U.2 CLCULS ESTEQUIOMTRICS EN LES REACCIONS

U.2 CLCULS ESTEQUIOMTRICS EN LES REACCIONS1.Introducci al concepte de reacci qumica

2. L'equaci qumica

3.Estequiometria de les reaccions qumiques4.Activitats complementries

BIBLIOGRAFIA BSICA

MAHAN, B. Qumica. Curso universitarioFondo Educativo Interamericano. Bogot. 1977. Cap. 1, pg. 1931.

PETRUCCI. Cap. 4.Presentacions Jos ngel Hernndez (IES Badalona VII):

http://www.slideshare.net/joseangelb7/reaccions-quimiques-1-presentation1.INTRODUCCI AL CONCEPTE DE REACCI QUMICA

Fins ara noms ens hem ocupat de descriure les substncies qumiques tal com sn. La seua estructura ens ha perms d'explicar algunes de les seues propietats. Emper, el qumic t al seu davant un repte encara major, per aix ens plantegem aquesta qesti:

A.1s possible modificar les propietats de les substncies o, encara ms, podem crear noves substncies qumiques? Si s aix esmenteu alguns processos on aix passe.

A.2Esmenteu processos on es modifiquen algunes propietats de les substncies implicades per sense aparixer substncies noves i tracteu d'establir quina diferncia fonamental hi ha entre aquests fenmens i els descrits en l'activitat anterior.

A.3A la vista dels comentaris fets en les activitats anteriors doneu una definici aproximada de qu s'entn per transformaci qumica, tamb anomenada reacci qumica.

Efectivament, la descripci de les transformacions qumiques i l'establiment de les principals lleis que les governen ocupa una part molt important del treball de la majoria de les cientfiques i els cientfics que estudien la matria i entre els seus fruits podem destacar el creixent inters desvetlat per la qumica dels nous materials: substncies de propietats indites, obtingudes als laboratoris i a la indstria. L'exemple ms conegut sn els plstics, per actualment tamb s'investiga en ciments elstics, aerogels, nanotubs i superconductors a temperatura ambient.

A.4Esmenteu, a tall d'hiptesi, quins aspectes de les reaccions qumiques considereu ms interessants d'explicar.

En les transformacions qumiques interessa sobretot aclarir aquests aspectes:

a)els canvis materials que tenen lloc (quines substncies hi havia al principi i quines es formen com a conseqncia de la reacci i en quines quantitats);

b)els intercanvis energtics que acompanyen els processos esmentats (coneixem nombroses reaccions que les fem servir com a fonts d'energia);

c)la velocitat a la que ocorre la transformaci (les reaccions massa lentes no tenen cap inters industrial, per les excessivament rpides poden resultar perilloses);

d)el grau en qu continua una reacci fins assolir l'equilibri qumic (moltes reaccions arriben a l'equilibri sense esgotar completament les substncies de partida).

En aquesta unitat noms estudiarem els aspectes materials, s a dir, la identificaci de reactius i productes i els clculs que podem fer amb les quantitats de substncies que reaccionen. Els altres aspectes esmentats seran objectiu de cursos superiors.

2.L'EQUACI QUMICA

A.5Exposeu raonadament qu caldr indicar de forma explcita si volem representar una reacci qumica, com ara l'obtenci de l'aigua a partir de les substncies simples que la formen.

L'equaci qumica ha de ser una representaci com ms fidel millor del procs qumic i en ella distingirem dos tipus d'informaci:

a)D'una banda, qualitativament indica les substncies que intervenen com a punt de partida, anomenades reactius i les que s'obtenen, anomenades productes, el coneixement de les quals ens s imprescindible, tant pel que fa a la seua composici com el seu estat fsic.

b)D'altra banda, l'equaci qumica t un significat quantitatiu si est ajustada com cal, ja que permet de conixer el nombre de mols de reactius i productes de la reacci. A s una conseqncia lgica de la llei de conservaci de la massa: la massa total dels reactius s igual a la massa total dels productes.

A.6Tracteu de donar una explicaci qualitativa de la forma com s'esdev la reacci entre el nitrogen i l'hidrogen per a formar amonac. Es pot comenar per revisar les frmules estructurals dels reactius i productes i suggerir quines condicions s'han de donar per tal que una molcula de nitrogen reaccione amb una molcula d'hidrogen i es formen molcules d'amonac.

A.7Escriviu les equacions qumiques que corresponen a aquestes reaccions:

a)L'obtenci del dixid de sofre es pot fer si cremem sofre en una atmosfera d'oxigen i sabem que el sofre utilitzat es troba cristallitzat en forma de molcules octaatmiques.

b)La descomposici del clorat de potassi, KClO3, dna clorur de potassi i oxigen, bon mtode per a obtenir oxigen al laboratori.

c)L'xid de ferro(III) reacciona amb el gas monxid de carboni i produeix ferro i dixid de carboni. Aquesta reacci resumeix b el procs d'obtenci de ferro en un alt forn.

Informaci continguda en una equaci qumica

Les reaccions qumiques es poden representar mitjanant equacions qumiques, per conv aclarir quina informaci posseeixen i quina no aquestes equacions. Per aix cal aprendre a llegir les equacions qumiques.Suposem la reacci entre l'alcohol etlic, C2H6O, i el gas oxigen, O2, que dna com a productes el gas dixid de carboni, CO2 i aigua en estat lquid. L'equaci que representa la reacci s'escriu habitualment, i una vegada ajustada, com a:

C2H6O(l) + 3 O2(g) ( 2 CO2(g) + 3 H2O (l)

etanoldioxigendixid de carboniaigua

Vegem tota la informaci que cont aquesta equaci. Primer hi ha les frmules qumiques dels reactius (esquerra de la fletxa) i productes (dreta de la fletxa). La fletxa indica un canvi, en principi en un sentit prefigurat, d'esquerra a dreta, el que s'anomena irreversible, per no sempre s'escriu aix. Entre parntesis acompanyen les frmules els estats fsics ms estables en les condicions que t lloc la reacci: lquid (l) i gas (g). En altres reaccions pot haver-hi: dissoluci aquosa (aq) i slid (s).A la vista de l'equaci podem fer la primera lectura: en molcules (noms per a les substncies moleculars) o en unitats estructurals bsiques (frmules empriques) per a les substncies no moleculars. De moment encara no tenim manera de saber si una substncia s o no molecular, cal estudiar l'enlla qumic amb ms detall, per podem trobar la informaci corresponent. Ac sn totes moleculars, aix, doncs, la primera lectura que podem fer s:1 molcula de C2H6O reacciona amb 3 molcules d'O2 i produeixen 2 molcules de CO2 i 3 molcules d'H2O

s a dir, els nombres que apareixen davant de les frmules, i que hem posat per ajustar l'equaci, sn les molcules o unitats estructurals que reaccionen entre s i es reestructuren sense variar el nombre total d'toms ni d'elements. Aquests nombres s'anomenen coeficients estequiomtrics.Podem dir que els elements sn all que es conserva invariable en les reaccions qumiques encara que canvien les seues combinacions, tal com deia Dalton.

Seguint amb la lectura de la informaci que cont l'equaci, ara multiplicarem tota l'equaci per una constant, com fem a les equacions matemtiques, sense que varie el sentit ni l'ajust de l'equaci. Ms concretament si multipliquem per la constant d'Avogadro (NA) resultar que els coeficients estequiomtrics es transformaran en mols, per a totes les substncies, siguen moleculars o no. s a dir, la lectura en quantitat de substncia ser:1 mol de C2H6O reacciona amb 3 mols d'O2 i produeixen 2 mols de CO2 i 3 mols d'H2O

Aquesta s la lectura ms important, ja que s la que farem servir en els clculs estequiomtrics d'ara en avant.

Encara podem fer una lectura ms quantitativa si convertim la lectura anterior de mol en massa, per a la quantitat de substncia mnima que compleix la relaci en nombres enters. Aix, a partir de les masses atmiques dels diferents elements podem escriure:

46 g de C2H6O reaccionen amb 96 g d'O2 i produeixen 88 g de CO2 i 54 g d'H2O

Com podem verificar, la suma de les masses dels reactius (46 g + 96 g = 142 g) equival a la suma de les masses dels productes (88 g + 54 g), tal com prediu la llei de Lavoisier.Finalment, i exclusivament per a les substncies en estat gass, s pot fer una darrera lectura en volums, sempre que es mesuren en les mateixes condicions de pressi i temperatura. Es tracta de la llei de Gay-Lussac i la lectura en volum es fa convertint mols en volums, segons les hiptesis d'Avogadro, el que permet deduir que els coeficients estequiomtrics tamb es poden llegir com a unitats de volum i fer la proporci adequada. En l'exemple proposat hi ha dos lquids (alcohol i aigua) i dos gasos, per tant llegirem:Quan reaccionen 3 volums d'O2, es produeixen 2 volums de CO2A.8Expliciteu la informaci que cont la segent equaci qumica:

XeF4(s) + 4KI(aq) ( Xe(g) + 4KF(aq) + 2I2(g)

Feu-ne una lectura en molcules, en quantitat de substncia, en massa i en volum en les mateixes condicions de pressi i temperatura. Cont tota la informaci possible o hi manca alguna dada important?

