Dissolucions La concentració en massa de cafè serà Determinem el percentatge en massa de sucre en el licor: ... PRACTICA (pàgina 67) 1. A partir de l’expressió de la densitat

Química 1r Batxillerat. SOLUCIONARI

3 Dissolucions

50

6. La concentració en massa de cafè serà:

cafè

dissolució

4 gconcentració en m assa de cafè

0 , 200 L

m

V

g20

L

La concentració en massa de sucre serà:

sucre

dissolució

20 gconcentració en m assa de sucre

0 , 200 L

m

V

g100

L

ACTIVITAT (pàgina 70)

7. Calculem la massa d’aiguardent:

md m d V

Vaiguardent aiguardent aiguardent

kg1, 05

L 0 , 5 L 0 , 525 kg 525 g

Determinem el percentatge en massa de sucre en el licor:

sucre

dissolució

200 g% en m assa de sucre 100 100

525 g 200 g

m

m27, 6 % de sucre

La concentració en g/L serà:

sucre

dissolució


0 , 550 L

m

V

g364

L

Finalment, trobem la densitat del licor:

md

Vlicor

licor

licor

g525 g 200 g1, 32

550 m L

m L

1.000 m L

1 kg

1 L 1.000 g

kg1, 32

L

ACTIVITATS (pàgina 71)

8. Calculem la quantitat de solut:

nM n M V

Vs

s D

D

m ol1, 5

L 0 , 250 L 0 , 375 m ol de KCl

Passem els mols de solut a grams:

M(KCl) 39,10 35,45 74,55 g/mol

0 , 375 m ol de KCl74 , 55 g de KCl

1 m ol de KCl 27, 96 g de KCl

Per preparar aquesta dissolució al laboratori, pesaríem 27,96 g de clorur de potassi en una balança, utilitzant un vidre de rellotge i una espàtula. A continuació, ho dissoldríem en una petita quantitat d’aigua en un vas de precipitats i remouríem fins que el clorur de potassi estigués totalment dissolt.

Després, agafaríem un matràs aforat de 250 mL i hi abocaríem aigua fins que ocupés aproximadament 1/3 del seu volum. Hi afegiríem el contingut dissolt del vas. Finalment, completaríem amb aigua fins als 250 mL.

9. A partir de la concentració molar, calculem els mols de solut que necessitem:

solutsolut dissolució 3

dissolució

1, 5 M 0 , 5 L 0 , 75 m ol de HNOn

M n M VV

La massa molar ens permet conèixer l’equivalència en grams.

M(HNO3) 1,008 14,01 16,00 · 3 63,02 g/mol


3 Dissolucions

49

PER COMENÇAR (pàgina 65)

▪ Els guèisers són sortides d’aigua líquida i vapor a molta temperatura. Aquesta aigua i el vapor es formen per contacte amb el subsòl proper a volcans i per contacte amb roques esclafades per el magma.

▪ El principal canvi d’estat que es produeix és d’aigua de vapor a líquida i al revés. Part del vapor d’aigua en sortir a una atmosfera més freda es converteix en aigua líquida. Algunes molècules reben energia durant la sortida i passen d’estat líquid a vapor.

▪ Resposta oberta, però hauria de contenir conceptes com ara l’energia del vapor d’aigua s’aprofita per moure una turbina i l’energia geotèrmica pot ser la causada per un guèiser.

PRACTICA (pàgina 67)

1. A partir de l’expressió de la densitat i tenint en compte les densitats de l’oli i de l’or que apareixen a la pàgina anterior, trobem la massa corresponent a 1 L de cada substància:

Oli:

md m d V

V 3

g0 , 92

cm 31.000 cm 920 g 0, 92 kg

Or:

md m d V

V 3

g19 , 29

cm 31.000 cm 19.290 g 19, 29 kg

2. Aïllem el volum de l’expressió de la densitat i consultem el valor de la densitat del suro a la pàgina anterior:

m md V

V d

1.000 g

g0 , 25

3

3

4.000 cm

cm

4 L

3. a) Aigua de mar: dissolució. b) Granit: mescla heterogènia. c) Acer: mescla heterogènia. d) Or: substància simple. e) Oli: dissolució. f) Aire: dissolució.


