Examen de Química II URV 2012 · Recopilatori d'Exàmens de (Parcials i Finals)

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

1 2023 - Pregunta 1. Descomposició de l'azometà (2 punts)

A $300\ \mathrm{^{\circ}C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \mathrm{s}$ segons la reacció:$$\mathrm{CH_3N=NCH_3(g) \rightarrow N_2(g) + C_2H_6(g)}$$S'introdueixen $45{,}0\ \mathrm{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \mathrm{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \mathrm{mL}$ mantingut a $300\ \mathrm{^{\circ}C}$.

a.

[0,5 punts] Calculeu quants mil·ligrams d'azometà quedaran al cap de $10{,}0\ \mathrm{s}$.

b.

[0,5 punts] Calculeu la pressió parcial de dinitrogen generat després de transcórrer $3{,}00\ \mathrm{s}$.

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

2 2023 - Pregunta 2. Mescla acetat i HCl (2 punts)

Calculeu el valor de pH obtingut en barrejar $100\ \mathrm{mL}$ d'acetat de sodi $0{,}1\ \mathrm{M}$ amb $100\ \mathrm{mL}$ d'àcid clorhídric $0{,}2\ \mathrm{M}$.

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

Per a cadascuna de les parelles de dissolucions següents (totes amb concentració 0,1 M), indiqueu quina presentarà un pH més elevat raonant la resposta:

a.

b.

c.

d.

e.

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

4. 2023 - Pregunta 4. Hidròlisi de sals vertader/fals (1,5 punts)

Indiqueu de manera raonada si les següents afirmacions són certes o falses:

a. En pondre nitrat de sodi en aigua pura, el valor de pH no es modifica.

b. En pondre cianur de sodi en aigua, el pH de la dissolució serà bàsic.

c. En pondre format de sodi en aigua, el medi serà àcid.

d. Si un àcid monopròtic HA té $K_a = 10^{-5}$ i una base feble BOH té $K_b = 10^{-5}$, en pondre la sal BA en aigua el pH no es modificarà (restarà neutre).

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

5. 2023 - Pregunta 5. Identificació de solucions tampó (2 punts)

Indiqueu quina o quines de les següents mescles actuen com a dissolució amortidora (tampó) i determineu el seu pH:

b)

c)

A $300\ ^\circ\text{C}$, el període de semivida de la descomposició homogènia de primer ordre de l'azometà és de $1{,}02\ \text{s}$ segons la reacció:

$$\text{CH}_3\text{N}=\text{NCH}_3(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + \text{C}_2\text{H}_6(\text{g})$$ S'introdueixen $45{,}0\ \text{mg}$ d'azometà (massa molar = $58{,}08\ \text{g/mol}$) en un recipient rígid de $300\ \text{mL}$ mantingut a $300\ ^\circ\text{C}$.

6. 2023 - Pregunta 6. Interval de pH tampó HF/F- (1 punt)

Trieu l'interval de pH efectiu d'un amortidor format per àcid fluorhídric i fluorur de sodi, justificant l'elecció amb les dades:

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

7. 2022-P - Pregunta 1. Cinètica i temperatura vs catalitzador (1,5 punts)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\ ^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

a)

(0,75 punts) Si no es modifica la concentració inicial de reactiu, demostreu quantitativament què és més eficaç per accelerar la reacció: escalfar fins a $150\ ^\circ\text{C}$ o emprar a $80\ ^\circ\text{C}$ un catalitzador que redueixi $E_a$ en $30\text{ kJ/mol}$.

b)

(0,75 punts) Si es duu a terme la reacció a $80\ ^\circ\text{C}$ sense catalitzador, però duplicant la concentració de partida d'A respecte a un assaig inicial, quina relació presentaran les velocitats inicials i els períodes de semivida?

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

Es preparen 500 mL d'una dissolució aquosa que conté 0,6100 g d'àcid benzoic ($\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}$, massa molecular = 122 g/mol, $\text{p}K_a = 4{,}18$). Es pren una alíquota de 25 mL i es valora amb hidròxid de sodi 0,0139 M emprant fenolftaleïna com a indicador (viratge de pH: 8,2 - 9,8).

a)

Trobeu el pH a l'inici de la valoració i dibuixeu esquemàticament el diagrama logarítmic.

b)

Calculeu el pH de la mescla en afegir la meitat del volum necessari per assolir el punt d'equivalència.

c)

Justifiqueu raonadament si el pH al punt d'equivalència serà àcid, neutre o bàsic.

Àcid

Neutre

Bàsic

d)

Calculeu els mil·lilitres de solució de NaOH que calen per atènyer el punt d'equivalència.

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

Una mostra sòlida conté hidròxid de sodi, carbonat de sodi i impureses inerts. Es prenen dues fraccions de 0,1000 g i es dissolen en aigua de forma independent:

La primera porció consumeix 17,96 mL de dissolució d'HCl 0,1038 M en presència de fenolftaleïna (viratge 8,2 - 9,8).

La segona porció necessita 21,17 mL del mateix àcid clorhídric emprant taronja de metil com a indicador (viratge 3,1 - 4,4).

Trobeu el percentatge en massa (% p/p) de cada component a la mostra.

a)

%

b)

%

c)

%

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

Ordeneu les següents dissolucions en sentit creixent de pH (de menor a major pH, de 1 a 10) i justifiqueu la resposta:

$\text{HCl } 0{,}1\text{ M}$

$\text{CH}_3\text{COOH } 0{,}1\text{ M}$

$\text{NaOH } 0{,}1\text{ M}$

$\text{H}_2\text{SO}_4\ 0{,}1\text{ M}$

$\text{NaCN } 0{,}1\text{ M}$

$\text{HCl } 10^{-8}\text{ M}$

$\text{NH}_4\text{OH } 0{,}1\text{ M}$

$\text{HCOOH } 0{,}1\text{ M}$

$\text{Na}_2\text{CO}_3\ 0{,}1\text{ M}$

$\text{CH}_3\text{COONa } 0{,}1\text{ M}$

Dissolució · Posició (1 = pH més baix)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

2022-P - Pregunta 5. Estandardització amb biftalat (2,0 punts)

Per determinar l'acidesa d'un vinagre comercial es realitza una valoració emprant una solució de $\text{NaOH}$ d'uns $0,1\text{ M}$ prèviament estandarditzada amb hidrogenftalat de potassi (biftalat, massa molar = $204,22\text{ g/mol}$). Es disposa al laboratori d'una bureta de $25\text{ mL}$.

a)

[0,5 punts] Per què cal estandarditzar la solució de $\text{NaOH}$ abans d'usar-la?

b)

[0,5 punts] Quants grams de biftalat cal pesar aproximadament per a la valoració?

c)

[0,25 punts] Per quina raó s'empra biftalat de potassi com a patró primari?

d)

[0,5 punts] La pesada de l'àcid s'ha de dur a terme en un granatari o en una balança analítica?

e)

[0,25 punts] És indispensable realitzar l'estandardització per triplicat? Justifiqueu la resposta.

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

12. 2022-E - Question 1. Ethyl chloride decomposition kinetics (1.5 points)

At high temperatures, gaseous ethyl chloride decomposes into hydrogen chloride and ethylene according to:

$$\mathrm{CH_3CH_2Cl(g) \rightarrow HCl(g) + CH_2=CH_2(g)}$$

Using the experimental initial rate data measured at $650\ ^\circ\mathrm{C}$:

$[\mathrm{CH_3CH_2Cl}]_0\ \mathrm{(mol/L)}$

Initial Rate $(\mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}})$

Experiment 1

0.0100

$1.60\cdot 10^{-8}$

Experiment 2

0.0150

$2.40\cdot 10^{-8}$

Experiment 3

0.0300

$4.80\cdot 10^{-8}$

Experiment 4

0.0400

$6.40\cdot 10^{-8}$

a)

Calculate the reaction order with respect to ethyl chloride concentration and determine the rate constant at $650\ ^\circ\mathrm{C}$ with proper units.

b)

If a sample of ethyl chloride with an initial concentration of $0.0200\ \mathrm{M}$ is heated at $650\ ^\circ\mathrm{C}$, what will its concentration be after $10.0\ \mathrm{h}$? How many hours must elapse for the concentration to fall to $0.00500\ \mathrm{M}$?

2022-E - Question 2. pH of salicylic acid (1 point)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

Calculate the pH of a 100 mL aqueous solution containing 0.500 g of salicylic acid ($\text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3$, molar mass = 138,12 g/mol, $\text{p}K_a = 2{,}96$).

2022-E - Question 3. Methane and ethane combustion (1.5 points)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

A 1.000 g gaseous mixture of methane ($\text{CH}_4$) and ethane ($\text{C}_2\text{H}_6$) is burned in excess oxygen, yielding 2.776 g of $\text{CO}_2$.

a)

Determine the percentage by mass of methane in the initial mixture.

%

b)

Find the mole fractions of both gases.

2022-E - Question 4. Calorimetry of silver coin (1 point)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

A silver coin of mass 27.4 g at 100 °C is placed into 37.5 g of water initially at 20.5 °C in an insulated cup. Find the final thermal equilibrium temperature.

Data:

$c_p(\text{Ag}) = 0{,}235\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{g}^{-1}$; $c_p(\text{water}) = 4{,}18\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{g}^{-1}$.

2022-E - Question 5. Equilibrium of SO3 decomposition (1.5 points)

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

For the gas-phase reaction:$$\text{SO}_3(\text{g}) \rightleftharpoons \text{SO}_2(\text{g}) + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g})$$the equilibrium constant is $K_p = 0{,}157$ at 900 K, and $\Delta H^\circ = +88{,}6\text{ kJ/mol}$.

a)

A vessel contains 1.00 mol $\text{SO}_3$, 1.00 mol $\text{SO}_2$ and 1.00 mol $\text{O}_2$ at 900 K under a total pressure of 2.00 atm. Determine $\Delta G$ for the system.

b)

Explain what effect increasing total pressure has on the equilibrium constant and on the mixture composition.

c)

Explain what effect increasing temperature has on the equilibrium constant and on the mixture composition.

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

Which of the following changes in a thermodynamic property is observed for the dissociation reaction $\mathrm{Br}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 2\mathrm{Br}(\mathrm{g})$ at all temperatures?

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

2022-E - Question 7. Work of gas compression [0.75 points]

Calculate the energy transferred as work when a gas is compressed from $250\text{ cm}^3$ to $125\text{ cm}^3$ against a constant external pressure of $10.0\text{ kPa}$.

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

2022-E - Question 8. Internal energy in gas expansion [1 point]

For a chemical process taking place at constant pressure, the enthalpy change is $\Delta H = +30\text{ kJ}$. During the process, the system expands and does $25\text{ kJ}$ of work on the surroundings. What is the change in internal energy ($\Delta U$) for this reaction?

En una síntesi industrial, el compost P s'obté mitjançant una cinètica de primer ordre respecte al reactiu A. L'energia d'activació és $E_a = 62{,}3\text{ kJ/mol}$ i a $80\text{ }^\circ\text{C}$ la constant de velocitat val $k = 0{,}00694\text{ s}^{-1}$.

2022-E - Question 9. Preparation of acetate buffer [1 point]

Describe how you would prepare $100\text{ mL}$ of a buffer solution of $\text{pH } 5.00$ using pure acetic acid ($\text{CH}_3\text{COOH}$, $\text{p}K_a = 4.74$) and pure solid sodium acetate ($\text{CH}_3\text{COONa}$).

2021 - Pregunta 1. Test d'àcid-base i solucions tampó (3 punts)

Responeu a les qüestions següents de tipus test (cada resposta encertada suma 0,2 punts; cada errada descompta 0,1 punts):

2021 - Pregunta 1. Test d'àcid-base i solucions tampó (3 punts)

Responeu a les qüestions següents de tipus test (cada resposta encertada suma 0,2 punts; cada errada descompta 0,1 punts):

2021 - Pregunta 1. Test d'àcid-base i solucions tampó (3 punts)

Responeu a les qüestions següents de tipus test (cada resposta encertada suma 0,2 punts; cada errada descompta 0,1 punts):

2021 - Pregunta 2. Anàlisi cinètica i efecte de catalitzador (2 punts)

a)

(1,4 punts) Un estudiant vol conèixer la cinètica d'una reacció però només sap que $t_{1/2} = 300\text{ s}$ quan $[\mathrm{A}]_0 = 0,26\text{ M}$. Troba tres informacions a internet:

Portal 1: ordre 1 amb $k = 0,0139\text{ s}^{-1}$.

Portal 2: ordre 3 segons $\frac{1}{[\mathrm{A}]^2} - \frac{1}{[\mathrm{A}]_0^2} = kt$ amb $k = 0,0246\text{ L}^2\text{mol}^{-2}\text{s}^{-1}$.

Portal 3: mecanisme complex sense ordre definit.

Feu els càlculs per descartar les opcions incompatibles.

b)

(0,6 punts) Indiqueu la relació ($>$, $<$ o $=$) per a l'ús d'un catalitzador a la taula:

Paràmetre (sense cat.) · Relació · Paràmetre (amb cat.)

$k_{\text{cinètica}}$ (sense cat.) · · $k_{\text{cinètica}}$ (amb cat.)

$K_{\text{termodinàmica}}$ (sense cat.) · · $K_{\text{termodinàmica}}$ (amb cat.)

$\tau_{1/2}$ (sense cat.) · · $\tau_{1/2}$ (amb cat.)

$E_a$ (sense cat.) · · $E_a$ (amb cat.)

2019

Quin és el pH d'una dissolució d'àcid fòrmic $10^{-4}\text{ M}$ ($pK_a = 3{,}75$)? Dibuixeu esquemàticament el diagrama logarítmic de concentracions.

a)

b)

2019

Calculeu el pH de la dissolució que s'obté en barrejar $20\text{ mL}$ d'hidròxid d'amoni $0{,}10\text{ M}$ amb $10\text{ mL}$ d'àcid clorhídric $0{,}10\text{ M}$. ($pK_a(\text{NH}_4^+) = 9{,}25$).

2019

Si disposem d'una ampolla d'àcid acètic $0{,}50\text{ M}$ i d'un pot d'acetat de sodi sòlid ($\text{CH}_3\text{COONa}$, massa molar $= 82{,}03\text{ g/mol}$), com prepararíeu $500\text{ mL}$ d'una solució tampó de $\text{pH } 5{,}00$? ($pK_a = 4{,}75$).

a)

b)

Descriviu les quantitats i el procediment per preparar la solució (per exemple fixant una concentració d'àcid acètic de $0{,}10\text{ M}$ al volum final de $500\text{ mL}$):

2019

Es disposa d'un àcid nítric comercial de densitat $1{,}36\text{ g/mL}$. Es prenen $5\text{ mL}$ d'aquesta solució i es dilueixen en un matràs aforat fins a $1{,}000\text{ L}$. Es valoren $25\text{ mL}$ d'aquesta dissolució diluïda amb $\text{NaOH}\ 0{,}1003\text{ M}$, gastant-se $15{,}70\text{ mL}$ emprant fenolftaleïna com a indicador. Quina és la concentració en % en pes de l'àcid nítric de partida?

%

2019

Es vol determinar la concentració exacta d'una dissolució d'àcid hipoclorós ($\text{HClO}$, $\text{p}K_a = 7{,}5$) d'aproximadament $0{,}1\text{ M}$ valorant-la amb $\text{NaOH}$ $0{,}0812\text{ M}$ en una bureta de $25\text{ mL}$. Utilitzant la taula d'indicadors:

Indicador · Rang de pH de l'interval de viratge

Violeta de metil · 0 – 2,0

Taronja de metil · 3,1 – 4,4

Blau de bromotimol · 6,0 – 7,6

Fenolftaleïna · 8,0 – 9,5

a)

Quin volum de mostra d'HClO cal prendre?

b)

Quin material de vidre utilitzaríeu per prendre aquest volum?

c)

Quin indicador triaríeu per a la valoració? Raoneu la resposta.

2019

Es mesura la cinètica de la reacció $\mathrm{A \xrightarrow{H^+} B}$ a $23\ \mathrm{^{\circ}C}$ en dos experiments:

• Experiment 1 ($\mathrm{pH} = 2{,}0$): es representen les dades per a ordres 0, 1 i 2:

• Experiment 2 ($\mathrm{pH} = 1{,}7$): es representen les dades per a ordres 0, 1 i 2:

a)

Quin és l'ordre de reacció respecte a A? Justifiqueu-ho amb l'equació corresponent.

b)

Trobeu la constant cinètica aparent per al primer experiment.

c)

Obtingueu la constant cinètica aparent per al segon experiment, compareu-la amb l'anterior i justifiqueu la diferència.

d)

Calculeu l'ordre de reacció total i la constant cinètica real.

2016 - Pregunta 1. Valoració de KHCO3 (2 punts)

Quin valorant (HCl o NaOH) i quin indicador triaríeu per a valorar una solució d'hidrogencarbonat de potassi ($\mathrm{KHCO_3}$)? Raoneu la resposta indicant la reacció de valoració.

Dades

$\mathrm{H_2CO_3}$ ($pK_{a1} = 6{,}35$, $pK_{a2} = 10{,}33$).

Indicadors: taronja de metil (3,1 - 4,4); blau de bromotimol (6,0 - 7,6); fenolftaleïna (8,0 - 9,6); groc d'alizarina R (10,1 - 12,0).

a)

HCl

NaOH

b)

c)

2016 - Pregunta 2. Valoració de NH4OH amb HCl (2,5 punts)

Calculeu el pH en el punt d'equivalència en valorar 25,00 mL de $\mathrm{NH_4OH}$ 0,1000 M amb una solució d'HCl 0,1000 M, especificant l'indicador adequat.

Dades

$pK_a(\mathrm{NH_4^+}) = 9{,}25$.

Indicadors: taronja de metil (3,1 - 4,4); vermell de metil (4,4 - 6,2); vermell de fenol (6,4 - 8,0); fenolftaleïna (8,0 - 9,6).

a)

b)

2016 - Pregunta 3. Mescla KOH, K2CO3 i KCl (3 punts)

Una mostra sòlida de 0,2500 g formada per hidròxid de potassi, carbonat de potassi i clorur de potassi es tracta amb excés de clorur de bari per precipitar tot el carbonat com a $\mathrm{BaCO_3}$, i es filtra. El filtrat es valora amb HCl 0,0970 M, gastant-se 15,00 mL amb fenolftaleïna. Una altra mostra idèntica de 0,2500 g, sense afegir clorur de bari, consumeix 28,00 mL del mateix àcid emprant taronja de metil com a indicador. Quin és el percentatge de cada compost a la mostra?

a)

%

b)

%

c)

%

32 2016 - Pregunta 4. Cinètica d'hidròlisi de la sacarosa (2,5 punts)

La reacció d'hidròlisi de la sacarosa és de primer ordre respecte a la sacarosa:

$$\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6(glucosa) + C_6H_{12}O_6(fructosa)}$$ Les constants de velocitat aparents són $k = 4,8\cdot 10^{-3}\text{ s}^{-1}$ a $24\text{ }^\circ\text{C}$ i $k = 3,2\cdot 10^{-2}\text{ s}^{-1}$ a $40\text{ }^\circ\text{C}$.

a)

Calculeu l'energia d'activació de la reacció.

b)

Si la reacció es duu a terme a $40\text{ }^\circ\text{C}$ amb una solució de sacarosa $0,10\text{ M}$, quina serà la velocitat inicial de reacció i el temps de semireacció?

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 1. Cinètica de segon ordre i temperatura (2,2 punts)

La cinètica de descomposició d'un reactiu A és de segon ordre. A 50 °C, el valor de la constant és $1{,}37\cdot 10^{-2}$ (en les unitats del SI).

a.

[0,2 punts] Quines unitats té aquesta constant de velocitat en el Sistema Internacional?

b.

[1 punt] Per a una solució de partida d'A 0,38 M, quin serà el temps de vida mitjana a 50 °C?

c.

[1 punt] Sabent que l'energia d'activació d'aquesta reacció és de 46,2 kJ/mol, calculeu el temps de vida mitjana a 100 °C.

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 2. Tampó format i àcid fòrmic (2,5 punts)

Es dissolen en aigua 17,00 g de format de sodi (HCOONa, massa molar = 68,01 g/mol) juntament amb 14,40 g d'àcid fòrmic (HCOOH, massa molar = 46,03 g/mol) fins a un volum total de 250 mL. Quin serà el pH d'aquesta dissolució? Indiqueu les aproximacions fetes.

Dada:

$K_a(\mathrm{HCOOH}) = 1{,}77\cdot 10^{-4}$ ($\mathrm{p}K_a = 3{,}75$).

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

Es valoren 25 mL d'àcid acètic 0,1 M ($K_a = 1{,}76 \cdot 10^{-5}$) amb NaOH 0,1 M.

a)

[2 punts] Indiqueu, amb el mínim nombre de càlculs i precisió $\pm 1$, el pH en els següents estadis:

pH =

pH =

pH =

pH =

b)

[0,5 punts] Raoneu si el 2,4-dinitrofenol ($K_a = 1{,}3 \cdot 10^{-4}$, $\mathrm{p}K_a \approx 3{,}9$) és un indicador adequat.

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

a. Si tenim en dissolució la mateixa concentració d'un àcid i de la seva base conjugada, la dissolució és neutra.

V

F

b. En dissoldre $\mathrm{NaHCO_3}$ en aigua, es produeix una dissolució neutra ($K_{a1} = 4{,}45\cdot 10^{-7}$; $K_{a2} = 4{,}69\cdot 10^{-11}$).

V

F

c. La capacitat amortidora d'una solució tampó és més gran com més gran és el quocient $\mathrm{[base]/[\grave{a}cid]}$.

V

F

d. En afegir una sal a l'aigua, el pH mai no es modifica.

V

F

e. Si tenim volums iguals d'un àcid monopròtic fort 0,1 M i d'un àcid monopròtic feble 0,1 M, la quantitat de base per neutralitzar-los completament és la mateixa en ambdós casos.

V

F

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

f.

Si les $K_{ps}$ de precipitats de dos cations ($\mathrm{A^+}$ i $\mathrm{B^+}$) amb el mateix anió $\mathrm{C^-}$ valen $1{,}5\cdot 10^{-10}$ i $2{,}8\cdot 10^{-12}$, en precipitar fraccionadament sempre precipitarà primer el compost amb menor $K_{ps}$.

Veritable

Fals

g.

Si barregem $50\text{ mL}$ de $\mathrm{BaCl_2}\ 10^{-3}\text{ M}$ amb $50\text{ mL}$ de $\mathrm{Na_2SO_4}\ 10^{-4}\text{ M}$, es formarà un precipitat de $\mathrm{BaSO_4}$ ($K_{ps} = 1{,}1\cdot 10^{-10}$).

Veritable

Fals

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 7. Cinètica de descomposició de primer ordre

En determinades condicions, el temps necessari perquè es descompongui el 75% d'un compost és de 60 min mitjançant una cinètica de primer ordre.

a.

Calculeu el temps de vida mitjana del compost en aquestes condicions.

b.

Calculeu la constant cinètica de descomposició.

c.

Es vol reduir el temps de vida mitjana. Raoneu quines opcions serien efectives: augmentar la temperatura, afegir un catalitzador, o modificar la concentració inicial de reactiu.

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 8. Raonament del pH d'HCl molt diluït (0,8 punts)

Es demana a tres estudiants que estimin el pH d'una solució aquosa d'HCl $5{,}0\cdot 10^{-10}\text{ M}$: L'estudiant A respon que val 9,3.

L'estudiant B respon que es pot assumir un valor de pH = 7.

L'estudiant C respon que serà molt proper a 7 però lleugerament inferior a 7.

Quin estudiant va respondre de forma correcta?

A

Estudiant A

B

Estudiant B

C

Estudiant C

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 9. pH de nitrat d'amoni 0,2 M (1 punt)

Calculeu el valor de pH d'una dissolució aquosa de nitrat d'amoni ($\text{NH}_4\text{NO}_3$) 0,2 M.

Dades:

$K_a(\text{NH}_4^+) = 1{,}75\cdot 10^{-10}$

Indiqueu raonadament si les següents afirmacions són veritables o falses:

2015 - Pregunta 10. Comparació de tampons a pH 4,65 (1 punt)

Per preparar 500 mL d'una solució amortidora a pH 4,65 ($\text{p}K_a\text{(àcid acètic)} = 4{,}65$ a la temperatura de treball), dos estudiants empren estratègies diferents: Estudiant 1: mescla 250 mL d'àcid acètic 0,1 M amb 250 mL d'acetat de sodi 0,1 M.

Estudiant 2: dissol 10 g d'hidròxid de sodi pur en 500 mL d'àcid acètic 1 M.

a.

Creieu que ambdós estudiants van obtenir una solució amortidora a pH = 4,65? Raoneu la resposta.

Sí

No

b.

Creieu que la capacitat amortidora de les dues solucions és la mateixa? Raoneu la resposta.

Sí

No

2013

Calculeu el pH d'una dissolució aquosa 0,200 M de cianur de potassi ($\mathrm{KCN}$).

Dada: $K_a(\mathrm{HCN}) = 4{,}96 \cdot 10^{-10}$.

2013

Indiqueu en un interval de ±1 quin és el pH de la solució resultant d'afegir 0,124 g d'hidròxid de sodi de puresa 98,65% a 50 mL d'una solució 0,125 M d'àcid carbònic ($\text{p}K_{a1} = 6{,}35$; $\text{p}K_{a2} = 10{,}33$). Escriviu les reaccions químiques que es produeixen.

1.

2.

2013

2013 - Pregunta 3. Ajust de pH de clorur d'amoni (2 punts)

A)

Raoneu a quin pH ajustaríeu una solució de clorur d'amoni 0,5 M si voleu que a l'equilibri la concentració d'ió amoni i la d'amoníac siguin idèntiques. ($pK_a(\text{amoni}) = 9{,}25$).

B)

Quin dels següents reactius (hidròxid de sodi, hidròxid d'amoni, acetat de sodi o àcid clorhídric) empraríeu per aconseguir ajustar el pH indicat? Indiqueu la raó per seleccionar o descartar cada reactiu.

2013

Quina de les següents actuacions us interessa si es vol redissoldre un precipitat blau d'hidròxid de coure(II), $\mathrm{Cu(OH)_2(s)}$? Raoneu la resposta escrivint les reaccions químiques oportunes: a) Afegir hidròxid de sodi.

b) Afegir aigua pura.

c) Afegir àcid clorhídric.

d) Afegir hidròxid d'amoni ($K_f(\mathrm{Cu(NH_3)_4^{2+}}) = 1{,}1\cdot 10^{13}$).

a) Afegir hidròxid de sodi b) Afegir aigua pura c) Afegir àcid clorhídric d) Afegir hidròxid d'amoni

2013

Indiqueu, raonant la resposta, si és cert o fals:

a.

Si tenim en dissolució la mateixa concentració d'un àcid que de la seva base conjugada, la dissolució és neutra.

Cert

Fals

b.

En dissoldre 0,5 mol de bicarbonat de sodi en 1 litre d'aigua el pH resultant és neutre.

Cert

Fals

c.

Una dissolució formada per àcid clorhídric i clorur de potassi constitueix una dissolució amortidora.

Cert

Fals

d.

La capacitat amortidora d'un tampó és més gran com més grans siguin les quantitats d'àcid i de base presents.

Cert

Fals

e.

Si tenim volums iguals d'un àcid fort 0,1 M i d'un àcid feble 0,1 M, la quantitat de base per neutralitzar-los completament és la mateixa en ambdós casos.

Cert

Fals

2012

Ordeneu les següents dissolucions en sentit creixent de pH justificant la resposta:

$\mathrm{KNO_3}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{HCl}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{CH_3COONH_4}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{HCOOH}\ 0{,}1\text{ M} / \mathrm{HCOONa}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{NH_4Cl}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{HCl}\ 10^{-8}\text{ M}$

$\mathrm{HCOOH}\ 0{,}01\text{ M} / \mathrm{HCOONa}\ 0{,}01\text{ M}$

$\mathrm{NaHCO_3}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{CH_3COONa}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{NaCl}\ 0{,}1\text{ M}$

$\mathrm{HCOONa}\ 0{,}1\text{ M}$

0, incorrect: totalPoints === 0 }">

2012

a)

Indiqueu quin pH tindrà la dissolució resultant de barrejar volums iguals d'una solució d'àcid acètic 0,1 M i d'una solució d'hidròxid d'amoni 0,1 M.

b)

Quina dissolució tindrà més capacitat tamponadora a pH = 5: un tampó àcid acètic / acetat de sodi o un tampó àcid fòrmic / format de sodi? Justifiqueu les respostes.

A

Tampó àcid acètic / acetat de sodi

B

Tampó àcid fòrmic / format de sodi

Dades

pKa(acètic) = 4,75; pKa(fòrmic) = 3,75; pKa(amoni) = 9,25

2012

Calculeu el pH d'una solució d'àcid benzoic 0,1 M ($\mathrm{p}K_a = 4,18$) i traceu de manera qualitativa el diagrama logarítmic corresponent.

2012

Una mostra sòlida de 0,2000 g d'una mescla d'hidròxid de sodi, carbonat de sodi i substàncies inertes es dissol i es valora amb HCl 0,1 M gastant 30,00 mL emprant fenolftaleïna. Una altra mostra del mateix pes requereix 35,00 mL del mateix HCl per atènyer el punt final amb taronja de metil. Quin és el percentatge de cada component a la mostra?

%

%

%

2012

Una solució conté simultàniament ions cromat ($\text{CrO}_4^{2-}$) 0,01 M i ions clorur ($\text{Cl}^-$) 0,01 M. S'hi afegeix lentament una dissolució de nitrat de plata.

Dades: $K_s(\text{Ag}_2\text{CrO}_4) = 1{,}1 \cdot 10^{-12}$; $K_s(\text{AgCl}) = 1{,}8 \cdot 10^{-10}$.

a.

Quina sal precipitarà primer? Per què?

b.

Quina serà la concentració de l'anió que precipita en primer lloc quan comença a precipitar la segona sal?

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

Un bloc de $9{,}50\text{ g}$ de coure metàl·lic, inicialment a $200\text{ }^\circ\text{C}$, es submergeix dins d'un flascó aïllat tèrmicament que conté $100\text{ mL}$ d'aigua líquida a $5{,}00\text{ }^\circ\text{C}$. Quina serà la temperatura final d'equilibri del sistema?

Dades:

$c_p(\text{Cu}) = 0{,}0919\text{ cal g}^{-1}\text{K}^{-1}$; $c_p(\text{H}_2\text{O}) = 1{,}00\text{ cal g}^{-1}\text{K}^{-1}$; densitat de l'aigua $= 1{,}00\text{ g/mL}$.

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

a.

[0,5 punts] Calculeu les pressions parcials dels gasos $X_2$ i $Y_2$ a la mescla final del recipient C.

b.

[0,25 punts] Raoneu si la velocitat quadràtica mitjana de les molècules de $X_2$ a A és menor que a C.

c.

[0,25 punts] Si la massa molecular de $X_2$ és més gran que la de $Y_2$, es pot afirmar que a C l'energia cinètica mitjana de les molècules de $X_2$ és més gran que la de $Y_2$?

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

d)

[0,25 punts] Si A, B i C haguessin estat a la mateixa T i P (procés pur de mescla), és cert que l'entropia del sistema C seria igual a la suma de les entropies dels recipients A i B ($S_C = S_A + S_B$)?

e)

[0,25 punts] En les condicions de la pregunta anterior, és cert que l'energia lliure de Gibbs de C seria $G_C = G_A + G_B$?

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

S'introdueix $1\ \text{kg}$ de calcita ($\mathrm{CaCO_3}$, massa molar $= 100{,}09\ \text{g/mol}$) en un reactor de $3\ \text{L}$ i s'escalfa a $1200\ ^\circ\text{C}$ segons la reacció:$$\mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CO_2(g) + CaO(s)}$$

a)

[0,3 punts] Amb les dades termodinàmiques següents, calculeu $K_p$ a $25\ ^\circ\text{C}$:

Compost · $\Delta H^{\circ}_{\text{f},298}$ (kJ·mol⁻¹) · $\Delta G^{\circ}_{\text{f},298}$ (kJ·mol⁻¹) · $S^{\circ}_{\text{m},298}$ (J·mol⁻¹·K⁻¹) · $C^{\circ}_{\text{p},298}$ (J·mol⁻¹·K⁻¹)

$\mathrm{CO_2(g)}$ · -393.51 · -394.36 · 213.74 · 37.11

$\mathrm{CaCO_3(s,\text{calcita})}$ · -1206.92 · -1128.79 · 92.9 · 81.88

$\mathrm{CaO(s)}$ · -635.09 · -604.03 · 39.75 · 42.80

b)

[1,0 punt] Calculeu la quantitat de calcita que resta al reactor quan s'assoleix l'equilibri a $1200\ ^\circ\text{C}$.

c)

[0,7 punts] Un cop a l'equilibri, es podria augmentar el grau de descomposició de la calcita augmentant la pressió o afegint un catalitzador? Raoneu les respostes.

Sí

No

Sí

No

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

2023-F - Pregunta 4. Cinètica de descomposició de peroxid d'hidrogen (1 punt)

La descomposició del peròxid d'hidrogen en aigua i oxigen és de primer ordre.

a.

[0,5 punts] A 25 °C la concentració de $\mathrm{H_2O_2}$ triga 6,5 hores a reduir-se de 0,70 M a 0,35 M. Quantes hores caldran per tal que passi de 0,40 M a 0,10 M?

b.

[0,5 punts] L'energia d'activació és de $75\text{ kJ/mol}$ sense catalitzador i de $49\text{ kJ/mol}$ en presència de platí. Què farà que la reacció sigui més ràpida: augmentar la temperatura a 50 °C (sense catalitzador) o emprar el catalitzador de platí a 25 °C?

A

Augmentar la temperatura a 50 °C (sense catalitzador)

B

Emprar el catalitzador de platí a 25 °C

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

2023-F - Pregunta 5. Càlcul de massa de NH4Cl per tampó pH 9 (1 punt)

Quants grams de clorur d'amoni ($\mathrm{NH_4Cl}$, massa molar = 53,49 g/mol) s'han d'afegir a 100 mL d'una solució d'hidròxid d'amoni 0,1 M per obtenir un amortidor de $\text{pH} = 9,00$?

Dades:

$K_a(\text{amoni}) = 10^{-9,25}$

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

2023-F - Pregunta 6. pH de solució de benzoat d'amoni (1,5 punts)

Quin serà el pH d'una solució de 10 g de benzoat d'amoni ($\mathrm{C_7H_5O_2NH_4}$, massa molar = 139,15 g/mol) en mig litre d'aigua pura?

Dades:

$K_a(\text{àcid benzoic}) = 6,28\cdot 10^{-5}$ ($\text{p}K_a = 4,20$); $K_a(\text{amoni}) = 10^{-9,25} = 5,62\cdot 10^{-10}$ ($\text{p}K_a = 9,25$).

Es disposa d'un recipient A de $2\text{ L}$ amb $3\text{ mols}$ de gas $\text{X}_2$ a $240\text{ K}$, i d'un recipient B de $5\text{ L}$ amb gas $\text{Y}_2$ a $3\text{ atm}$ i $350\text{ K}$. El contingut dels dos recipients s'introdueix en un tercer recipient C de $4\text{ L}$ que es manté a $300\text{ K}$.

2023-F - Pregunta 7. Ordenació qualitativa de pH (1,5 punts)

Ordeneu en sentit creixent de pH les següents dissolucions aquoses, justificant la resposta:

Substàncies a ordenar: NaOH $10^{-8}\text{ M}$, $\mathrm{CH_3COONa}$ 0,1 M, HCl 0,1 M, KOH 0,1 M, $\mathrm{CH_3COOH}$ 0,1 M, HCOOH 0,1 M, $\mathrm{NaHCO_3}$ 0,1 M, $\mathrm{H_2S}$ 0,1 M, HCl $10^{-9}\text{ M}$.

Indica la posició (de 1 = pH més àcid/baix a 9 = pH més bàsic/alt) per a cada dissolució:

Dissolució · Posició (1-9)