Alguns mtodes senzills d'ajust d'una equaci qumica

Un equaci qumica no s til si no est ajustada. Les equacions qumiques es poden ajustar mitjanant diferents mtodes. En cursos superiors aprendrem mtodes ms raonats per fer-ho, ara, de moment, veurem dos mtodes senzills basats en raonaments matemtics: 1) a ull nu; 2) mitjanant les equacions diofntiques. Ho explicarem mitjanant tres exemples:A.9Ajusteu les segents equacions qumiques:

a)C3H8(g) + O2 (g) ( CO2(g) + H2O (g)b)KClO3 (s) ( KCl (s) + O2(g)c)NH3 (g) + O2 (g) ( NO (g) + H2O (g) La reacci a) s una combusti i es pot ajustar a ull nu sempre, ja que s'hi compleixen certes condicions. Com ara la substncia original t C i H, i es crema amb oxigen, de manera que tots els toms de carboni van al CO2 i tots els d'hidrogen a l'aigua. Desprs es fa un recompte dels toms d'oxigen que han d'anar al principi. De vegades la substncia que crema tamb t algun oxigen i en aquest cas reservem els toms d'oxigen necessaris i la resta s'ajusten amb les molcules d'oxigen.a)C3H8(g) + 5 O2 (g) ( 3 CO2(g) + 4 H2O (g)La segona reacci es pot ajustar per tempteig (a ull nu), provant d'ajustar toms com l'oxigen, dels quals a l'esquerra n'hi ha 3 mentre que a la dreta n'hi ha 2. Multipliquem en creu i ajustem la resta d'elements:

b)2 KClO3 (s) ( 2 KCl (s) + 3 O2(g)Altres equacions sn ms difcils d'ajustar per tempteig. Veurem ara un mtode que tericament es pot usar sempre, l'anomenat mtode de les equacions diofntiques, que consisteix a escriure una equaci per a cada element de manera que s'igualen els toms dels reactius amb els toms dels productes. Vegem com funciona a l'exemple c), comencem atribuint uns coeficients desconeguts x, y, x i t, que seran les incgnites de les equacions a plantejar:c)x NH3 (g) + y O2 (g) ( z NO (g) + t H2O (g)

Escrivim ara una equaci per a cada element, que com ja hem dit s'han de conservar:

Per a l'element N es complir: x = z Per a l'element H es complir: 3 x = 2 t

Per a l'element O es complir: 2 y = z + t

Tenim tres equacions i quatre incgnites. Com que de fet hi ha infinites solucions, perqu els coeficients estequiomtrics sempre es poden multiplicar per qualsevol factor, hem de decidir el valor d'una de les incgnites, podem decidir que x = 1 i resoldre les altres. Si ens ixen solucions fraccionries, finalment les reduirem a enters. Aix, es pot comprovar que si x= 1, z = 1, t = 3/2 i y = 5/4. La manera de llevar els denominadors s multiplicar totes les solucions pel mnim denominador com (ac 4), de manera que queda: x = 4, z = 4, t = 6 i y = 5. Problema resolt.c)4 NH3 (g) + 5 O2 (g) ( 4 NO (g) + 6 H2O (g)

Es pot verificar que trobar aquests coeficients per tempteig pot resultar complicat, encara que no impossible. El mtode explicat s vlid sempre, per de vegades ens pot dur a un sistema d'equacions complicat o a trobar coeficients fraccionaris difcils de convertir a enters. No obstant aix, cal tenir present que els coeficients no cal que siguen necessriament enters, ja que serveixen per a calcular proporcions entre mols o volums.A.10En la combusti completa, quan el subministrament d'oxigen o d'aire s abunds, el carboni i les substncies orgniques compostes de carboni, hidrogen i oxigen sempre produeixen dixid de carboni i aigua. Escriviu i ajusteu, per exemple, la reacci de combusti del gas et, C2H6, tot indicant detalladament la informaci que proporciona l'equaci.

A.11En el cas de l'activitat anterior, si la combusti s incompleta, quan l'oxigen s escs, es produeix aigua i el perillosssim gas monxid de carboni. Escriu i ajusta l'equaci de la combusti incompleta del gas et.

