Examen de Química UAB 2021 · Segon Parcial (Gener 2021)

Dades generals de referència:

$R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 0{,}083\text{ bar}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

$1\text{ atm} = 1{,}013\text{ bar}$

Pesos atòmics: $PA(\text{H}) = 1\text{ g/mol}$, $PA(\text{C}) = 12\text{ g/mol}$, $PA(\text{N}) = 14\text{ g/mol}$

Pregunta 1 (2 punts). Reformat de metà amb vapor i equilibri químic

A nivell industrial, al voltant del 75% de la producció d'hidrogen s'aconsegueix mitjançant un procés que consta de dues fases. Durant la primera, es pren una mescla de metà i vapor d'aigua sota una pressió de 30 atm i s'escalfa a 800 °C en presència d'un catalitzador de níquel, generant hidrogen i monòxid de carboni d'acord amb la següent reacció:

$$\text{CH}_4\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (g)} \rightleftharpoons \text{CO (g)} + 3\text{ H}_2\text{ (g)} \quad \Delta_r H^\circ = 206\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$$

a.

Quines condicions tant de pressió com de temperatura afavoreixen la generació dels productes en aquesta reacció?

b.

Sabent que a 800 °C el valor de la constant d'equilibri és $K_c = 18$:

1.

2.

Si les pressions inicials parcials del vapor d'aigua i del metà són cadascuna de 15 atm, raona si el sistema es troba en equilibri.

3.

Determina el valor de la pressió parcial de cadascun dels gasos un cop assolit l'equilibri.

Dades generals de referència:

$R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 0{,}083\text{ bar}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

$1\text{ atm} = 1{,}013\text{ bar}$

Pesos atòmics: $PA(\text{H}) = 1\text{ g/mol},\ PA(\text{C}) = 12\text{ g/mol},\ PA(\text{N}) = 14\text{ g/mol}$

Pregunta 2 [1,5 punts]. Dissolució de metilamina

Una dissolució aquosa de metilamina ($\text{CH}_3\text{NH}_2$) té un pH de $10{,}64$. Calcula la quantitat en grams de metilamina que hi ha continguda en un volum de $100\text{ mL}$ d'aquesta dissolució.

Dada:

$K_b(\text{CH}_3\text{NH}_2) = 4{,}38\cdot 10^{-4}$

Pregunta 3 (1,5 punts). Dissolució reguladora amb Tris

La base feble tris(hidroximetil)aminometà, coneguda comunament com a Tris, té un $\text{p}K_a = 8{,}3$ a $20\text{ }^\circ\text{C}$ i s'utilitza àmpliament en la preparació de solucions reguladores de $\text{pH}$ per a aplicacions bioquímiques.

a.

A quin $\text{pH}$ actuarà com a tampó si es barregen concentracions idèntiques de Tris i del seu àcid conjugat a $20\text{ }^\circ\text{C}$?

b.

Quin valor de $\text{pH}$ s'obté després d'afegir $3{,}3\text{ mmol}$ de $\text{NaOH}$ sòlid a $100\text{ cm}^3$ d'una dissolució tampó que conté concentracions inicials d'$1\text{ M}$ tant de Tris com del seu àcid conjugat a $20\text{ }^\circ\text{C}$?

Pregunta 4 (3 punts). Estructura, reactivitat i propietats físiques de compostos orgànics

Respon de manera sintètica i precisa a les qüestions següents relatives a compostos orgànics:

a.

(1 punt) Tant els aldehids com les cetones es poden entendre com a derivats funcionals dels alcans. Tenint en compte la seva via d'obtenció, l'estructura i el comportament químic:

b.

(1 punt) Identifica quina classe d'isòmers són les dues molècules representades a continuació i justifica la resposta:

Pregunta 4 (3 punts). Estructura, reactivitat i propietats físiques de compostos orgànics

Respon de manera sintètica i precisa a les qüestions següents relatives a compostos orgànics:

c.

(1 punt) Entre els alcohols i les amines, quins compostos presenten punts d'ebullició més elevats? Per quina raó?

Alcohols

Amines

Pregunta 5 (2 punts). Mecanisme d'una reacció bioquímica d'oxidoreducció

Examina la reacció bioquímica mostrada a continuació:

Caracteritza aquest procés detallant: