ Ba3(PO4)2 + 6 HBr. Reacció de doble substitució.

b) NH3 + HCl ⇒ NH4Cl. Reacció de combinació (síntesi).

c) 2 H2 + O2 ⇒ 2 H2O. Reacció de combinació.

d) 2 Al + 3 H2SO4 ⇒ Al2(SO4)3 + 3 H2. Reacció de substitució.

e) 2 NH3 ⇒ N2 + 3 H2. Reacció de descomposició.

69. a) C (s) + O2 ⇒ CO2. Reacció de transferència d’electrons. El C cedeix electrons i el O2 els capta.

b) 2 HNO3 + Fe ⇒ H2 + Fe(NO3)2. Reacció de transferència d’electrons. El Fe cedeix electrons i el H+ els capta.

c) HCl + NaHCO3 ⇒ NaCl + CO2 + H2O. Reacció de transferència de protons. El HCl cedeix protons i el NaHCO3 els capta.

d) 3 NH3 + H3PO4 ⇒ (NH4)3PO4. Reacció de transferència de protons. El H3PO4 cedeix protons i el NH3 els capta.


70. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 2 24 N H 5 O 4( ) ( ) ( )N O 6 H O ( )g g g g


4 NH3 (g) 5 O2 (g) 4 NO (g) 6 H2O(g)

4 mol d’amoníac amb 5 mol d’oxigen reaccionen per donar

4 mol de monòxid de nitrogen i 6 mol d’aigua

50 g 0 C i 1 atm

Expressem en mol la quantitat de las substàncies que reaccionen:

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,034 g/mol

350 g de NH 3

3

1 m ol de NH

17, 034 g de NH 32 , 9353 m ol de NH


32 , 9353 m ol de NH 2

3

5 m ol de O

4 m ol de NH 23, 6691 m ol de O

Tenint en compte que el gas és a 0 C i 1 atm, i considerant que és gas ideal:

3, 6691 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 82, 13 L 282 L de O

82


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 82 26/10/2016 14:48:55



86

c) Segons l’estequiometria de la reacció, s’obtindrà el mateix nombre de mols de NO que han reaccionat de NH3:

2 , 94 m ol de N O

236 , 022 10 m olècu les

1 m ol de N O 241, 77 10 m olècules

71. a) Cu + 2 H2SO4 ⇒ CuSO4 + SO2 + 2 H2O

b) 2 NaCl + H2O ⇒ Cl2 + H2 + 2 NaOH

72. a) Escrivim l’equació química de cada reacció i les ajustem:

2

2 2

2 C ( ) O ( ) 2 CO ( )

C ( ) O ( ) CO ( )

s g g

s g g

b) A sota de cada substància, a cada reacció, escrivim les dades que coneixem:

2 C (s) O2 (g) 2 CO (g) 2 mol de carboni amb 1 mol d’oxigen reaccionen per donar 2 mol de monòxid de carboni

1 kg 103 g

C (s) O2 (g) CO2 (g) 1 mol de carboni amb 1 mol d’oxigen reaccionen per donar 1 mol de diòxid de carboni

1 kg 103 g

Expressem, en mol, la quantitat de carboni que reacciona, a totes dues equacions:

310 g de C1 m ol de C

12, 00 g de C 83, 3 m ol de C

Trobem el nombre de molècules d’oxigen en cada cas: ● Per a la primera reacció:


2 m ol de C

232

2


1 m ol de O 25




1 m ol de C

232

2


1 m ol de O 25


c) Amb l’equació d’estat dels gasos ideals obtenim la pressió que exerceix el monòxid o el diòxid de carboni si la combustió es produeix en una habitació de 3 m 4 m 2,5 m que es troba a 25 C:

3 33 m 4 m 2, 5 m 30 m 30 mV 3 310 dm

31 m 3

1 L

1 dm 43 10 L

● Per a la primera reacció:

83, 3 m ol de C2 m ol de CO


COCO

83, 3 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(25 273) K

43 10 L0,0679 atm


83, 3 m ol de C 21 m ol de CO




85

c) 3 4 2 4NaBr H PO N( ) ( ) ( )a ( )HPO HBrs aq aq g2 2

Dos mols de bromur de sodi sòlid amb un mol d’àcid fosfòric en dissolució aquosa reaccionen per donar un mol d’hidrogenofosfat de sodi en dissolució aquosa i dos mols de bromur d’hidrogen gasós.

68. a) 3 BaBr2 + 2 H3PO4 ⇒ Ba3(PO4)2 + 6 HBr. Reacció de doble substitució.

b) NH3 + HCl ⇒ NH4Cl. Reacció de combinació (síntesi).

c) 2 H2 + O2 ⇒ 2 H2O. Reacció de combinació.

d) 2 Al + 3 H2SO4 ⇒ Al2(SO4)3 + 3 H2. Reacció de substitució.

e) 2 NH3 ⇒ N2 + 3 H2. Reacció de descomposició.

69. a) C (s) + O2 ⇒ CO2. Reacció de transferència d’electrons. El C cedeix electrons i el O2 els capta.

b) 2 HNO3 + Fe ⇒ H2 + Fe(NO3)2. Reacció de transferència d’electrons. El Fe cedeix electrons i el H+ els capta.

c) HCl + NaHCO3 ⇒ NaCl + CO2 + H2O. Reacció de transferència de protons. El HCl cedeix protons i el NaHCO3 els capta.

d) 3 NH3 + H3PO4 ⇒ (NH4)3PO4. Reacció de transferència de protons. El H3PO4 cedeix protons i el NH3 els capta.


70. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 3 2 24 N H 5 O 4( ) ( ) ( )N O 6 H O ( )g g g g


4 NH3 (g) 5 O2 (g) 4 NO (g) 6 H2O(g)

4 mol d’amoníac amb 5 mol d’oxigen reaccionen per donar

4 mol de monòxid de nitrogen i 6 mol d’aigua

50 g 0 C i 1 atm

Expressem en mol la quantitat de las substàncies que reaccionen:

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,034 g/mol

350 g de NH 3

3

1 m ol de NH

17, 034 g de NH 32 , 9353 m ol de NH


32, 9353 m ol de NH 2

3

5 m ol de O

4 m ol de NH 23, 6691 m ol de O

Tenint en compte que el gas és a 0 C i 1 atm, i considerant que és gas ideal:

3, 6691 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 82, 13 L 282 L de O

83


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 83 26/10/2016 14:48:56



88

Calculem el volum d’oxigen amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

87, 6086 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21.961, 2 L de O

c) De forma similar, calcularem el CO2 que s’aboca a l’atmosfera:

8 187 , 0869 m ol de C H 2

8 18

16 m ol de CO

2 m ol de C H 256, 0695 m ol de CO

56 , 0695 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 1.271, 7 L 21.255, 6 L de CO


2 2 22 N aCl 2 H O 2 N aOH Cl ( ) H ( )g g


2 NaCl 2 H2O 2 NaOH Cl2 (g) H2 (g) 2 mol de clorur

de sodi amb 2 mol d’aigua reacciona per donar

2 mol d’hidròxid de sodi i 1 mol de

clor i 1 mol d’hidrogen

2,5 kg 2,5 · 103 g

a) Expressem la quantitat de NaCl:

M(NaCl) 23,00 35,45 58,45 g/mol

32, 5 10 g de N aCl1 m ol de N aCl

58, 45 g de N aCl 42, 77 m ol de N aCl

L’estequiometria ens permet calcular els mols de clor que s’obtenen:

42, 77 m ol de N aCl 21 m ol de Cl

2 m ol de N aCl 221, 386 m ol de Cl

Calculem el volum de clor amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

21, 386 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 2479 L de Cl

b) De forma similar, calculem la massa d’hidròxid de sodi que s’obté:

42, 77 m ol de NaCl2 m ol de NaOH

2 m ol de NaCl 42, 77 m ol de NaOH

M(NaOH) 23,00 16,00 1,008 40,008 g/mol

42, 77 m ol de NaOH40, 008 g de NaOH

1 m ol de NaOH 1711, 2 g de NaOH 1, 71 kg de N aOH



87

2

2

CO

CO

83, 3 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(25 273) K

43 10 L0,0679 atm

Totes dues pressions són iguals. Convertim la pressió a mil·límetres de mercuri:

0,0679 atmp 760 m m de Hg

1 atm 51, 6 m m de Hg

73. En primer lloc, escrivim i igualem la reacció

2 CO (g) + O2 (g) ⇒ 2 CO2 (g)

2 CO O2 2 CO2

1 atm, 25 oC 2 L, 3 atm, 25 oC 1 atm, 25 oC

Primer, calculem els mols de O2, mitjancant l’equació dels gasos:

2

3 atm · 2 Ln = = 0,246 m ol O

atm L0,082 25 + 273 K

K m ol

2 2

2

2 m ol C O0,246 m ol O = 0,492 m ol C O = 0,492 m ol C O

1 m ol O

Ara, calcularem el volum que ocupen a 1 atm i 25 oC

Per tant, el Vco i el VCO2 són de 12 L

74. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 8 18 2 2 22 C H ( ) 25 O ( ) 16 CO ( ) 18 H O ( )→l g g l


2 C8H18 (l) 25 O2 (g) 16 CO2 (g) 18 H2O (l)

2 mol d’octà amb 25 mol d’oxigen reaccionen per donar

16 mol de diòxid de carboni i 18 mol d’aigua

1 L, 0,8 g/mL 0 C, 105 Pa 0 C, 105 Pa

Suposant que la gasolina és octà pur, calculem, en mol, la quantitat de gasolina equivalent al volum d’1 L; utilitzem la dada de la densitat:

8 181 L de C H3

8 1810 m L de C H

8 181 L de C H8 18

8 18

0 , 8 g de C H

1 m L de C H 8 18800 g de C H

M(C8H18) 12,00 · 8 1,008 · 18 114,144 g/mol

8 18800 g de C H 8 18

8 18

1 m ol de C H

114 ,144 g de C H 8 187 , 0087 m ol de C H

L’estequiometria ens permet calcular els mols d’oxigen que es necessiten:

8 187 , 0087 m ol de C H 2

8 18

25 m ol de O

2 m ol de C H 287, 6086 m ol de O

84


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 84 26/10/2016 14:48:58



88

Calculem el volum d’oxigen amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

87, 6086 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 21.961, 2 L de O

c) De forma similar, calcularem el CO2 que s’aboca a l’atmosfera:

8 187 , 0869 m ol de C H 2

8 18

16 m ol de CO

2 m ol de C H 256, 0695 m ol de CO

56 , 0695 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 1.271, 7 L 21.255, 6 L de CO


2 2 22 N aCl 2 H O 2 N aOH Cl ( ) H ( )g g


2 NaCl 2 H2O 2 NaOH Cl2 (g) H2 (g) 2 mol de clorur

de sodi amb 2 mol d’aigua reacciona per donar

2 mol d’hidròxid de sodi i 1 mol de

clor i 1 mol d’hidrogen

2,5 kg 2,5 · 103 g

a) Expressem la quantitat de NaCl:

M(NaCl) 23,00 35,45 58,45 g/mol

32, 5 10 g de N aCl1 m ol de N aCl

58, 45 g de N aCl 42, 77 m ol de N aCl

L’estequiometria ens permet calcular els mols de clor que s’obtenen:

42, 77 m ol de N aCl 21 m ol de Cl

2 m ol de N aCl 221, 386 m ol de Cl

Calculem el volum de clor amb l’equació d’estat dels gasos ideals:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

21, 386 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 2479 L de Cl

b) De forma similar, calculem la massa d’hidròxid de sodi que s’obté:

42, 77 m ol de NaCl2 m ol de NaOH

2 m ol de NaCl 42, 77 m ol de NaOH

M(NaOH) 23,00 16,00 1,008 40,008 g/mol

42, 77 m ol de NaOH40, 008 g de NaOH

1 m ol de NaOH 1711, 2 g de NaOH 1, 71 kg de N aOH



87

2

2

CO

CO

83, 3 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(25 273) K

43 10 L0,0679 atm

Totes dues pressions són iguals. Convertim la pressió a mil·límetres de mercuri:

0,0679 atmp 760 m m de Hg

1 atm 51, 6 m m de Hg

73. En primer lloc, escrivim i igualem la reacció

2 CO (g) + O2 (g) ⇒ 2 CO2 (g)

2 CO O2 2 CO2

1 atm, 25 oC 2 L, 3 atm, 25 oC 1 atm, 25 oC

Primer, calculem els mols de O2, mitjancant l’equació dels gasos:

2

3 atm · 2 Ln = = 0,246 m ol O

atm L0,082 25 + 273 K

K m ol

2 2

2

2 m ol C O0,246 m ol O = 0,492 m ol C O = 0,492 m ol C O

1 m ol O

Ara, calcularem el volum que ocupen a 1 atm i 25 oC

Per tant, el Vco i el VCO2 són de 12 L

74. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 8 18 2 2 22 C H ( ) 25 O ( ) 16 CO ( ) 18 H O ( )→l g g l


2 C8H18 (l) 25 O2 (g) 16 CO2 (g) 18 H2O (l)

2 mol d’octà amb 25 mol d’oxigen reaccionen per donar


1 L, 0,8 g/mL 0 C, 105 Pa 0 C, 105 Pa

Suposant que la gasolina és octà pur, calculem, en mol, la quantitat de gasolina equivalent al volum d’1 L; utilitzem la dada de la densitat:

8 181 L de C H3

8 1810 m L de C H

8 181 L de C H8 18

8 18

0 , 8 g de C H

1 m L de C H 8 18800 g de C H

M(C8H18) 12,00 · 8 1,008 · 18 114,144 g/mol

8 18800 g de C H 8 18

8 18

1 m ol de C H

114 ,144 g de C H 8 187 , 0087 m ol de C H

L’estequiometria ens permet calcular els mols d’oxigen que es necessiten:

8 187 , 0087 m ol de C H 2

8 18

25 m ol de O

2 m ol de C H 287, 6086 m ol de O

85


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 85 26/10/2016 14:48:59



90

Utilitzem la massa molar d’aquesta substància per calcular la massa corresponent a aquesta quantitat:

M(NaHCO3) 23,00 1,008 12,00 16,00 · 3 84,008 g/mol

231 , 25 10 m ol de N aHCO 3

3

84 , 008 g de N aHCO

1 m ol de N aHCO 31, 05 g de N aHCO

c) Per calcular el volum de diòxid de carboni que es forma necessitem conèixer els mols que s’obtenen:

21, 25 10 m ol de HCl 21 m ol de CO

1 m ol de HCl 2

21, 25 10 m ol de CO

Utilitzem l’equació d’estat dels gasos ideals per calcular el volum de diòxid de carboni gasós que s’obté en aquestes condicions:

21, 25 10 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K 20 273 K

1 atm 0, 3 L

Riquesa de reactius i rendiment de la reacció

78. Escrivim l’equació química ajustada:

2 4 3 2 2 4 33 H SO ( ) 2 Al(OH) ( ) 6 H O ( ) Al (SO ) ( )aq aq l aq Amb la densitat calculem la massa que correspon al volum d’àcid sulfúric:

2 420 m L de H SO com ercial 2 4

2 4

1, 96 g de H SO com ercial

1 m L de H SO com ercial 2 439, 2 g de H SO com ercial

Tenint en compte la dada de la riquesa:

2 439 , 2 g de H SO com ercial 2 4

2 4

92 g de H SO pur

100 g de H SO com ercial 2 436 , 064 g de H SO pur

Amb la massa, en grams, i mitjançant la massa molar trobem la quantitat de substància, en mol:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 436, 064 g de H SO 2 4

2 4

1 m ol de H SO

98, 076 g de H SO 2 40,3677 m ol de H SO

L’estequiometria de la reacció ens permet calcular la quantitat d’hidròxid d’alumini que es necessita perquè reaccioni tot l’àcid sulfúric:

2 40,3677 m ol de H SO2 4

32 m ol de Al(O H)

3 m ol de H SO 3m ol de Al0 , (2451 O H)

Passem a massa la quantitat anterior:

M[Al(OH)3] 26,98 (1,008 16,00) · 3 78,004 g/mol

30 , 2451 m ol d Al(O H)e 3

3

78, 004 g de Al(O H)

m ol de 1 Al(O H) 319, 12 g de Al(O H)

79. 1. En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció:

3 2CaCO CO CaO 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

CaCO3 CO2 CaO 1 mol de carbonat de

calci reacciona

para donar 1 mol de diòxid

de carboni i 1 mol d’òxid de calci

25 kg, 70 % 0 C, 105 Pa



89

76. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2SiO 3 C SiC 2 CO


SiO2 3 C SiC 2 CO 1 mol de diòxid

de silici amb 3 mol de carboni

reaccionen per donar

1 mol de carbur de silici i 2 mol de monòxid

de carboni 25 kg 2,5 · 103 g 1 m3 103 L, 50 C

Expressem la quantitat, en mol, de SiC:

M(SiC) 28,09 12,00 40,09 g/mol

325 10 g de SiC1 m ol de SiC

40 , 09 g de SiC 623, 6 m ol de SiC

L’estequiometria ens permet calcular els mols de carboni que han de reaccionar per obtenir aquesta quantitat de SiC:

623, 6 m ol de SiC3 m ol de C

1 m ol de SiC 1870, 8 m ol de C

1.870 , 8 m ol de C 12, 00 g de C

1 m ol de C 22.449 g de C 22, 45 kg de C

c) Trobem la quantitat de monòxid de carboni que es forma:

623, 6 m ol de SiC2 m ol de CO

1 m ol de SiC 1247, 2 m ol de CO

Amb l’equació d’estat dels gasos ideals trobem la pressió que exerceix el monòxid o el diòxid de carboni que s’obté:

1247, 2 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(50 273) K

31 10 L 33 atm

77. a) En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció: 3 2 2N aHCO HCl N aCl H O CO


NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 1 mol de

bicarbonat de sodi

amb 1 mol d’àcid clorhídric


1 mol de clorur de sodi i 1 mol

d’aigua i 1 mol de diòxid de carboni

10 mL, 1,25 M

Calculem els mols d’àcid clorhídric tenint en compte la concentració molar de la dissolució i el volum que es fa servir:

10 m L de HCl1 L de HCl

310 m L de HCl

1, 25 m ol de HCl

1 L de HCl 21, 25 10 m ol de HCl

L’estequiometria ens permet calcular els mols de bicarbonat que han de reaccionar amb aquesta quantitat d’àcid clorhídric:

21, 25 10 m ol de HCl 31 m ol de NaHCO

1 m ol de HCl 2

31, 25 10 m ol de NaHCO

86


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 86 26/10/2016 14:49:00



90

Utilitzem la massa molar d’aquesta substància per calcular la massa corresponent a aquesta quantitat:

M(NaHCO3) 23,00 1,008 12,00 16,00 · 3 84,008 g/mol

231 , 25 10 m ol de N aHCO 3

3

84 , 008 g de N aHCO

1 m ol de N aHCO 31, 05 g de N aHCO

c) Per calcular el volum de diòxid de carboni que es forma necessitem conèixer els mols que s’obtenen:

21, 25 10 m ol de HCl 21 m ol de CO

1 m ol de HCl 2

21, 25 10 m ol de CO

Utilitzem l’equació d’estat dels gasos ideals per calcular el volum de diòxid de carboni gasós que s’obté en aquestes condicions:

21, 25 10 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K 20 273 K

1 atm 0, 3 L

Riquesa de reactius i rendiment de la reacció

78. Escrivim l’equació química ajustada:

2 4 3 2 2 4 33 H SO ( ) 2 Al(OH) ( ) 6 H O ( ) Al (SO ) ( )aq aq l aq Amb la densitat calculem la massa que correspon al volum d’àcid sulfúric:

2 420 m L de H SO com ercial 2 4

2 4

1, 96 g de H SO com ercial

1 m L de H SO com ercial 2 439, 2 g de H SO com ercial

Tenint en compte la dada de la riquesa:

2 439 , 2 g de H SO com ercial 2 4

2 4

92 g de H SO pur

100 g de H SO com ercial 2 436 , 064 g de H SO pur

Amb la massa, en grams, i mitjançant la massa molar trobem la quantitat de substància, en mol:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 436, 064 g de H SO 2 4

2 4

1 m ol de H SO

98, 076 g de H SO 2 40,3677 m ol de H SO

L’estequiometria de la reacció ens permet calcular la quantitat d’hidròxid d’alumini que es necessita perquè reaccioni tot l’àcid sulfúric:

2 40,3677 m ol de H SO2 4

32 m ol de Al(O H)

3 m ol de H SO 3m ol de Al0 , (2451 O H)

Passem a massa la quantitat anterior:

M[Al(OH)3] 26,98 (1,008 16,00) · 3 78,004 g/mol

30 , 2451 m ol d Al(O H)e 3

3

78, 004 g de Al(O H)

m ol de 1 Al(O H) 319, 12 g de Al(O H)

79. 1. En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció:

3 2CaCO CO CaO 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

CaCO3 CO2 CaO 1 mol de carbonat de

calci reacciona

para donar 1 mol de diòxid

de carboni i 1 mol d’òxid de calci

25 kg, 70 % 0 C, 105 Pa



89

76. a) Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2SiO 3 C SiC 2 CO


SiO2 3 C SiC 2 CO 1 mol de diòxid

de silici amb 3 mol de carboni


1 mol de carbur de silici i 2 mol de monòxid

de carboni 25 kg 2,5 · 103 g 1 m3 103 L, 50 C

Expressem la quantitat, en mol, de SiC:

M(SiC) 28,09 12,00 40,09 g/mol

325 10 g de SiC1 m ol de SiC

40 , 09 g de SiC 623, 6 m ol de SiC

L’estequiometria ens permet calcular els mols de carboni que han de reaccionar per obtenir aquesta quantitat de SiC:

623, 6 m ol de SiC3 m ol de C

1 m ol de SiC 1870, 8 m ol de C

1.870 , 8 m ol de C 12, 00 g de C

1 m ol de C 22.449 g de C 22, 45 kg de C

c) Trobem la quantitat de monòxid de carboni que es forma:

623, 6 m ol de SiC2 m ol de CO

1 m ol de SiC 1247, 2 m ol de CO

Amb l’equació d’estat dels gasos ideals trobem la pressió que exerceix el monòxid o el diòxid de carboni que s’obté:

1247, 2 m oln R T

p V n R T pV

atm L0, 082

m ol K(50 273) K

31 10 L 33 atm

77. a) En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció: 3 2 2N aHCO HCl N aCl H O CO


NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 1 mol de

bicarbonat de sodi

amb 1 mol d’àcid clorhídric


1 mol de clorur de sodi i 1 mol

d’aigua i 1 mol de diòxid de carboni

10 mL, 1,25 M

Calculem els mols d’àcid clorhídric tenint en compte la concentració molar de la dissolució i el volum que es fa servir:

10 m L de HCl1 L de HCl

310 m L de HCl

1, 25 m ol de HCl

1 L de HCl 21, 25 10 m ol de HCl

L’estequiometria ens permet calcular els mols de bicarbonat que han de reaccionar amb aquesta quantitat d’àcid clorhídric:

21, 25 10 m ol de HCl 31 m ol de NaHCO

1 m ol de HCl 2

31, 25 10 m ol de NaHCO

87


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 87 26/10/2016 14:49:01



92

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen. Trobem la quantitat de magnesi que ha reaccionat:

28 , 93 10 m ol de M gO1 m ol de M g

1 m ol de M gO 28 , 93 10 m ol de M g

Calculem l’equivalent en grams i aquesta serà la quantitat de Mg que hi ha a la mostra. El resultat ens permet calcular el tant per cent de magnesi en l’aliatge:

28 , 93 10 m ol de M g 24 , 31 g de M g

1 m ol de M g

2, 17 g de M g

2, 17 g de M g% en M g 100

2, 83 g de m ostra76, 7 % de M g

81. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O


2 C4H10 13 O2 8 CO 10 H2O

2 mol de butà amb 13 mol d’oxigen reaccionen per donar


2,5 kg 2,5 · 103 g 1 atm, 25 C

3. Expressem en mol la quantitat de propà. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:

M(C4H10) 12,00 · 4 1,008 · 10 58,08 g/mol

34 102, 5 10 g de C H 4 10

4 10

1 m ol de C H

58, 08 g de C H 4 1043, 044 m ol de C H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols d’oxigen que hi intervenen:

4 1043, 044 m ol de C H 2

4 10

13 m ol de O


Com que és un gas, la llei dels gasos permet determinar el volum que ocuparà en les condicions del problema:

279, 79 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K(25 273) K

1 atm26837 L de O

La proporció d’oxigen a l’aire ens permet calcular el volum d’aire que cal:

26837 L de O 2

100 L d 'aire

20 , 95 L de O 32 634 L d 'aire 332, 63 m d'aire

82. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 3CO 2 H CH OH


CO 2 H2 CH3OH 1 mol de monòxid

de carboni amb 2 mol d’hidrogen reaccionen

per donar 1 mol de metanol

50 L, 100 atm, 250 C 80 %



91

3. Determinem la massa de CaCO3 que hi ha en els 25 kg de roca calcària:

25 kg de calcària 310 g de calcària

1 kg de calcària 370 g de CaCO

100 g de calcària 4

31, 75 10 g de CaCO

M(CaCO3) 40,08 12,00 16,00 · 3 100,08 g/mol

431 , 75 10 g de CaCO 3

3

1 m ol de CaCO

100 , 08 g de CaCO 3174 , 86 m ol de CaCO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) Obtenim la quantitat de diòxid de carboni que es forma:

3174 , 86 m ol de CaCO 2

3

1 m ol de CO

1 m ol de CaCO 2174 , 86 m ol de CO

Calculem el volum de CO2 amb l’equació d’estat dels gasos ideals, tenint en compte condicions estàndard:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

174 , 86 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 23.914 L de CO

23.914 L de CO 31 m

1.000 L 33, 91 m

b) Calculem la massa d’òxid de calci que es produirà:

3174 , 86 m ol de CaCO3

1 m ol de CaO

1 m ol de CaCO 174 , 86 m ol de CaO

M(CaO) 40,08 16,00 56,08 g/mol

174 , 86 m ol de CaO 56 , 08 g de CaO

1 m ol de CaO 9.806 g de CaO

1 kg

1.000 g 9, 8 kg de CaO


80. 1. En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció: 22 M g ( ) O ( ) 2 M gO ( )s g s


2 Mg (s) O2 (g) 2 MgO (s) 2 mol de magnesi amb 1 mol d’oxigen reaccionen per

donar 2 mol d’òxid de magnesi

2,83 g de mostra 2 L, 3 atm, 25 C 3,6 g

3. Expressem en mol la quantitat de MgO que s’obté:

M(MgO) 24,31 16,00 40,31 g/mol

3, 6 g de M gO1 m ol de M gO

40 , 31 g de M gO 28 , 93 10 m ol de M gO

88


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 88 26/10/2016 14:49:02



92

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen. Trobem la quantitat de magnesi que ha reaccionat:

28 , 93 10 m ol de M gO1 m ol de M g

1 m ol de M gO 28 , 93 10 m ol de M g

Calculem l’equivalent en grams i aquesta serà la quantitat de Mg que hi ha a la mostra. El resultat ens permet calcular el tant per cent de magnesi en l’aliatge:

28 , 93 10 m ol de M g 24 , 31 g de M g

1 m ol de M g

2, 17 g de M g

2, 17 g de M g% en M g 100

2, 83 g de m ostra76, 7 % de M g

81. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O


2 C4H10 13 O2 8 CO 10 H2O

2 mol de butà amb 13 mol d’oxigen reaccionen per donar


2,5 kg 2,5 · 103 g 1 atm, 25 C

3. Expressem en mol la quantitat de propà. Com que és un gas, fem servir l’equació d’estat dels gasos ideals:

M(C4H10) 12,00 · 4 1,008 · 10 58,08 g/mol

34 102, 5 10 g de C H 4 10

4 10

1 m ol de C H

58, 08 g de C H 4 1043, 044 m ol de C H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols d’oxigen que hi intervenen:

4 1043, 044 m ol de C H 2

4 10

13 m ol de O


Com que és un gas, la llei dels gasos permet determinar el volum que ocuparà en les condicions del problema:

279, 79 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K(25 273) K

1 atm26837 L de O

La proporció d’oxigen a l’aire ens permet calcular el volum d’aire que cal:

26837 L de O 2

100 L d 'aire

20 , 95 L de O 32 634 L d 'aire 332, 63 m d'aire

82. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 3CO 2 H CH OH


CO 2 H2 CH3OH 1 mol de monòxid

de carboni amb 2 mol d’hidrogen reaccionen

per donar 1 mol de metanol

50 L, 100 atm, 250 C 80 %



91

3. Determinem la massa de CaCO3 que hi ha en els 25 kg de roca calcària:

25 kg de calcària 310 g de calcària

1 kg de calcària 370 g de CaCO

100 g de calcària 4

31, 75 10 g de CaCO

M(CaCO3) 40,08 12,00 16,00 · 3 100,08 g/mol

431 , 75 10 g de CaCO 3

3

1 m ol de CaCO

100 , 08 g de CaCO 3174 , 86 m ol de CaCO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen: a) Obtenim la quantitat de diòxid de carboni que es forma:

3174 , 86 m ol de CaCO 2

3

1 m ol de CO

1 m ol de CaCO 2174 , 86 m ol de CO

Calculem el volum de CO2 amb l’equació d’estat dels gasos ideals, tenint en compte condicions estàndard:

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

174 , 86 m oln R T

p V n R T Vp

atm

0 , 082 L

m ol K 273 K

1 atm 23.914 L de CO

23.914 L de CO 31 m

1.000 L 33, 91 m

b) Calculem la massa d’òxid de calci que es produirà:

3174 , 86 m ol de CaCO3

1 m ol de CaO

1 m ol de CaCO 174 , 86 m ol de CaO

M(CaO) 40,08 16,00 56,08 g/mol

174 , 86 m ol de CaO 56 , 08 g de CaO

1 m ol de CaO 9.806 g de CaO

1 kg

1.000 g 9, 8 kg de CaO


80. 1. En primer lloc, escrivim l’equació química ajustada de la reacció: 22 M g ( ) O ( ) 2 M gO ( )s g s


2 Mg (s) O2 (g) 2 MgO (s) 2 mol de magnesi amb 1 mol d’oxigen reaccionen per

donar 2 mol d’òxid de magnesi

2,83 g de mostra 2 L, 3 atm, 25 C 3,6 g

3. Expressem en mol la quantitat de MgO que s’obté:

M(MgO) 24,31 16,00 40,31 g/mol

3, 6 g de M gO1 m ol de M gO

40 , 31 g de M gO 28 , 93 10 m ol de M gO

89


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 89 26/10/2016 14:49:03



94

84. a) Passem a mols les quantitats de cada reactiu:

3 390 g 1 m ol75 · 10 g N aO H · · = 1,68 · 10 m ol

100 g 40 g

3 21 m ol45 · 10 g clor · = 6,34 · 10 m ol

71 g

El reactiu que està en excés és l’hidròxid de sodi, ja que perquè reaccioni tot el clor necessita 1,26 · 103 mols de NaOH:

2 2 m ol N aO H

6,3 · 10 m ol de clor · = 1,26 · 10 m ol N aO H1 m ol de clor

3

1,68 · 103 mol – 1,26 · 103 mol = 420 mols de NaOH 40 g/1 mol = 16,87 kg que sobren.

2 1 m ol N a ClO 74,5 g 90 gb) 6,34 · 10 m ol · · · = 4,25 · 10 g de c lor

1 m o de clor 1 m ol 100 g4

S’obtenen 42,5 kg d’hipoclorit.

85

1 m ol 1 m ol asp irina 180 g

70 g d 'àcid sa licílic · · · = 91,30 g138 g 1 m ol d 'àcid 1 m ol asp irina

gram s obtinguts

rendim ent = · 100 = gram s teòrics

93, 1 %

Reactiu limitant

86. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 4 2 3P ( ) 6 Cl ( ) 4 PCl ( )g g g


P4 (g) 6 Cl2 (g) 4 PCl3 (g)

1 mol de fòsfor amb 6 mol de clor reaccionen per donar

4 mol de triclorur de fòsfor

20 g 15 L en cond. est. 15 L, 50 C

3. Expressem la quantitat, en mol, de las substàncies que reaccionen. Com que coneixem la massa d’un reactiu, i el volum en condicions estàndard de l’altre reactiu, el més probable és que un d’ells actuï de reactiu limitant.

Determinarem quin: Primer reactiu, P4 (g):

M(P4) 30,97 · 4 123,88 g/mol

420 g de P 4

4

1 m ol de P

123, 88 g de P 40 ,161 m ol de P



93

3. Les condicions de pressió i temperatura corresponen a l’inici de la reacció. Expressem, en mol, la quantitat de partícules que reaccionen. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer la quantitat de partícules, en mol, de la mescla:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm les dades:

100 atm

n 50 L

atm0 , 082

L

K

(250 273) K

m ol

2116 , 588 m ol de CO i H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de cadascun dels reactius, de tres mols de la mescla, un mol és de CO i els altres dos de H2:

2

2 2

1 de CO 38 , 863 m ol de CO

3116 , 588 m ol CO i H2

de H 77, 725 m ol de H3

n

Determinem la massa de metanol que es produiria en teoria:

38, 863 m ol de CO 3 1 m ol de CH O H

1 m ol de CO 338, 863 m ol de CH O H

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,032 g/mol

338, 863 m ol de CH O H 3

3

32, 032 g de CH O H

1 m ol de CH O H 31244 , 86 g de CH O H

Calculem la massa de metanol que es pot obtenir amb un rendiment de reacció del 80 %:

31.244 , 86 g de CH OH teòrics 3

3

80 g de CH OH reals

100 g de CH OH teòrics 3996 g de CH O H reals

83. a) 2 CuO + C → 2 Cu + CO2

b) És una reacció de desplaçament perquè podem considerar que el carboni ha desplaçat el coure del seu òxid. És una reacció redox, ja que l’òxid de coure es redueix (perd oxigen) a coure, i el carboni s’oxida a diòxid de carboni. Des del punt de vista electrònic: És una reacció redox perquè el Cu2+ passa a coure metàl·lic: Cu2+ + 2e → Cu Els ions coure (II) són els oxidants, ja que guanyen electrons i es redueixen a coure. El carboni perd electrons i, per tant, és el reductor: C → C4+ + 4 e c) Calculem els grams de coure:

201,3 g

90


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 90 26/10/2016 14:49:04



94

84. a) Passem a mols les quantitats de cada reactiu:

3 390 g 1 m ol75 · 10 g N aO H · · = 1,68 · 10 m ol

100 g 40 g

3 21 m ol45 · 10 g clor · = 6,34 · 10 m ol

71 g

El reactiu que està en excés és l’hidròxid de sodi, ja que perquè reaccioni tot el clor necessita 1,26 · 103 mols de NaOH:

2 2 m ol N aO H

6,3 · 10 m ol de clor · = 1,26 · 10 m ol N aO H1 m ol de clor

3

1,68 · 103 mol – 1,26 · 103 mol = 420 mols de NaOH 40 g/1 mol = 16,87 kg que sobren.

2 1 m ol N a ClO 74,5 g 90 gb) 6,34 · 10 m ol · · · = 4,25 · 10 g de c lor

1 m o de clor 1 m ol 100 g4

S’obtenen 42,5 kg d’hipoclorit.

85

1 m ol 1 m ol asp irina 180 g

70 g d 'àcid sa licílic · · · = 91,30 g138 g 1 m ol d 'àcid 1 m ol asp irina

gram s obtinguts

rendim ent = · 100 = gram s teòrics

93, 1 %

Reactiu limitant

86. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 4 2 3P ( ) 6 Cl ( ) 4 PCl ( )g g g


P4 (g) 6 Cl2 (g) 4 PCl3 (g)

1 mol de fòsfor amb 6 mol de clor reaccionen per donar

4 mol de triclorur de fòsfor

20 g 15 L en cond. est. 15 L, 50 C

3. Expressem la quantitat, en mol, de las substàncies que reaccionen. Com que coneixem la massa d’un reactiu, i el volum en condicions estàndard de l’altre reactiu, el més probable és que un d’ells actuï de reactiu limitant.

Determinarem quin: Primer reactiu, P4 (g):

M(P4) 30,97 · 4 123,88 g/mol

420 g de P 4

4

1 m ol de P

123, 88 g de P 40 ,161 m ol de P



93

3. Les condicions de pressió i temperatura corresponen a l’inici de la reacció. Expressem, en mol, la quantitat de partícules que reaccionen. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer la quantitat de partícules, en mol, de la mescla:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm les dades:

100 atm

n 50 L

atm0 , 082

L

K

(250 273) K

m ol

2116 , 588 m ol de CO i H

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de cadascun dels reactius, de tres mols de la mescla, un mol és de CO i els altres dos de H2:

2

2 2

1 de CO 38 , 863 m ol de CO

3116 , 588 m ol CO i H2

de H 77, 725 m ol de H3

n

Determinem la massa de metanol que es produiria en teoria:

38, 863 m ol de CO 3 1 m ol de CH O H

1 m ol de CO 338, 863 m ol de CH O H

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,032 g/mol

338, 863 m ol de CH O H 3

3

32, 032 g de CH O H

1 m ol de CH O H 31244 , 86 g de CH O H

Calculem la massa de metanol que es pot obtenir amb un rendiment de reacció del 80 %:

31.244 , 86 g de CH OH teòrics 3

3

80 g de CH OH reals

100 g de CH OH teòrics 3996 g de CH OH reals

83. a) 2 CuO + C → 2 Cu + CO2

b) És una reacció de desplaçament perquè podem considerar que el carboni ha desplaçat el coure del seu òxid. És una reacció redox, ja que l’òxid de coure es redueix (perd oxigen) a coure, i el carboni s’oxida a diòxid de carboni. Des del punt de vista electrònic: És una reacció redox perquè el Cu2+ passa a coure metàl·lic: Cu2+ + 2e → Cu Els ions coure (II) són els oxidants, ja que guanyen electrons i es redueixen a coure. El carboni perd electrons i, per tant, és el reductor: C → C4+ + 4 e c) Calculem els grams de coure:

201,3 g

91


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 91 26/10/2016 14:49:04



96

M(CaCO3) 40,08 12,00 16,00 · 3 100,08 g/mol

30 ,1 m ol de CaCO 3

3

100 , 08 g de CaCO

1 m ol de CaCO 310 g de CaCO

88. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 4 2 4 22 Al 2 H SO Al SO 3 H


2 Al 2 H2SO4 Al2SO4 3 H2

2 mol d’alumini amb 3 mol d’àcid sulfúric reaccionen per donar

1 mol de sulfat d’alumini i 3 mol

d’hidrogen 500 mg 0,5 g 40 mL 40 · 103 L, 1,25 M

3. Donat que coneixem la massa d’un dels reactius, i el volum i la concentració de l’altre, calculem la quantitat de substància en cada cas:

0 ,5 g de A l1 m ol de A l

26 , 98 g de A l

32 4

0 , 0185 m ol de A l

40 10 L de H SO

2 4

2 4

4 m ol de H SO

1 L de H SO 2 40 , 05 m ol de H SO

Un dels dos reactius actua de reactiu limitant. Determinem el reactiu limitant tenint en compte l’estequiometria de la reacció:

0 , 0185 m ol de Al 2 43 m ol de H SO

2 m ol de Al 2 40 , 02775 m ol de H SO

Aquesta quantitat és més petita que els 0,05 mols que tenim d’aquesta substància, àcid sulfúric, H2SO4. Per tant, el reactiu limitant és l’alumini, Al.

4. La quantitat màxima d’hidrogen que es pot obtenir és la que permet la quantitat existent del reactiu limitant:

0 , 0185 m ol de Al 23 m ol de H

2 m ol de Al 20 , 02775 m ol de H

M(H2) 1,008 · 2 2,016 g/mol

20 , 02775 m ol de H 2

2

2, 016 g de H

1 m ol de H 20 , 0559 g de H 256 m g de H

89. a) 1 Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem:

2 3 4 24 C 2 O Fe O 3 Fe 4 CO 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem.

4 C 2 O2 Fe3O4 3 Fe 4 CO2 4 mol de carboni amb 2 mol

d’oxigen i 1 mol de magnetita

reaccionen per donar 3 mol de ferro i 4 mol de diòxid

de carboni

3 kt 3 · 103 t 3 · 103 · 103 kg 3 · 109 g de Fe



95

Segon reactiu, Cl2 (g):

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

p Vp V n R T n

R T

1 atm

15 L

atm0 , 082

L

K273 K

m ol

20 , 67 m ol de Cl


40 ,161 m ol de P 2

4

6 m ol de C l

1 m ol de P 20 , 966 m ol de C l

Aquesta quantitat és més gran que els 0,661 mol de Cl2 que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és Cl2.

a) Calculem la quantitat de triclorur de fòsfor que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

20 , 67 m ol de Cl 3

2

4 m ol de PCl

6 m ol de Cl 30, 446 m ol de PCl

b) Utilitzant les lleis dels gasos, determinem la pressió que exerceix en les condicions del problema:

0 , 446 m oln R T

p V n R T pV

atm L0 , 082

m ol K (50 273) K

15 L 0, 788 atm


87. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 2 3 3CaCl Na CO CaCO 2 NaCl


CaCl2 Na2CO3 CaCO3 2 NaCl

1 mol de clorur de calci amb 1 mol de carbonat de

sodi reaccionen per donar

1 mol de carbonat

de calci i 2 mol de clorur de

sodi

30 mL 30 · 103 L, 4 M

20 mL 20 · 103 L, 5 M

3. Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem els volums i les concentracions dels dos reactius:

3230 10 L de CaC l 2

2

4 m ol de CaC l

1 L de CaC l 2

32 3

0 , 12 m ol de CaC l

20 10 L de N a CO

2 3

2 3

5 m ol de N a CO

1 L de N a CO 2 30 , 1 m ol de N a CO

Un d’ells actua com a reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció indica que intervé el mateix nombre de mols de cadascun dels reactius. En conseqüència, el reactiu limitant és el Na2CO3.

4. El precipitat blanc és el CaCO3; calculem la quantitat de carbonat de calci que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció diu que s’obtindrà el mateix nombre de mols que de Na2CO3:

92


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 92 26/10/2016 14:49:05



96

M(CaCO3) 40,08 12,00 16,00 · 3 100,08 g/mol

30 ,1 m ol de CaCO 3

3

100 , 08 g de CaCO

1 m ol de CaCO 310 g de CaCO

88. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 4 2 4 22 Al 2 H SO Al SO 3 H


2 Al 2 H2SO4 Al2SO4 3 H2

2 mol d’alumini amb 3 mol d’àcid sulfúric reaccionen per donar

1 mol de sulfat d’alumini i 3 mol

d’hidrogen 500 mg 0,5 g 40 mL 40 · 103 L, 1,25 M

3. Donat que coneixem la massa d’un dels reactius, i el volum i la concentració de l’altre, calculem la quantitat de substància en cada cas:

0 ,5 g de A l1 m ol de A l

26 , 98 g de A l

32 4

0 , 0185 m ol de A l

40 10 L de H SO

2 4

2 4

4 m ol de H SO


Un dels dos reactius actua de reactiu limitant. Determinem el reactiu limitant tenint en compte l’estequiometria de la reacció:

0 , 0185 m ol de Al 2 43 m ol de H SO

2 m ol de Al 2 40 , 02775 m ol de H SO

Aquesta quantitat és més petita que els 0,05 mols que tenim d’aquesta substància, àcid sulfúric, H2SO4. Per tant, el reactiu limitant és l’alumini, Al.

4. La quantitat màxima d’hidrogen que es pot obtenir és la que permet la quantitat existent del reactiu limitant:

0 , 0185 m ol de Al 23 m ol de H

2 m ol de Al 20 , 02775 m ol de H

M(H2) 1,008 · 2 2,016 g/mol

20 , 02775 m ol de H 2

2

2, 016 g de H

1 m ol de H 20 , 0559 g de H 256 m g de H

89. a) 1 Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem:

2 3 4 24 C 2 O Fe O 3 Fe 4 CO 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem.

4 C 2 O2 Fe3O4 3 Fe 4 CO2 4 mol de carboni amb 2 mol

d’oxigen i 1 mol de magnetita

reaccionen per donar 3 mol de ferro i 4 mol de diòxid

de carboni

3 kt 3 · 103 t 3 · 103 · 103 kg 3 · 109 g de Fe



95

Segon reactiu, Cl2 (g):

510 Pap 5

1 atm

1, 013 10 Pa

0,987 atm

p Vp V n R T n

R T

1 atm

15 L

atm0 , 082

L

K273 K

m ol

20 , 67 m ol de Cl


40 ,161 m ol de P 2

4

6 m ol de C l

1 m ol de P 20 , 966 m ol de C l

Aquesta quantitat és més gran que els 0,661 mol de Cl2 que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és Cl2.

a) Calculem la quantitat de triclorur de fòsfor que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:

20 , 67 m ol de Cl 3

2

4 m ol de PCl

6 m ol de Cl 30, 446 m ol de PCl

b) Utilitzant les lleis dels gasos, determinem la pressió que exerceix en les condicions del problema:

0 , 446 m oln R T

p V n R T pV

atm L0 , 082

m ol K (50 273) K

15 L 0, 788 atm


87. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem: 2 2 3 3CaCl Na CO CaCO 2 NaCl


CaCl2 Na2CO3 CaCO3 2 NaCl

1 mol de clorur de calci amb 1 mol de carbonat de

sodi reaccionen per donar

1 mol de carbonat

de calci i 2 mol de clorur de

sodi

30 mL 30 · 103 L, 4 M

20 mL 20 · 103 L, 5 M

3. Expressem en mol la quantitat de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem els volums i les concentracions dels dos reactius:

3230 10 L de CaC l 2

2

4 m ol de CaC l

1 L de CaC l 2

32 3

0 , 12 m ol de CaC l

20 10 L de N a CO

2 3

2 3

5 m ol de N a CO

1 L de N a CO 2 30 , 1 m ol de N a CO

Un d’ells actua com a reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció indica que intervé el mateix nombre de mols de cadascun dels reactius. En conseqüència, el reactiu limitant és el Na2CO3.

4. El precipitat blanc és el CaCO3; calculem la quantitat de carbonat de calci que s’obté a partir de la quantitat existent del reactiu limitant. L’estequiometria de la reacció diu que s’obtindrà el mateix nombre de mols que de Na2CO3:

93


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 93 26/10/2016 14:49:06



98

91. Fórmula de la glucosa: C6H12O6.

M(C6H12O6) = 6 · 12 + 12 · 1 + 6 · 16 = 180 g/mol

6 12 66 12 6 6 12 6

6 12 6

1 m ol de C H O10 g de C H O · = 0,056 m ol de C H O

180 g de C H O

6 12 6

2.540 kJ0,056 m ol C H O · =

1 m ol 141, 11 kJ

92.


Tipus de reaccions

93.

c) El pH de la dissolució serà 7, ja que el clorur de sodi format és una sal neutra.

94. La reacció és:

95. La reacció que té lloc és:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Calculem el nombre de mols d’àcid que han reaccionat:

Aquests mols d’àcid són els que hi ha a 25 mL de la solució que resulta de diluir 10 vegades la solució inicial; per tant:

S’omple una bureta de 25 cm3 amb la dissolució de l’hidròxid de sodi. Agafem 25 mL de la dissolució diluïda del vinagre, utilitzant una proveta, o una pipeta de 20 mL i una pipeta graduada de 5 o 10 mL, i l’aboquem en un erlenmeyer de 100 mL.



97

3. Expressem en mol la quantitat de ferro que s’obté:

93 10 g de Fe 1 m ol de Fe

55, 85 g de Fe 53.715.310 m ol de Fe

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de diòxid de carboni que s’emet:

53.715.310 m ol de Fe 24 m ol de CO

3 m ol de Fe 271.620.412 m ol de CO

Expressem en grams a partir de la massa molar: M(CO2) 12,00 16,00 · 2 44,00 g/mol

271.620.412 m ol de CO 2

2

44 , 00 g de CO

1 m ol de CO 23.151.300.000 g de CO 23, 15 kt de CO

b) La combustió de la gasolina. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 C8H10 21 O2 10 H2O 16 CO2 2 mol de gasolina amb 21 mol

d’oxigen reaccionen per donar 10 mol d’aigua i 16 mol de diòxid

de carboni 93, 15 10 g

3. Expressem en mol la quantitat de diòxid de carboni que s’obté:

923, 15 10 g de CO 2

2

1 m ol de CO

44 , 00 g de CO 271.600.000 m ol de CO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de gasolina que s’han de cremar:

271.600.000 m ol de CO 8 10

2

2 m ol de C H

16 m ol de CO 8 108.950.000 m ol de C H

Expressem en grams a partir de la massa molar: M(C8H10) 12,00 · 8 1,008 · 10 106,08 g/mol

8 108.950.000 m ol de C H 8 10

8 10

106 , 08 g de C H

1 m ol de C H 8 10949.000.000 g 0,949 kt de C H

Per calcular el volum utilitzem la dada de la densitat:

949.000.000 gm m

d VV d g

0 , 75

91,27 10 L

L

31 m

1.000 L 6 3

8 101, 27 10 m de C H

90. Primer s’han d’ajustar per separat:

2 2 8 2 2

2 2 8 2

18 H S ( ) 11 O ( ) 2 S ( ) 2 SO ( ) 18 H O ( )

16 H S ( ) 8 SO ( ) 3 S ( ) 16 H O ( )

g g g g g

g g g g

Sumant ambdues reaccions i simplificant els mols de substàncies que tenim entre els reactius i els productes:

2 2 2 8 234 H S ( ) 6 SO ( ) 11 O ( ) 5 S ( ) 34 H O ( )g g g g g

94


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 94 26/10/2016 14:49:07



98

91. Fórmula de la glucosa: C6H12O6.

M(C6H12O6) = 6 · 12 + 12 · 1 + 6 · 16 = 180 g/mol

6 12 66 12 6 6 12 6

6 12 6

1 m ol de C H O10 g de C H O · = 0,056 m ol de C H O

180 g de C H O

6 12 6

2.540 kJ0,056 m ol C H O · =

1 m ol 141, 11 kJ

92.


Tipus de reaccions

93.

c) El pH de la dissolució serà 7, ja que el clorur de sodi format és una sal neutra.

94. La reacció és:

95. La reacció que té lloc és:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Calculem el nombre de mols d’àcid que han reaccionat:

Aquests mols d’àcid són els que hi ha a 25 mL de la solució que resulta de diluir 10 vegades la solució inicial; per tant:

S’omple una bureta de 25 cm3 amb la dissolució de l’hidròxid de sodi. Agafem 25 mL de la dissolució diluïda del vinagre, utilitzant una proveta, o una pipeta de 20 mL i una pipeta graduada de 5 o 10 mL, i l’aboquem en un erlenmeyer de 100 mL.



97

3. Expressem en mol la quantitat de ferro que s’obté:

93 10 g de Fe 1 m ol de Fe

55, 85 g de Fe 53.715.310 m ol de Fe

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de diòxid de carboni que s’emet:

53.715.310 m ol de Fe 24 m ol de CO

3 m ol de Fe 271.620.412 m ol de CO

Expressem en grams a partir de la massa molar: M(CO2) 12,00 16,00 · 2 44,00 g/mol

271.620.412 m ol de CO 2

2

44 , 00 g de CO

1 m ol de CO 23.151.300.000 g de CO 23, 15 kt de CO

b) La combustió de la gasolina. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. 2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 C8H10 21 O2 10 H2O 16 CO2 2 mol de gasolina amb 21 mol

d’oxigen reaccionen per donar 10 mol d’aigua i 16 mol de diòxid

de carboni 93, 15 10 g

3. Expressem en mol la quantitat de diòxid de carboni que s’obté:

923, 15 10 g de CO 2

2

1 m ol de CO

44 , 00 g de CO 271.600.000 m ol de CO

4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de gasolina que s’han de cremar:

271.600.000 m ol de CO 8 10

2

2 m ol de C H

16 m ol de CO 8 108.950.000 m ol de C H

Expressem en grams a partir de la massa molar: M(C8H10) 12,00 · 8 1,008 · 10 106,08 g/mol

8 108.950.000 m ol de C H 8 10

8 10

106 , 08 g de C H

1 m ol de C H 8 10949.000.000 g 0,949 kt de C H

Per calcular el volum utilitzem la dada de la densitat:

949.000.000 gm m

d VV d g

0 , 75

91,27 10 L

L

31 m

1.000 L 6 3

8 101, 27 10 m de C H

90. Primer s’han d’ajustar per separat:

2 2 8 2 2

2 2 8 2

18 H S ( ) 11 O ( ) 2 S ( ) 2 SO ( ) 18 H O ( )

16 H S ( ) 8 SO ( ) 3 S ( ) 16 H O ( )

g g g g g

g g g g

Sumant ambdues reaccions i simplificant els mols de substàncies que tenim entre els reactius i els productes:

2 2 2 8 234 H S ( ) 6 SO ( ) 11 O ( ) 5 S ( ) 34 H O ( )g g g g g

95


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 95 26/10/2016 14:49:08



100


3 2 22 NH N 3 H

2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem.

2 NH3 N2 3 H2 2 mol d’amoníac es descomponen per

donar 1 mol de nitrogen i 3 mol d’hidrogen

30 g 30 L, 0,8 atm, 125 C

a) Expressem en mol la quantitat de nitrogen que s’obté. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer el nombre de mols de nitrogen:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm les dades i operem:

0,8 atmn

30 L

atm0, 082

L

K(125 273) K

m ol

20 , 7354 m ol de N

Calculem la massa molar per conèixer els mols d’amoníac que reaccionen: M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,03 g/mol

330 g de N H 3

3

1 m ol de N H

17, 03 g de N H 31 , 761 m ol de N H

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols teòrics de nitrogen que s’haurien d’obtenir:

31 , 761 m ol de N H 2

3

1 m ol de N

2 m ol de N H20 , 8807 m ol de N

Per tant, el rendiment de la reacció:

2 rea l

2 teòric

0 , 7354 m ol d e N100

0 , 8807 m ol d e N83, 51 %

b) Per la hipòtesi d’Avogadro, si un mol de N2 ocupa 30 L, llavors 3 mol de H2 ocupen el triple: 90 L.


3 2 4 2 4 22 Al(OH) 3 H SO Al SO 6 H O


2 Al(OH)3 3 H2SO4 Al2SO4 3 H2O 2 mol d’hidròxid

d’alumini amb 3 mol d’àcid

sulfúric reaccionen per donar

1 mol de sulfat d’alumini

I 6 mol d’aigua

18 g 200 mL, 1,5 M


M[Al(OH)3] 26,98 (16,00 1,008) · 3 78,004 g/mol

318 g de Al(O H) 3

3

1 m ol de Al(O H)

78, 004 g de Al(O H) 30 , 23 m ol de Al(O H)

32 4200 10 L de H SO 2 4

2 4

1,5 m ol de H SO




99

Hi afegim unes gotes de fenolftaleïna i obrim la clau de la bureta deixant caure l’hidròxid a poc a poc. Anem remenant l’erlenmeyer, i just en el moment que, en caure una gota, el color violat de la dissolució no desapareix, tanquem la clau. Mesurem el volum de l’hidròxid gastat.

96. a) Ba(OH)2 (aq) + H2SO4(aq) BaSO4 (s) + 2 H2O

3

3

0,5 m ol 1 m ol su lfat 233,3 gb) 250 cm · · · =

1.000 cm 1 m ol h idròxid 1 m ol29, 17 g sulfat

97. a) Fe + Cu SO4 Cu + FeSO4

b) Oxidació: Fe Fe2+ + 2e Reducció: Cu2+ + 2e Cu

c) Oxidant: Cu2+

Reductor: Fe

1,05 g 15 g su lf. 1 m ol 1 m ol Fe 55,85 g

d) 300 m L · · · · · = 1 m L 100 g 159,55 g 1 m ol su lf. 1 m ol

16, 53 g de ferro

Ampliació

98. a) En primer lloc escrivim l’equació química ajustada de la reacció:

2 2 3 2SO M g(OH) M gSO H O A continuació, a sota de cada substància escrivim les dades de què disposem:

SO2 Mg(OH)2 MgSO3 H2O 1 mol de diòxid de

sofre amb 1 mol d’hidròxid de magnesi


1 mol de sulfit de magnesi i 1 mol d’aigua

1,67 kg 1,67 · 103 g

Expressem en mol la quantitat de substàncies que intervenen en la reacció. En aquest cas necessitem conèixer la massa molar del MgSO3:

M(MgSO3) 24,31 32,06 16,00 · 3 104,37 g/mol

331 , 67 10 g de M gSO 3

3

1 m ol de M gSO

104 , 37 g de M gSO 316 m ol de M gSO

a) L’estequiometria de la reacció ens diu que perquè es produeixi 1 mol de MgSO3 ha de reaccionar 1 mol de SO2. Per guardar la proporció, cada hora reaccionen 16 mol de SO2. Utilitzarem l’equació dels gasos ideals per calcular el volum que ocupen, en les condicions donades:

m ol16

n R Tp V n R T V

p

atm0, 082

h

L

m ol

K(70 273) K

1 atm 2L de SO

450 h

b) L’estequiometria de la reacció ens diu que perquè es produeixi 1 mol de MgSO3 ha de reaccionar 1 mol de Mg(OH)2. Per guardar la proporció, cada hora reaccionen 16 mol de Mg(OH)2. Utilitzem la massa molar d’aquesta substància per calcular el seu equivalent en grams:

M[Mg(OH)2] 24,31 (16,00 1,008) · 2 58,326 g/mol

216 m ol de M g(O H) 2

2

58, 326 g de M g(O H)

1 m ol de M g(O H) 2933 g de M g(O H)

96


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 96 26/10/2016 14:49:09



100


3 2 22 NH N 3 H

2. A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem.

2 NH3 N2 3 H2 2 mol d’amoníac es descomponen per

donar 1 mol de nitrogen i 3 mol d’hidrogen

30 g 30 L, 0,8 atm, 125 C

a) Expressem en mol la quantitat de nitrogen que s’obté. Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals per conèixer el nombre de mols de nitrogen:

p Vp V n R T n

R T

Substituïm les dades i operem:

0,8 atmn

30 L

atm0, 082

L

K(125 273) K

m ol

20 , 7354 m ol de N

Calculem la massa molar per conèixer els mols d’amoníac que reaccionen: M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,03 g/mol

330 g de N H 3

3

1 m ol de N H

17, 03 g de N H 31 , 761 m ol de N H

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols teòrics de nitrogen que s’haurien d’obtenir:

31 , 761 m ol de N H 2

3

1 m ol de N

2 m ol de N H20 , 8807 m ol de N

Per tant, el rendiment de la reacció:

2 rea l

2 teòric

0 , 7354 m ol d e N100

0 , 8807 m ol d e N83, 51 %

b) Per la hipòtesi d’Avogadro, si un mol de N2 ocupa 30 L, llavors 3 mol de H2 ocupen el triple: 90 L.


3 2 4 2 4 22 Al(OH) 3 H SO Al SO 6 H O


2 Al(OH)3 3 H2SO4 Al2SO4 3 H2O 2 mol d’hidròxid

d’alumini amb 3 mol d’àcid

sulfúric reaccionen per donar

1 mol de sulfat d’alumini

I 6 mol d’aigua

18 g 200 mL, 1,5 M


M[Al(OH)3] 26,98 (16,00 1,008) · 3 78,004 g/mol

318 g de Al(O H) 3

3

1 m ol de Al(O H)

78, 004 g de Al(O H) 30 , 23 m ol de Al(O H)

32 4200 10 L de H SO 2 4

2 4

1,5 m ol de H SO




99

Hi afegim unes gotes de fenolftaleïna i obrim la clau de la bureta deixant caure l’hidròxid a poc a poc. Anem remenant l’erlenmeyer, i just en el moment que, en caure una gota, el color violat de la dissolució no desapareix, tanquem la clau. Mesurem el volum de l’hidròxid gastat.

96. a) Ba(OH)2 (aq) + H2SO4(aq) BaSO4 (s) + 2 H2O

3

3

0,5 m ol 1 m ol su lfat 233,3 gb) 250 cm · · · =

1.000 cm 1 m ol h idròxid 1 m ol29, 17 g sulfat

97. a) Fe + Cu SO4 Cu + FeSO4

b) Oxidació: Fe Fe2+ + 2e Reducció: Cu2+ + 2e Cu

c) Oxidant: Cu2+

Reductor: Fe

1,05 g 15 g su lf. 1 m ol 1 m ol Fe 55,85 g

d) 300 m L · · · · · = 1 m L 100 g 159,55 g 1 m ol su lf. 1 m ol

16, 53 g de ferro

Ampliació

98. a) En primer lloc escrivim l’equació química ajustada de la reacció:

2 2 3 2SO M g(OH) M gSO H O A continuació, a sota de cada substància escrivim les dades de què disposem:

SO2 Mg(OH)2 MgSO3 H2O 1 mol de diòxid de

sofre amb 1 mol d’hidròxid de magnesi


1 mol de sulfit de magnesi i 1 mol d’aigua

1,67 kg 1,67 · 103 g

Expressem en mol la quantitat de substàncies que intervenen en la reacció. En aquest cas necessitem conèixer la massa molar del MgSO3:

M(MgSO3) 24,31 32,06 16,00 · 3 104,37 g/mol

331 , 67 10 g de M gSO 3

3

1 m ol de M gSO

104 , 37 g de M gSO 316 m ol de M gSO

a) L’estequiometria de la reacció ens diu que perquè es produeixi 1 mol de MgSO3 ha de reaccionar 1 mol de SO2. Per guardar la proporció, cada hora reaccionen 16 mol de SO2. Utilitzarem l’equació dels gasos ideals per calcular el volum que ocupen, en les condicions donades:

m ol16

n R Tp V n R T V

p

atm0, 082

h

L

m ol

K(70 273) K

1 atm 2L de SO

450 h

b) L’estequiometria de la reacció ens diu que perquè es produeixi 1 mol de MgSO3 ha de reaccionar 1 mol de Mg(OH)2. Per guardar la proporció, cada hora reaccionen 16 mol de Mg(OH)2. Utilitzem la massa molar d’aquesta substància per calcular el seu equivalent en grams:

M[Mg(OH)2] 24,31 (16,00 1,008) · 2 58,326 g/mol

216 m ol de M g(O H) 2

2

58, 326 g de M g(O H)

1 m ol de M g(O H) 2933 g de M g(O H)

97


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 97 26/10/2016 14:49:10



102

QUÍMICA A LA TEVA VIDA (pàgina 140)

Escrivim l’equació química ajustada de la reacció que té lloc: 3 22 NaN 2 Na 3 N

A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 NaN3 2 Na 3 N2

2 mol d’azida de sodi es descomponen per donar 2 mol de sodi i 3 mol de nitrogen 65 g 0 C i 1 atm

Expressem en mol la quantitat d’azida de sodi que reacciona: M(NaN3) 23 14,01 · 3 65,03 g/mol

365 g de N aN 3

3

1 m ol de N aN

65, 03 g de N aN 31 m ol de N aN

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols de nitrogen que s’obtenen:

31 m ol de N aN 2

3

3 m ol de N

2 m ol de N aN 21 , 5 m ol de N

Utilitzem l’equació dels gasos ideals per calcular el volum de nitrogen, en les condicions donades:

1, 5 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K(0 273) K

1 atm 233, 6 L de N

Tenint en compte el resultat obtingut en l’activitat anterior:

120 L

33,6 L 65 g

xx 232, 1 g

Les reaccions de combustió dels motors dels vehicles, les reaccions que tenen lloc als explosius, les reaccions de neutralització àcid-base, etc.

Actualment, els vehicles disposen de diversos airbags per protegir els acompanyants a més del conductor. Llavors han d’existir diversos sensors que detecten quins s'han d’accionar en funció de l’ocupació del vehicle: els davanters, els de darrere, els laterals, o tots al mateix temps.

A la resposta s’ha de tenir en compte la importància de dotar els vehicles amb la màxima seguretat possible per minimitzar els accidents i les seves conseqüències. Per tant, es tracta d’una norma adequada encaminada a aquesta finalitat.

a) Tots els passatgers d’un vehicle en marxa han de portar sempre cordat el cinturó de seguretat. b) Les autoritats fan controls d’ús del cinturó de seguretat, i imposen una sanció a aquells passatgers o

conductors que incompleixin la normativa en no portar-lo cordat. A més, a les campanyes de seguretat viària, la Direcció General de Trànsit (DGT) ofereix dades comparatives entre les conseqüències d’un accident amb cinturó o sense, de manera que s'inculca als ciutadans que el cinturó és l’element de seguretat passiva del vehicle més eficaç.



101


30 , 23 m ol de Al(O H) 2 4

3

3 m ol de H SO

2 m ol de Al(O H) 2 40 , 345 m ol de H SO

Aquesta quantitat és més gran que els 0,3 mol que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és precisament l’àcid sulfúric, H2SO4. Sobra Al(OH)3 i, per tant, després de la reacció tindrem un medi bàsic.

101. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.

2 2 2 42 S 3 O 2 H O 2 H SO


2 S 3 O2 2 H2O 2 H2SO4

2 mol de sofre amb 3 mol d’oxigen i 2 mol

d’aigua reaccionen per donar

2 mol d’àcid sulfúric

500 kg/h, 90 % de riquesa 58 %

96 % d 1.850 kg/m3

Com que el sofre que es fa servir de matèria primera té una riquesa del 90 %, reaccionen 450 kg/h de sofre (pur).

3. A partir de la massa molar del sofre calculem el nombre de mols: M(S) 32,06 g/mol

54 , 5 10 g de S1 m ol de S

32 , 06 g de S 14.036 , 18 m ol de S

4. Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols d’àcid que s’obtenen:

14.036 , 18 m ol de S 2 42 m ol de H SO

2 m ol de S 2 414.036 , 18 m ol de H SO

Com que la reacció té un rendiment del 58 %, s’obtenen:

2 414.036 , 18 m ol de H SO 2 4

2 4

58 m ol de H SO

100 m ol de H SO 2 48.141 m ol de H SO

A partir de la massa molar, calculem els grams d’àcid que s’obtenen: M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 48.141 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO


Com que es fabrica l’àcid a 96 % de riquesa, es produeixen cada hora:

2 4798.400 g H SO concentrat 2 4

2 4

100 g H SO

96 g H SO concentrat 2 4 2 4831.700 g H SO 831, 7 kg H SO

A partir de la densitat calculem el volum d’àcid sulfúric que es pot obtenir cada hora:

m md V

V d

kg831, 7

hkg

1.850

3

3

m0,44957

h

m

L

449, 57 h

98


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 98 26/10/2016 14:49:11



102

QUÍMICA A LA TEVA VIDA (pàgina 140)

Escrivim l’equació química ajustada de la reacció que té lloc: 3 22 NaN 2 Na 3 N

A sota de cada substància escrivim les dades que coneixem:

2 NaN3 2 Na 3 N2

2 mol d’azida de sodi es descomponen per donar 2 mol de sodi i 3 mol de nitrogen 65 g 0 C i 1 atm

Expressem en mol la quantitat d’azida de sodi que reacciona: M(NaN3) 23 14,01 · 3 65,03 g/mol

365 g de N aN 3

3

1 m ol de N aN

65, 03 g de N aN 31 m ol de N aN

Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols de nitrogen que s’obtenen:

31 m ol de N aN 2

3

3 m ol de N

2 m ol de N aN 21 , 5 m ol de N

Utilitzem l’equació dels gasos ideals per calcular el volum de nitrogen, en les condicions donades:

1, 5 m oln R T

p V n R T Vp

atm0, 082

L

m ol

K(0 273) K

1 atm 233, 6 L de N

Tenint en compte el resultat obtingut en l’activitat anterior:

120 L

33,6 L 65 g

xx 232, 1 g

Les reaccions de combustió dels motors dels vehicles, les reaccions que tenen lloc als explosius, les reaccions de neutralització àcid-base, etc.

Actualment, els vehicles disposen de diversos airbags per protegir els acompanyants a més del conductor. Llavors han d’existir diversos sensors que detecten quins s'han d’accionar en funció de l’ocupació del vehicle: els davanters, els de darrere, els laterals, o tots al mateix temps.

A la resposta s’ha de tenir en compte la importància de dotar els vehicles amb la màxima seguretat possible per minimitzar els accidents i les seves conseqüències. Per tant, es tracta d’una norma adequada encaminada a aquesta finalitat.

a) Tots els passatgers d’un vehicle en marxa han de portar sempre cordat el cinturó de seguretat. b) Les autoritats fan controls d’ús del cinturó de seguretat, i imposen una sanció a aquells passatgers o

conductors que incompleixin la normativa en no portar-lo cordat. A més, a les campanyes de seguretat viària, la Direcció General de Trànsit (DGT) ofereix dades comparatives entre les conseqüències d’un accident amb cinturó o sense, de manera que s'inculca als ciutadans que el cinturó és l’element de seguretat passiva del vehicle més eficaç.



101


30 , 23 m ol de Al(O H) 2 4

3

3 m ol de H SO

2 m ol de Al(O H) 2 40 , 345 m ol de H SO

Aquesta quantitat és més gran que els 0,3 mol que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és precisament l’àcid sulfúric, H2SO4. Sobra Al(OH)3 i, per tant, després de la reacció tindrem un medi bàsic.

101. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.

2 2 2 42 S 3 O 2 H O 2 H SO


2 S 3 O2 2 H2O 2 H2SO4

2 mol de sofre amb 3 mol d’oxigen i 2 mol

d’aigua reaccionen per donar

2 mol d’àcid sulfúric

500 kg/h, 90 % de riquesa 58 %

96 % d 1.850 kg/m3

Com que el sofre que es fa servir de matèria primera té una riquesa del 90 %, reaccionen 450 kg/h de sofre (pur).

3. A partir de la massa molar del sofre calculem el nombre de mols: M(S) 32,06 g/mol

54 , 5 10 g de S1 m ol de S

32 , 06 g de S 14.036 , 18 m ol de S

4. Per l’estequiometria de la reacció calculem els mols d’àcid que s’obtenen:

14.036 , 18 m ol de S 2 42 m ol de H SO

2 m ol de S 2 414.036 , 18 m ol de H SO

Com que la reacció té un rendiment del 58 %, s’obtenen:

2 414.036 , 18 m ol de H SO 2 4

2 4

58 m ol de H SO


A partir de la massa molar, calculem els grams d’àcid que s’obtenen: M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 48.141 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO


Com que es fabrica l’àcid a 96 % de riquesa, es produeixen cada hora:

2 4798.400 g H SO concentrat 2 4

2 4

100 g H SO

96 g H SO concentrat 2 4 2 4831.700 g H SO 831, 7 kg H SO

A partir de la densitat calculem el volum d’àcid sulfúric que es pot obtenir cada hora:

m md V

V d

kg831, 7

hkg

1.850

3

3

m0,44957

h

m

L

449, 57 h

99


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 99 26/10/2016 14:49:12



103

Sí, ja que en cas contrari correríem el risc que l’airbag s’accionés, per exemple, davant d’una frenada una mica més forta de l’habitual, la qual cosa podria ocasionar lesions als ocupants del vehicle. A més, en interrompre’s la conducció i la visió, augmentaria la possibilitat de patir un accident pel simple fet d’haver-se activat l’airbag sense que sigui necessari.

100


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 100 26/10/2016 14:49:12

reaccions químiques - ies can puig · 4 reaccions químiques 72 per tant: 3 2 6,65 10 mol de h o 2...

Documents