A.12En el metabolisme cellular t lloc la reacci de combusti de la glucosa, C6H12O6, amb oxigen i es produeixen dixid de carboni i vapor d'aigua. Escriviu i ajusteu l'esmentada equaci, tot indicant detalladament la informaci que proporciona.

3.ESTEQUIOMETRIA DE LES REACCIONS QUMIQUES

Una equaci qumica correctament ajustada ha de complir les lleis ponderals i volumtriques ja estudiades. Una volta ajustada ja podem tractar els clculs que fan referncia als canvis materials que s'esdevenen en les reaccions qumiques i que coneixem amb el nom de clculs estequiomtrics. La teoria atomicomolecular permet tamb la predicci de les quantitats de substncies que es poden obtenir d'una reacci en condicions determinades.Entendrem per estequiometria d'una reacci el clcul de les proporcions que podem establir entre les masses dels reactius i productes que intervenen en una transformaci qumica. En altres paraules, els canvis materials que hi tenen lloc. Per als diferents clculs ser molt til el concepte de mol.

Tal com ja hem explicat, la informaci bsica per a qualsevol clcul estequiomtric l'obtindrem de l'equaci qumica que representa la reacci, que haur d'acomplir una condici imprescindible: estar ajustada. Una equaci que no est ajustada no s realment una equaci, ja que la paraula equaci significa igualtat, en aquest cas igualtat en nombre i tipus d'toms entre reactius i productes.

A.13Es cremen 6g de monxid de carboni amb oxigen suficient i s'obt dixid de carboni. Escriviu l'equaci qumica que pertoque i calculeu:

a)la quantitat en mols d'oxigen consumit;

b)la massa de dixid de carboni obtingut;

c)el volum dels gasos reactius que es combinen en condicions normals;

d)el nombre de molcules de producte obtingut.

A.14El depsit de gasolina d'un cotxe t 36L. Podem considerar que la gasolina s bsicament oct, C8H18, hidrocarbur de densitat de 0,8g/mL. Es demana:

a)Quants mols d'oxigen fan falta per a cremar aquesta gasolina, si suposem que els nics productes de la reacci sn dixid de carboni i aigua?

b)Quants mols de dixid de carboni es formaran?

c)Quina massa de dixid de carboni s'allibera a l'atmosfera quan el cotxe ha consumit tot el depsit de gasolina?

Elaboreu un algoritme per a resoldre aquest tipus de problemes.

Motor de combusti A.15Es descomponen 10 g de clorat de potassi, KClO3, per calfament i s'obt clorur de potassi i el gas oxigen. Escriviu l'equaci qumica i predigueu la massa de clorur de potassi i el volum d'oxigen que s'obtindr a la pressi d'1atm i 270C.

A.16En un alt forn els processos qumics reals sn complexos, per el procs global d'obtenci del ferro es pot representar amb l'equaci:

Fe2O3(s) + 3CO(g) ( 2Fe(l) + 3CO2(g)

a)Expliqueu el significat d'aquesta equaci qumica.

b)Determineu quants mols de ferro s'obtenen per cada 5mol de CO.

c)Determineu quants grams de ferro es poden obtenir a partir d'1kg d'xid de ferro(III) pur si suposem que la reacci s completa.

d)Determineu quants mols de CO reaccionen amb 1kg d'xid de ferro(III).

Alt forn A.17Si fem reaccionar un tros de marbre (carbonat de calci cristallitzat, CaCO3) amb cid clorhdric s'obt clorur de calci, CaCl2, aigua i dixid de carboni. Determineu les quantitats de carbonat de calci i d'cid clorhdric necessries per a obtenir 100mL de dixid de carboni mesurats a 1atm de pressi i 180C de temperatura. Dissenyeu un dispositiu experimental que permeta contrastar els resultats previstos.

Estequiometria de les reaccions cidbase en medi aqusA.18Exposici pel professor dels conceptes d'cid i de base segons Arrhenius, per mitj d'alguns exemples. Explicaci de la reacci entre un cid i una base segons Arrhenius.

cids i bases A.19Exposeu raonadament quin haur de ser el fonament de l'ajust d'una reacci cid-base. Expliciteuho mitjanant una expressi matemtica i apliqueu-la a la reacci entre l'cid sulfric, H2SO4, i l'hidrxid de ferro(III), Fe(OH)3.

A.20Calculeu el volum d'hidrxid de calci, Ca(OH)2, 0,1mol/L que cal emprar per a que reaccione completament amb una mostra de 25mL d'cid sulfric, H2SO4, 0,25mol/L.

A.21Dissenyeu el muntatge necessari per a efectuar una valoraci cid-base, tot indicant el nom de l'utillatge que cal emprar i esbrineu quina pot ser la missi de l'indicador, substncia colorant que sempre s'hi sol utilitzar.

A.22 Dissenyeu i feu al laboratori una experincia que permeta determinar la concentraci d'cid clorhdric, HCl, d'una dissoluci diluda de salfumant, si partim d'una dissoluci d'hidrxid de sodi, NaOH, de molaritat coneguda i com a indicador emprem la fenolftalena.

Estequiometria de les reaccions amb reactiu limitant

A.23La combusti del prop, C3H8, amb oxigen produeix dixid de carboni i aigua. Si cremem 2,4mol de prop amb 1 m3 d'oxigen en condicions normals: a)quants grams d'aigua es formaran?; b)quants litres de dixid de carboni, mesurats en condicions normals, s'obtindran?

(R: a) 173 g d'aigua ; b) 161 L de CO2 en c.n.)

A.24El sulfur de ferro (II), FeS, es combina amb dioxigen i dna xid de ferro(III), Fe2O3, i dixid de sofre, SO2. Colloquem 10g de sulfur de ferro (II) slid en un recipient de 20L de volum i omplim el recipient amb dioxigen a 270C i 700mmHg. Calculeu la pressi que hi haur quan s'hagen format 4,00g d'xid de ferro (III).

(R:0,88atm)Estequiometria de les reaccions amb riquesa o puresa dels reactius

A.25El depsit de combustible d'un bufador el carreguem amb l'hidrogen produt en la reacci entre l'cid clorhdric comercial, HCl, i 5kg de magnesi metllic d'una riquesa en massa del 37%. Calculeu el temps que podr funcionar el bufador si sabem que crema a una velocitat de 5000mL/min a 1atm i 250C.

(R:138min)

A.26Amb una mostra de 3,8g de sal de cuina preparem 100mL de dissoluci. Agafem una alquota de 20mL de la dissoluci i afegim nitrat de plata, AgNO3, en excs i es forma un precipitat de clorur de plata, AgCl, que, una vegada sec, t una massa d'1,722g. Calculeu el percentatge de puresa de la sal analitzada.

(R:92,4 %)

Precipitat de AgCl Estequiometria de les reaccions amb rendiment

A.27Durant el procs d'obtenci industrial de l'cid ntric t lloc la reacci intermdia on el monxid de nitrogen, NO, es converteix en dixid de nitrogen, NO2. La reacci es representa: 2 NO(g) + O2(g) ( 2 NO2(g). Fem reaccionar 100 mol de monxid de nitrogen amb suficient oxigen i s'obtenen 1150 m3 de dixid de nitrogen, tot en condicions normals. Calculeu el rendiment de la reacci.

A.28Calculeu la quantitat d'cid sulfric, H2SO4, que es pot obtenir a partir d'una tona de pirita, FeS2, que t un 80% de riquesa, si sabem que el rendiment global de totes les reaccions s del 75% i tot el sofre de l'cid sulfric procedeix de la pirita.4.ACTIVITATS COMPLEMENTRIES

A.29Determineu quants mols d'oxigen s'obtindran si s'escalfen 3,5mol de clorat de potassi, KClO3, i ocorre la reacci: KClO3(s) ( KCl(s) + O2(s).

(R: 5,3 mol d'oxigen)

A.30La combusti del but, C4H10, amb oxigen, t lloc segons la reacci:C4H10 (g) + O2 (g) ( CO2 (g) + H2O (l)

Ajusteu l'equaci i calculeu: a)quants litres d'oxigen, mesurats en c.n., caldran per a cremar 36g de but?; b)quants litres de dixid de carboni, en c.n., es formaran?; c)quants grams d'aigua?

(R: a) 91 L d'oxigen en c.n. ; b) 56 L de CO2 en c.n. ; c) 56 g d'aigua)

A.31Quants grams d'estany obtindrem quan reacciona suficient xid d'estany(II) amb 1500cm3 d'hidrogen mesurats a 3000C i 0,97atm de pressi, si hi t lloc la reacci: SnO(s) + H2 (g) ( Sn (s) + H2O (g) ?

(R: 3,7 g d'estany)

A.32 Si sabem que es necessiten 12g d'hidrxid de sodi, NaOH, per a que reaccionen completament amb 400cm3 d'una dissoluci de HCl en aigua, calculeu la concentraci de la dissoluci d'cid.

(R: 0,75 mol/L)A.33Un mtode per a l'obtenci de zinc metllic a partir d'xid de zinc, ZnO, consisteix en barrejar l'xid amb carb de coc en pols i calfar la mescla en retortes d'argila. El zinc es vaporitza i s'arreplega en un condensador d'argila refrigerat per aire. Hi ocorre la reacci: ZnO (s) + C (s) ( Zn (s) + CO(g) .

Calculeu les quantitats de ZnO i de C que sn necessries per a produir 500kg de zinc.

(R: 622kg de ZnO i 92kg de C)

A.34En un depsit de 50L que cont aire en condicions normals introdum 0,5g de gas prop, C3H8, i fem saltar una espurna que produeix la combusti. Calculeu el percentatge en volum de la mescla de gasos que queda en el depsit una volta acabada la reacci. Composici de l'aire en volum: 21% oxigen, 79% nitrogen.

(R: 18,7 % O2 sobrant; 1,5 % CO2 produt; 79,8 % N2 no reactiu; 0 % prop, limitant)

A.35El gas sulfur d'hidrogen, H2S, -que produeix la matria orgnica en descomposici, com ara els ous podrits- es transforma en dixid de sofre, SO2, a l'atmosfera, un dels contaminants ambientals, segons la reacci:

H2S(g) + O2(g) ( SO2(g) + H2O(l)Ajusteu l'equaci donada i deduu el volum de dixid de sofre, mesurat a 150C i 770mmHg de pressi, que es produir quan es combinen 100g de sulfur d'hidrogen amb suficient oxigen.

(R: 68L de SO2 en les condicions indicades)

A.36Al laboratori podem obtenir fcilment el gas hidrogen si fem reaccionar un cid amb un metall actiu, com ara el zinc. A partir d'aquesta reacci:

HCl(aq) + Zn(s) ( ZnCl2(aq) + H2(g)

a)Ajusteu l'equaci qumica.

b)Calculeu el volum d'hidrogen, mesurat en condicions normals, que podem obtenir si reaccionen 100mL d'una dissoluci de HCl2mol/L amb el zinc suficient.

c)En les condicions de l'apartat b), calculeu els grams de clorur de zinc que es formaran i els grams de zinc que hauran reaccionat.

d)Si inicialment disposem de 25mL d'una dissoluci de HCl3mol/L i 10g de zinc i els fem reaccionar, qu passar?

(R: b) 2,24L; c) 13,63g de ZnCl2 i 6,54g de Zn; d) reacciona tot el HCl, sobren 7,55g de Zn)

A.37Els motors de l'Apollo XI, nau que port els primers astronautes a la Lluna, estaven propulsats per un combustible anomenat Aerozina50, que cont el 50% en massa d'hidrazina, N2H4, i el 50% de dimetilhidrazina,(CH3)2N-NH2. Com a agent oxidant s'hi empr tetraxid de dinitrogen, N2O4. Si s'empraren 2200kg d'Aerozina50, determineu la quantitat terica d'agent oxidant necessria per a produir la combusti, si sabem que els productes obtinguts sn nitrogen, aigua i dixid de carboni.

(R: 85777mol de N2O4, s a dir, 7893kg)

L'Apollo XI enlairant-se A.38Una manera ben senzilla de saber que una dissoluci cont ions clorur, Cl-, s afegir-li una dissoluci valorada de nitrat de plata, AgNO3. A mesura que afegim el nitrat de plata es forma un precipitat de clorur de plata, AgCl, blanc i insoluble, sent l'altre producte el nitrat de sodi, NaNO3, soluble. Determineu la massa de clorur de plata que es formar si fem reaccionar 36g de clorur de sodi amb 90g de nitrat de plata.

(R: Es formen 76g de AgCl, reacciona tot el AgNO3 i sobren 5g de NaCl)

A.39Una mostra de 50mL de dissoluci d'cid clorhdric en aigua ha reaccionat completament amb 0,40g d'hidrxid de sodi. Calculeu la concentraci de la dissoluci d'cid.

(R: 0,2 mol/L)

A.40Quin volum de dissoluci d'cid ntric, HNO3, de 0,3 mol/L de concentraci fa falta per a reaccionar amb 25cm3 de dissoluci d'hidrxid de potassi, KOH, de concentraci 0,25 mol/L ?

(R: 20 cm3)

A.41 Si necessitem 18cm3 de dissoluci d'cid sulfric, H2SO4, de concentraci 0,4mol/L per a produir CO2 a partir d'un volum de 50cm3 d'una dissoluci de carbonat de sodi, Na2CO3, calculeu la concentraci d'aquesta dissoluci. La reacci qumica que hi t lloc s:

H2SO4 (aq) + Na2CO3 (aq) (Na2SO4 (aq) + CO2 (g) + H2O (l) .

(R: 0,14 mol/L)

A.42Calculeu la concentraci d'una dissoluci d'cid fosfric, H3PO4, si sabem que 20,0mL d'aquesta dissoluci reaccionen completament amb 120mL de dissoluci d'hidrxid de sodi, NaOH, de 0,530mol/L de concentraci.

(R: 1,06 mol/L)

A.43Quan calfem 1,000g d'un sulfat de calci hidratat, CaSO4xH2O, obtenim 0,791g de sulfat de calci anhidre, CaSO4. Determineu la frmula de l'hidrat.

(R: CaSO42H2O)

A.44Quan calfem un xid de ferro amb hidrogen es forma aigua i ferro metllic. A partir de 0,52g de l'xid es forma 0,364g de ferro. Determineu la frmula emprica de l'xid i calculeu quants grams d'aigua s'han format en la reacci.

(R:Fe2O3 , 0,18g d'aigua)

A.45Determineu quants mols de la substncia MgIn2S4 es poden preparar amb 1,0g de magnesi, 1,0g d'indi i 1,0g de sofre.

(R:0,0044 mol)

A.46El dixid de carboni el podem preparar si fem gotejar cid sulfric concentrat, H2SO4, sobre hidrogencarbonat de sodi, NaHCO3, de manera que tamb s'obtenen sulfat de sodi, Na2SO4, i aigua. a)Escriviu l'equaci que representa la reacci. b)Calculeu quants mols d'hidrogencarbonat de sodi fan falta per a obtenir 13,6g de dixid de carboni. c)Si utilitzem una dissoluci aquosa d'cid sulfric del 52% en massa i densitat 1,26g/mL, calculeu quin volum d'aquesta dissoluci fa falta.

(R: b)0,31 mol ; c)23,2 mL)

A.47La combusti de benz, C6H6, en aire produeix dixid de carboni i aigua. Es demana: a)escriviu l'equaci que representa la reacci; b)si fem reaccionar 10g de benz amb 20g d'oxigen, calculeu els grams del reactiu que es troba en excs.

(R:b)3,5g de benz hi ha en excs)

A.48El nitrobenz, C6H5NO2, el podem preparar si fem reaccionar benz, C6H6, amb cid ntric, HNO3, segons aquesta reacci:

C6H6(l) + HNO3(l) SYMBOL 224 \f "Wingdings" C6H5NO2(l) + H2O(l)

Si partim de 10,0g de benz i 15,0g d'cid ntric, calculeu la quantitat mxima de nitrobenz que podrem obtenir.

(R:15,76g de nitrobenz)

Nitrobenz A.49Tenim una mostra d'hidrxid de calci, Ca(OH)2, impurificat amb clorur de sodi, NaCl. Dissolem en aigua 1g d'aquesta mostra fins a tenir 100mL de dissoluci. Agafem 10mL d'aquesta dissoluci i els neutralitzem amb cid clorhdric, HCl, de concentraci 0,1mol/L de manera que es consumeixen exactament 21,6mL d'cid. Calculeu el percentatge en massa de la mostra problema.

(R: 80% d'hidrxid de calci, 20% de clorur de sodi)

A.50En el procs de Mond per a purificar el nquel es produeix el gas nquel tetracarbonil segons la reacci:

Ni(s) + 4CO(g) SYMBOL 224 \f "Wingdings" Ni(CO)4 (g)

Calculeu el volum de gas monxid de carboni que caldr per a volatilitzar 1kg de nquel, si suposem que est mesurat a 3000C i 2atm de pressi.

(R:1600L)

A.51Al laboratori podem obtenir oxigen per descomposici trmica del nitrat de potassi, KNO3, que es transforma en nitrit de potassi, KNO2. a)Escriviu l'equaci que representa aquesta reacci. b)Calculeu el volum d'oxigen eixut que obtindrem en condicions normals si descomponem totalment 10,11g de la sal esmentada segons aquesta reacci.

(R:b)1120mL)

A.52L'cid clorhdric en medi aqus reacciona amb el zinc metllic i forma la sal de zinc corresponent, ZnCl2, tot desprenent un gas. a)Escriviu l'equaci que representa la reacci. b)Determineu el volum de la dissoluci d'cid clorhdric del 40% de riquesa en clorur d'hidrogen i densitat 1,2g/cm3 que fa falta per a desfer completament una llentilla d'1,45g de zinc. c)Determineu el volum del gas que es desprn en la reacci esmentada, mesurat a la pressi d'1atm i la temperatura de 250C.

(R: b)3,4mL ; c)540mL)

A.53El nitrat de potassi, KNO3, reacciona amb el clorur d'amoni, NH4Cl, i origina clorur de potassi, KCl, monxid de dinitrogen i aigua. a)Escriviu l'equaci que representa la reacci.b)S'escalfen 10g de nitrat de potassi amb 12g de clorur d'amoni. Determineu el volum de gas recollit, mesurat a 300C i 1 atm.

(R:b)2,46L)

A.54El carbonat de magnesi, MgCO3, reacciona amb l'cid fosfric, H3PO4, i produeix fosfat de magnesi Mg3(PO4)2, dixid de carboni i aigua. a)Escriviu l'equaci ajustada de la reacci. b)Mesclem 72g de carbonat de magnesi amb 37mL d'cid fosfric del 50% de riquesa i densitat 1,34g/mL. Calculeu el volum de CO2 que s'obt si es mesura a 230C i una pressi de 743mm Hg.

(R: b)9,42L)A.55Llegiu el text segent i responeu les qestions sobre Marie Anne Paulze Lavoisier, esposa del qumic ms fams del segle XVIII, Antoine Lavoisier, a qui satribueix lestabliment de la llei de la conservaci de la massa en les reaccions qumiques, la moderna nomenclatura qumica, les primeres mesures dels intercanvis de calor (invent la caloria) i sobretot establ la primera explicaci satisfactria dels fenmens de combusti com a reaccions qumiques amb el gas oxigen, nom erroni que ell mateix li atribu. Per qu va fer la seua dona Marie-Anne? Vegem-ho.LES CONTRIBUCIONS DE MARIE-ANNE LAVOISIER

A finals de l'any 1771, als 28 anys, Antoine Lavoisier es va casar amb Marie Anne Pierrette Paulze (1758-1836), filla nica de Jacques Paulze, un dels directors generals de la "Ferme gnrale", societat privada compromesa amb el govern francs a un preu fix per tal de recaptar impostos. Lavoisier treball com a administrador en aquesta societat, la qual cosa li valgu la inculpaci dels revolucionaris que ms tard acabarien amb el seu cap.La jove Madame de Lavoisier (quan es cas noms tenia 14 anys( es convert ben aviat en collaboradora eficient del seu marit. Els seus coneixements d'angls li permeteren posar a l'abast d'Antoine els treballs dels qumics anglesos, la llengua dels quals ell ignorava. Marie-Anne va traduir el llibre de R. Kirwan "Assaig sobre el flogist" que havia estat publicat a Londres el 1784. La seua traducci aparegu el 1788, amb notes de Lavoisier i els seus collegues. Dibuix nombroses escenes de les experincies que Lavoisier va fer sobre la respiraci en companyia d'Armand Sguin i prepar els acurats gravats d'aparells qumics que illustraren amb precisi l'edici del "Tractat elemental de qumica". Tamb particip en el desenvolupament de la llei de conservaci de la massa i en l'establiment de la nomenclatura qumica.A ms de treballar en els experiments, Marie-Anne no par mai de lluitar per a reparar les injustcies de qu fou objecte el seu marit i va ser la millor advocada de la vida i obra de Lavoisier. A ella li devem la primera publicaci dels treballs cientfics que ell havia comenat a reunir. Desprs de la mort de Lavoisier, ella va conservar els seus aparells de laboratori i manuscrits i, ja que no tingueren cap fill, passaren als seus hereus. Marie-Anne apareix en companyia d'Antoine en el quadre del seu amic Jacques-Louis David, pintor de cambra de lemperador Napole.

Q1.Qu opineu del paper que va fer Marie Lavoisier en la tasca del seu marit? Creieu just que el seu nom ni tan sols aparega en la portada del llibre que ella va illustrar? Per qu penseu que no s'esmenta?

Q2.Coneixeu altres casos de dones cientfiques, com Marie Lavoisier, ignorades per diversos motius? Feu-ne una breu recerca.SYMBOL 66 \f "Wingdings"2.1

2.13