4. La quantitat de llet que hauríem de beure cada dia per arribar a la quantitat recomanada de calci al dia seria:

g de Ca0 , 8

100 g de llet

d ia 0 , 12 g de Ca

g de llet667

dia

5. La quantitat de whisky que ha de beure una persona per consumir 25 mL d’alcohol és:

25 m L de alcoholwhisky100 m L de

40 m L de alcohol 62, 5 m L de whisky

3Dissolucions

46

ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 46 26/10/2016 14:49:05


3 Dissolucions

50

6. La concentració en massa de cafè serà:

cafè

dissolució

4 gconcentració en m assa de cafè

0 , 200 L

m

V

g20

L

La concentració en massa de sucre serà:

sucre

dissolució


0 , 200 L

m

V

g100

L


7. Calculem la massa d’aiguardent:

md m d V

Vaiguardent aiguardent aiguardent

kg1, 05

L 0 , 5 L 0 , 525 kg 525 g

Determinem el percentatge en massa de sucre en el licor:

sucre

dissolució

200 g% en m assa de sucre 100 100

525 g 200 g

m

m27, 6 % de sucre

La concentració en g/L serà:

sucre

dissolució


0 , 550 L

m

V

g364

L

Finalment, trobem la densitat del licor:

md

Vlicor

licor

licor

g525 g 200 g1, 32

550 m L

m L

1.000 m L

1 kg

1 L 1.000 g

kg1, 32

L


8. Calculem la quantitat de solut:

nM n M V

Vs

s D

D

m ol1, 5

L 0 , 250 L 0 , 375 m ol de KCl


M(KCl) 39,10 35,45 74,55 g/mol

0 , 375 m ol de KCl74 , 55 g de KCl

1 m ol de KCl 27, 96 g de KCl

Per preparar aquesta dissolució al laboratori, pesaríem 27,96 g de clorur de potassi en una balança, utilitzant un vidre de rellotge i una espàtula. A continuació, ho dissoldríem en una petita quantitat d’aigua en un vas de precipitats i remouríem fins que el clorur de potassi estigués totalment dissolt.

Després, agafaríem un matràs aforat de 250 mL i hi abocaríem aigua fins que ocupés aproximadament 1/3 del seu volum. Hi afegiríem el contingut dissolt del vas. Finalment, completaríem amb aigua fins als 250 mL.



dissolució

1, 5 M 0 , 5 L 0 , 75 m ol de HNOn

M n M VV

La massa molar ens permet conèixer l’equivalència en grams.

M(HNO3) 1,008 14,01 16,00 · 3 63,02 g/mol


3 Dissolucions

49


▪ Els guèisers són sortides d’aigua líquida i vapor a molta temperatura. Aquesta aigua i el vapor es formen per contacte amb el subsòl proper a volcans i per contacte amb roques esclafades per el magma.

▪ El principal canvi d’estat que es produeix és d’aigua de vapor a líquida i al revés. Part del vapor d’aigua en sortir a una atmosfera més freda es converteix en aigua líquida. Algunes molècules reben energia durant la sortida i passen d’estat líquid a vapor.

▪ Resposta oberta, però hauria de contenir conceptes com ara l’energia del vapor d’aigua s’aprofita per moure una turbina i l’energia geotèrmica pot ser la causada per un guèiser.


1. A partir de l’expressió de la densitat i tenint en compte les densitats de l’oli i de l’or que apareixen a la pàgina anterior, trobem la massa corresponent a 1 L de cada substància:

Oli:

md m d V

V 3

g0 , 92

cm 31.000 cm 920 g 0, 92 kg

Or:

md m d V

V 3

g19 , 29

cm 31.000 cm 19.290 g 19, 29 kg

2. Aïllem el volum de l’expressió de la densitat i consultem el valor de la densitat del suro a la pàgina anterior:

m md V

V d

1.000 g

g0 , 25

3

3

4.000 cm

cm

4 L

3. a) Aigua de mar: dissolució. b) Granit: mescla heterogènia. c) Acer: mescla heterogènia. d) Or: substància simple. e) Oli: dissolució. f) Aire: dissolució.


