Examen de Fundamentos de Química UDG 2016 · Segona prova parcial de Fonaments de Química (Gener 2016)

Formuleu i ajusteu la reacció redox global que té lloc a cadascuna de les cel·les electroquímiques representades mitjançant la notació següent:

a)

$\mathrm{Pt} \mid \mathrm{H_2} \mid \mathrm{H^+} \parallel \mathrm{Fe^{3+}} \mid \mathrm{Fe^{2+}} \mid \mathrm{Pt}$

b)

$\mathrm{Cd} \mid \mathrm{Cd^{2+}} \parallel \mathrm{Ni^{2+}} \mid \mathrm{Ni}$

c)

$\mathrm{Pt} \mid \mathrm{Cl^-} \mid \mathrm{Cl_2} \parallel \mathrm{MnO_4^-} \mid \mathrm{Mn^{2+}} \mid \mathrm{Pt}$

Empreu la llei de Hess i les entalpies de combustió facilitades a continuació per determinar la variació d'entalpia estàndard ($\Delta H^\circ$) del procés:

$$3\,\mathrm{C}(\text{grafit}) + 4\,\mathrm{H_2}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{C_3H_8}(\mathrm{g})$$

Dades:

$\Delta H^\circ_{\text{comb}}(\mathrm{C_3H_8}(\mathrm{g})) = -2219{,}9\text{ kJ/mol}$

$\Delta H^\circ_{\text{comb}}(\mathrm{C}(\text{grafit})) = -393{,}5\text{ kJ/mol}$

$\Delta H^\circ_{\text{comb}}(\mathrm{H_2}(\mathrm{g})) = -285{,}8\text{ kJ/mol}$

Pregunta R2 (10 punts). Velocitats moleculars segons la teoria cinètica dels gasos

Se sap que la velocitat mitjana de les molècules d'oxigen gasós a una temperatura de 300 °C és idèntica a la d'un altre gas ideal A quan aquest es troba a -200 °C. Suposant un comportament de gas ideal per a tots els gasos, responeu raonadament a les preguntes següents:

Dades i formulari

Masses moleculars aproximades d'alguns elements químics (en u):

H: 1; He: 4; Li: 7; Be: 9; B: 10,8; C: 12; N: 14; O: 16; F: 19; Ne: 20,2.

$$\langle v \rangle = \sqrt{\frac{8kT}{\pi m}} = \sqrt{\frac{8RT}{\pi M}}, \quad \sqrt{\langle v^2 \rangle} = \sqrt{\frac{3kT}{m}} = \sqrt{\frac{3RT}{M}}, \quad v^* = \sqrt{\frac{2kT}{m}}, \quad \frac{\langle v_1 \rangle}{\langle v_2 \rangle} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}} \text{ (a } T \text{ constant)}$$

a)

Quina és la velocitat mitjana que tenen les molècules d'oxigen a 300 °C?

b)

De quin gas es tracta en el cas del gas A ?

c)

Quin gas B té una velocitat quadràtica mitjana de les seves molècules que duplica la velocitat quadràtica mitjana de les molècules del gas A a la mateixa temperatura?

Pregunta R3 (10 punts). Càlcul de pH d'espècies derivades de l'àcid fosfòric

Calculeu el valor de pH a l'equilibri per a cadascuna de les solucions següents:

Dades

Valors de $\mathrm{p}K_a$ per a l'àcid fosfòric ($\mathrm{H_3PO_4}$): $\mathrm{p}K_{a1} = 2{,}15$, $\mathrm{p}K_{a2} = 7{,}20$ i $\mathrm{p}K_{a3} = 12{,}15$.

a)

Solució de $\mathrm{H_3PO_4}$ 0,001 M.

b)

Solució de $\mathrm{H_2PO_4^-}$ 0,001 M.

c)

Solució de $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ 0,001 M.

d)

Solució de $\mathrm{PO_4^{3-}}$ 0,001 M.