Examen de Química Bàsica Ii UB 2017 · Avaluació continuada: 3a Prova de seguiment (Maig 2017)

3a Prova de seguiment (22-05-2017)

Dades generals per a la prova:

$K_s(\mathrm{CaSO}_4) = 4{,}94 \cdot 10^{-5}$

$K_s(\mathrm{SrSO}_4) = 3{,}44 \cdot 10^{-7}$

$K_s(\mathrm{CaF}_2) = 5{,}30 \cdot 10^{-9}$

$K_a(\mathrm{HF}) = 7{,}20 \cdot 10^{-4}$

$K_w = 1{,}00 \cdot 10^{-14}$

$R = 8{,}314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}$, $F = 96485\ \mathrm{C/mol}$, $T = 298{,}15\ \mathrm{K}$

Pregunta 1 (3 punts). Precipitació selectiva de sulfats de calci i estronci

S'addiciona gota a gota una dissolució concentrada de $\mathrm{K_2SO_4}$ sobre una mescla que conté simultàniament $[\mathrm{Ca^{2+}}] = 2{,}0 \cdot 10^{-2}\text{ M}$ i $[\mathrm{Sr^{2+}}] = 1{,}0 \cdot 10^{-2}\text{ M}$.

a)

Determineu la concentració dels ions $\mathrm{Ca^{2+}}$, $\mathrm{Sr^{2+}}$ i $\mathrm{SO_4^{2-}}$ en els dos instants següents:

(i) En el moment en què comença a precipitar el sulfat menys soluble:

(ii) En el moment en què comença a precipitar el sulfat més soluble:

b)

Justifiqueu si la precipitació del catió que forma la sal menys soluble és selectiva respecte a l'altre catió.

Sí

No

3a Prova de seguiment (22-05-2017)

Dades generals per a la prova:

$K_s(\mathrm{CaSO}_4) = 4{,}94 \cdot 10^{-5}$

$K_s(\mathrm{SrSO}_4) = 3{,}44 \cdot 10^{-7}$

$K_s(\mathrm{CaF}_2) = 5{,}30 \cdot 10^{-9}$

$K_a(\mathrm{HF}) = 7{,}20 \cdot 10^{-4}$

$K_w = 1{,}00 \cdot 10^{-14}$

$R = 8{,}314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}$, $F = 96485\ \mathrm{C/mol}$, $T = 298{,}15\ \mathrm{K}$

Pregunta 2 (3 punts). Solubilitat del fluorur de calci i influència del medi

Se sap experimentalment que les dissolucions saturades de $\mathrm{CaF_2}$ presenten un caràcter lleugerament bàsic.

a)

Identifiqueu tots els equilibris que tenen lloc en una dissolució saturada d'aquesta sal i plantegeu l'equació química global resultant. Calculeu el valor numèric de la constant d'equilibri d'aquesta reacció global.

b)

Expliqueu de manera raonada de quina manera es podria augmentar la solubilitat del $\mathrm{CaF_2}$ en medi aquós sense modificar la temperatura del sistema.

3a Prova de seguiment (22-05-2017)

Dades generals per a la prova:

$K_s(\mathrm{CaSO}_4) = 4{,}94 \cdot 10^{-5}$

$K_s(\mathrm{SrSO}_4) = 3{,}44 \cdot 10^{-7}$

$K_s(\mathrm{CaF}_2) = 5{,}30 \cdot 10^{-9}$

$K_a(\mathrm{HF}) = 7{,}20 \cdot 10^{-4}$

$K_w = 1{,}00 \cdot 10^{-14}$

$R = 8{,}314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}$, $F = 96485\ \mathrm{C/mol}$, $T = 298{,}15\ \mathrm{K}$

Pregunta 3 (6 punts). Piles electroquímiques i determinació potenciomètrica de pH

Es munta una cel·la electroquímica mitjançant una làmina de $\mathrm{Cu(s)}$ introduïda en una dissolució $0{,}75\text{ M}$ de $\mathrm{Cu^{2+}(aq)}$, connectada per un pont salí a un elèctrode de $\mathrm{Pt(s)}$ submergit en una dissolució que conté $[\mathrm{Fe^{3+}}] = 0{,}10\text{ M}$ i $[\mathrm{Fe^{2+}}] = 0{,}25\text{ M}$.

Dades:

$E^0(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}) = 0{,}770\text{ V}$; $E^0(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = 0{,}340\text{ V}$.

a)

Indiqueu el diagrama convencional de la pila i escriviu la reacció global ajustada que hi té lloc. (2 punts)

b)

Determineu el potencial estàndard (FEM$^0$) i la força electromotriu real (FEM) de la cel·la a $298\text{ K}$. (2 punts)

c)

S'acobla ara la semipila de $\mathrm{Cu^{2+}}\,(0{,}75\text{ M})/\mathrm{Cu(s)}$ a un elèctrode estàndard d'hidrogen modificat (amb una pressió de $\mathrm{H_2}$ d'$1\text{ bar}$, però amb una concentració de $\mathrm{H_3O^+}$ incògnita). Si la força electromotriu mesurada d'aquesta nova cel·la és de $0{,}513\text{ V}$, calculeu el pH de la dissolució de l'elèctrode d'hidrogen. (2 punts)