4. La quantitat de llet que hauríem de beure cada dia per arribar a la quantitat recomanada de calci al dia seria:

g de Ca0 , 8

100 g de llet

d ia 0 , 12 g de Ca

g de llet667

dia

5. La quantitat de whisky que ha de beure una persona per consumir 25 mL d’alcohol és:

25 m L de alcoholwhisky100 m L de

40 m L de alcohol 62, 5 m L de whisky

47

Química 1r Batxillerat. Solucionari

ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 47 26/10/2016 14:49:06


3 Dissolucions

52


6 12 62, 4 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 6432, 2 g de C H O

12. L’expressió de la fracció molar de glucosa és:

6 12 6

6 12 6 6 12 6

6 12 6

2

2

C H O

C H O C H O H O

C H O H O 1

nn n

n n

Trobem les masses molars de la glucosa i de l’aigua:

M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,02 g/mol

Si tenim en compte la densitat de l’aigua, la massa d’aigua corresponent a mig litre són 500 g. Calculem en nombre de mols d’aigua:

mmM n

n M2

aiguH O

a

2

500

(H O )

g

18 , 02g

2m ol2 de H O7, 75

m ol

Substituïm a l’expressió de dalt:

26 12 6C H O H O 6 12 6

0 , 227, 75 6, 938 m ol de C H O

1 1 0 , 2n n

Passem els mols de solut a quilograms:

6 12 66 , 938 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 61.249 g de C H O 6 12 61, 25 kg de C H O


13. Per a dissolucions molt diluïdes podem considerar que la densitat de la dissolució és igual a la densitat de l’aigua, que és 1 kg/L, de manera que un litre té una massa d’1 kg. Així per 1 L d’aigua de piscina:


3 Dissolucions

51

30 , 75 m ol de HNO 3

3

63, 02 g de HNO

1 m ol de HNO 347, 265 g de HNO

Com que el producte comercial té una riquesa del 67 %, necessitem:

347, 265 g de HNO3

100 g d'àcid com ercial ·

67 g de HNO70 , 545 g d'àcid com ercial

Com que es tracta d’un líquid, utilitzem la dada de la densitat per calcular el volum equivalent:

m md V

V d

70 , 545 g

g1, 4

m L

50, 39 m L de l'àcid com ercial

Per preparar la dissolució al laboratori, agafaríem amb una pipeta 50,39 mL de l’àcid comercial. El contingut de la pipeta s’aboca en un matràs aforat de 500 mL. A continuació, completaríem amb aigua fins a la marca.

10. Primer hem de calcular els mols de solut que hi haurà a la dissolució:

nM n M V

VS

S D

D

m ol1, 5

L 0 , 050 L 0 , 075 m ol

Aquests seran els mols de solut que tindrem a la dissolució final. Calculem ara la concentració de la dissolució final:

S

D

0,075 m ol m ol0 , 3

0,250 L L

nM

V 0, 3 M


11. Tenint en compte la densitat de l’aigua, trobem la massa de dissolvent corresponent a mig litre d’aigua:

md m d V

V

aiguaaigua aigua aigua aigua

aigua

g1

m L 500 m L m dissolvent500 g 0 , 5 kg

Calculem la quantitat de solut amb l’expressió de la molalitat:

nm n

mso lut

so lut

d isso lvent

m ol1, 2

kg 0 , 5 kg 6 12 60 , 6 m ol de C H O


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

6 12 60 , 6 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 6108, 06 g de C H O

Tenint en compte la densitat de l’aigua, trobem la massa de dissolvent corresponent a dos litres d’aigua:

md m d V

V


aigua

g1

m L 2.000 m L m dissolvent2.000 g 2 kg


nm n

mso lut

so lut

d isso lvent

m ol1, 2

kg 2 kg 6 12 62 , 4 m ol de C H O

48


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 48 26/10/2016 14:49:07


3 Dissolucions

52


6 12 62, 4 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 6432, 2 g de C H O

12. L’expressió de la fracció molar de glucosa és:

6 12 6

6 12 6 6 12 6

6 12 6

2

2

C H O

C H O C H O H O

C H O H O 1

nn n

n n

Trobem les masses molars de la glucosa i de l’aigua:

M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,02 g/mol

Si tenim en compte la densitat de l’aigua, la massa d’aigua corresponent a mig litre són 500 g. Calculem en nombre de mols d’aigua:

mmM n

n M2

aiguH O

a

2

500

(H O )

g

18 , 02g

2m ol2 de H O7, 75

m ol

Substituïm a l’expressió de dalt:

26 12 6C H O H O 6 12 6

0 , 227, 75 6, 938 m ol de C H O

1 1 0 , 2n n

Passem els mols de solut a quilograms:

6 12 66 , 938 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 61.249 g de C H O 6 12 61, 25 kg de C H O


13. Per a dissolucions molt diluïdes podem considerar que la densitat de la dissolució és igual a la densitat de l’aigua, que és 1 kg/L, de manera que un litre té una massa d’1 kg. Així per 1 L d’aigua de piscina:


3 Dissolucions

51

30 , 75 m ol de HNO 3

3

63, 02 g de HNO

1 m ol de HNO 347, 265 g de HNO

Com que el producte comercial té una riquesa del 67 %, necessitem:

347, 265 g de HNO3

100 g d'àcid com ercial ·

67 g de HNO70 , 545 g d'àcid com ercial

Com que es tracta d’un líquid, utilitzem la dada de la densitat per calcular el volum equivalent:

m md V

V d

70 , 545 g

g1, 4

m L

50, 39 m L de l'àcid com ercial

Per preparar la dissolució al laboratori, agafaríem amb una pipeta 50,39 mL de l’àcid comercial. El contingut de la pipeta s’aboca en un matràs aforat de 500 mL. A continuació, completaríem amb aigua fins a la marca.

10. Primer hem de calcular els mols de solut que hi haurà a la dissolució:

nM n M V

VS

S D

D

m ol1, 5

L 0 , 050 L 0 , 075 m ol

Aquests seran els mols de solut que tindrem a la dissolució final. Calculem ara la concentració de la dissolució final:

S

D

0,075 m ol m ol0 , 3

0,250 L L

nM

V 0, 3 M


11. Tenint en compte la densitat de l’aigua, trobem la massa de dissolvent corresponent a mig litre d’aigua:

md m d V

V


aigua

g1

m L 500 m L m dissolvent500 g 0 , 5 kg


nm n

mso lut

so lut

d isso lvent

m ol1, 2

kg 0 , 5 kg 6 12 60 , 6 m ol de C H O


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

6 12 60 , 6 m ol de C H O 6 12 6

6 12 6

180 , 1 g de C H O

1 m ol de C H O 6 12 6108, 06 g de C H O

Tenint en compte la densitat de l’aigua, trobem la massa de dissolvent corresponent a dos litres d’aigua:

md m d V

V


aigua

g1

m L 2.000 m L m dissolvent2.000 g 2 kg


nm n

mso lut

so lut

d isso lvent

m ol1, 2

kg 2 kg 6 12 62 , 4 m ol de C H O

49


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 49 26/10/2016 14:49:08


3 Dissolucions

53

14.


15. La concentració d’una dissolució és una propietat intensiva; el seu valor és el mateix sigui quini sigui la quantitat de dissolució que es consideri. Per tant, prenem una quantitat arbitrària d’amoníac comercial. És còmode prendre 1 L com el valor del volum de la dissolució.

● Amb la densitat, calculem la massa corresponent a 1 L (1.000 mL):

md m V d

VD D 1.000 m L

g0 , 89

m L 3890 g de N H com ercial

● La concentració en massa ens permet conèixer la massa de la substància pura que hi ha en aquesta:

m s 3890 g de NH com ercial 3

3

28 g de NH

100 g de NH com ercial 3249 , 2 g de NH

● Tant la molaritat com la molalitat requereixen conèixer el nombre de mols del solut. Necessitem calcular la massa molar del solut i utilitzar el factor de conversió adequat.

