Examen de Química UB 2015 · final - Gener 2015

Dades generals rellevants:

Masses atòmiques: $M(\mathrm{N}) = 14{,}0\text{ g/mol}$, $M(\mathrm{O}) = 16{,}0\text{ g/mol}$.

Entalpies de formació estàndard: $\Delta H_f^\circ(\mathrm{NO_2, g}) = 33{,}18\text{ kJ/mol}$; $\Delta H_f^\circ(\mathrm{N_2O_4, g}) = 9{,}16\text{ kJ/mol}$.

Constant dels gasos ideals: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{K}^{-1}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$.

Exercici 1 [2,5 punts]. Equilibri de dissociació del tetraòxid de dinitrogen

A una temperatura de $27\text{ }^\circ\mathrm{C}$ i $1\text{ atm}$ de pressió, el $20\%$ del tetraòxid de dinitrogen gas ($\mathrm{N_2O_4}$) es troba dissociat en diòxid de nitrogen gas ($\mathrm{NO_2}$). Determineu:

a)

La constant d'equilibri $K_p$ a aquesta temperatura.

b)

El grau de dissociació a $27\text{ }^\circ\mathrm{C}$ si la pressió total del sistema es redueix a $0{,}1\text{ atm}$.

c)

El grau de dissociació d'una mostra constituïda per $69\text{ g}$ de tetraòxid de dinitrogen introduïts en un recipient de $20\text{ litres}$ a $27\text{ }^\circ\mathrm{C}$.

d)

L'efecte que tindria un augment de la temperatura sobre l'estat d'equilibri, justificant detalladament la resposta.

Es preparen 1 litre de dissolució aquosa dissolent 0,65 g de KCN i 0,3 g d'àcid clorhídric (HCl).

a.

Calculeu el pH d'aquesta dissolució resultant.

b.

Quin valor de pH s'obtindrà si a una porció de 100 mL de la dissolució anterior s'hi afegeixen:

Es preparen 1 litre de dissolució aquosa dissolent 0,65 g de KCN i 0,3 g d'àcid clorhídric (HCl).

c.

Quina és la massa màxima de nitrat de plata que es pot afegir a la dissolució inicial (1 L) abans que s'iniciï la precipitació de cianur de plata?

Es vol dissenyar una cel·la electroquímica a partir d'un elèctrode d'estany submergit en una dissolució aquosa de nitrat d'estany(II) 0,005 M i un elèctrode de plom submergit en una dissolució aquosa de sulfat de plom(II) 2 M.

a.

Indiqueu el funcionament de la pila (semireaccions anòdica i catòdica), el sentit del flux d'electrons pel circuit exterior i el diagrama convencional de la pila.

b.

Calculeu el potencial estàndard de la pila.

c.

Calculeu la força electromotriu (potencial) de la pila a les concentracions indicades (a 25 °C).

d.

Calculeu la concentració d'ions $\mathrm{Pb^{2+}}$ un cop s'hagi assolit l'equilibri (suposeu volums d'1 L a cadascun dels compartiments).

e.

Determineu el valor de la constant d'equilibri a 25 °C en condicions estàndard.

Exercici 4 (3 punts). Qüestions tipus test sobre equilibri, complexos i electròlisi

Trieu la resposta (o respostes) correcta i justifiqueu breument cadascuna de les opcions escollides:

a. Tenint en compte les reaccions següents, com els afectaria un augment de la pressió del sistema?

Reacció 1: $\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightleftharpoons 2\,NH_3(g)}$

Reacció 2: $\mathrm{CO_2(g) + C(grafit) \rightleftharpoons 2\,CO(g)}$

Exercici 4 (3 punts). Qüestions tipus test sobre equilibri, complexos i electròlisi

Trieu la resposta (o respostes) correcta i justifiqueu breument cadascuna de les opcions escollides:

b.

En un matràs Erlenmeyer hi ha una dissolució de nitrat de plata 1 M. S'hi afegeixen 5 mL d'una dissolució 5 M de cadascun dels compostos següents: $\mathrm{KCN}$, $\mathrm{KSCN}$ i $\mathrm{NH_4OH}$. Indiqueu l'ordre cronològic de formació dels complexos de plata corresponents.

Exercici 4 (3 punts). Qüestions tipus test sobre equilibri, complexos i electròlisi

Trieu la resposta (o respostes) correcta i justifiqueu breument cadascuna de les opcions escollides:

c. Com es pot deduir termodinàmicament si un procés químic requereix una electròlisi?

Trieu les opcions correctes (pot haver-n'hi més d'una):