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,03 g/mol


3 Dissolucions

54

m

nM

3ss

3

249 , 2 g de NH

NH

3g de NH17, 03

314 , 63 m ol de NH

m ol

a) Calculem la molaritat:

s 3

D

14 , 63 m ol de NH m ol14, 63

1 L L

nM

V 14, 63 M

b) Per al càlcul de la molalitat, necessitem la massa de dissolvent: m m md D s 890 g 249 , 2 g 640 , 8 g d'aigua

La molalitat:

s 3

d

14 , 63 m ol de NH m ol22, 83

0 , 6408 kg d'aigua kg

nm

m22, 83 m

c) Per a la fracció molar, necessitem conèixer els mols que corresponen amb els 640,8 g d’aigua:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,02 g/mol

m

nM

2dd

2

640 , 8 g de H O

H O

2g de H O18 , 02

235, 57 m ol de H O

m ol

La fracció molar de solut és:

ss

s d

14 , 63 m olχ

14, 63 m ol 35, 57 m ol

n

n n

0, 291

d) Calculem la concentració en g solut/L:

s 3

D

249, 2 g de NH

1 L

mc

V

g249, 2

L


16. Extraiem de la gràfica de la figura 3.5 la línia corresponent al KNO3.

Per a 25 C, la solubilitat del nitrat de potassi és 60 g/100 g. Com que estem calculant la quantitat màxima de nitrat de potassi que es podrà dissoldre en 50 g d’aigua, la quantitat de solut capaç de dissoldre es redueix a la meitat. Per tant, a 25 C es pot dissoldre un màxim de 30 g de nitrat de potassi en 50 g d’aigua.

Anàlogament, per 65 C la solubilitat és 140 g/100 g. Per tant, en 50 g d’aigua es podran dissoldre com a màxim 70 g de nitrat de potassi.

Solubilitat (g de solut/100 g d’aigua)

Temperatura (oC)

0 20 40 60 80 100 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

KNO3

NaClO3

50


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 50 26/10/2016 14:49:09


3 Dissolucions

53

14.


15. La concentració d’una dissolució és una propietat intensiva; el seu valor és el mateix sigui quini sigui la quantitat de dissolució que es consideri. Per tant, prenem una quantitat arbitrària d’amoníac comercial. És còmode prendre 1 L com el valor del volum de la dissolució.


md m V d

VD D 1.000 m L

g0 , 89

m L 3890 g de N H com ercial

● La concentració en massa ens permet conèixer la massa de la substància pura que hi ha en aquesta:

m s 3890 g de NH com ercial 3

3

28 g de NH

100 g de NH com ercial 3249 , 2 g de NH

● Tant la molaritat com la molalitat requereixen conèixer el nombre de mols del solut. Necessitem calcular la massa molar del solut i utilitzar el factor de conversió adequat.

M(NH3) 14,01 1,008 · 3 17,03 g/mol


3 Dissolucions

54

m

nM

3ss

3

249 , 2 g de NH

NH

3g de NH17, 03

314 , 63 m ol de NH

m ol

a) Calculem la molaritat:

s 3

D

14 , 63 m ol de NH m ol14, 63

1 L L

nM

V 14, 63 M

b) Per al càlcul de la molalitat, necessitem la massa de dissolvent: m m md D s 890 g 249 , 2 g 640 , 8 g d'aigua

La molalitat:

s 3

d

14 , 63 m ol de NH m ol22, 83

0 , 6408 kg d'aigua kg

nm

m22, 83 m

c) Per a la fracció molar, necessitem conèixer els mols que corresponen amb els 640,8 g d’aigua:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,02 g/mol

m

nM

2dd

2

640 , 8 g de H O

H O

2g de H O18 , 02

235, 57 m ol de H O

m ol


ss

s d

14 , 63 m olχ

14, 63 m ol 35, 57 m ol

n

n n

0, 291

d) Calculem la concentració en g solut/L:

s 3

D

249, 2 g de NH

1 L

mc

V

g249, 2

L


16. Extraiem de la gràfica de la figura 3.5 la línia corresponent al KNO3.

Per a 25 C, la solubilitat del nitrat de potassi és 60 g/100 g. Com que estem calculant la quantitat màxima de nitrat de potassi que es podrà dissoldre en 50 g d’aigua, la quantitat de solut capaç de dissoldre es redueix a la meitat. Per tant, a 25 C es pot dissoldre un màxim de 30 g de nitrat de potassi en 50 g d’aigua.

Anàlogament, per 65 C la solubilitat és 140 g/100 g. Per tant, en 50 g d’aigua es podran dissoldre com a màxim 70 g de nitrat de potassi.

Solubilitat (g de solut/100 g d’aigua)

Temperatura (oC)

0 20 40 60 80 100 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

KNO3

NaClO3

51


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 51 26/10/2016 14:49:09


3 Dissolucions

55

17. Extraiem de la gràfica de la figura 3.5 (com es pot veure en l’activitat anterior) la línia corresponent al NaClO3:

A 90 C, la solubilitat del clorat de sodi és gairebé de 190 g/100 g. Així, la quantitat de clorat de sodi en 200 g d’una dissolució saturada és el doble, 380.

A 5 C, la solubilitat del clorat de sodi és gairebé de 100 g/100 g; la quantitat de clorat de sodi en 200 g d’una dissolució saturada és 200 g.

Per tant, en refredar de 90 C a 5 C deixen d’estar dissolts i s’aniran al fons 180 g de clorat de sodi.


18. Solubilitat del O2 a 15 C: 10 mg/L

Solubilitat del O2 a 35 C: 7 mg/L

Proporció en què es va reduir l’oxigen dissolt (7 - 10) m g/L

10 m g/L100 30 %

Els peixos tindran dificultat per respirar amb un 30 % menys d’oxigen dissolt en aigua; és probable que morin.

Els microorganismes anaerobis proliferaran més i faran de l’aigua un indret infecte.


19. D’acord amb la llei de Raoult:

00 0 s s

0

603 m m de Hg 473 m m de Hg0, 2156

603 m m de Hg

p pp p p p

p

Per calcular els mols d’acetona, trobem la massa molar de l’acetona.

M(C3H6O) 12,00 · 3 1,008 · 6 16,00 58,05 g/mol

nD 3 6100 g de C H O 3 6

3 6

1 m ol de C H O

58 , 048 g de C H O 3 61, 723 m ol de C H O

Tenint en compte l’expressió de la fracció molar:

s ss s d

s d s

0 , 21561, 723 m ol 0 , 473 m ol de solut

1 1 0 , 2156

nn n

n n

Finalment, trobem la massa molar del solut amb l’expressió següent:

s ss

s

15 g(solut)

(solut) 0 , 473 m ol

m mn M

M n

g31, 7

m ol

20. La variació en la temperatura d’ebullició ve donada per l’expressió següent:

e eT T T K m

Calculem la molalitat de la dissolució:

M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

nm

m

6 12 6

s

d

150 g de C H O

6 12 6g de C H O180,1

m olm ol 3, 33 3,33 m0 , 250 kg d 'aigua kg


3 Dissolucions

56

Trobem l’increment en la temperatura d’ebullició:

T T T K me e

C kg0 , 51

m ol

m ol3, 33

kg1, 7 C

Per tant, la temperatura d’ebullició de la dissolució serà:

e 100 C 1, 7 CT 101, 7 C

21.

e

e e

e

T TT T T K m m

K

Tenim que m ns/m (dissolvent), i ns ms/M (solut):

s

D

(solut)m

Mm m

Si substituïm la primera a la segona, substituint i operant:

m m m K

MT Tm m T T mm

K

s s s e

eD e DD

e

C90 g 0 , 51

kg

m ol(102 100) C 0 , 250 kg d 'aigua

g

91, 8m ol


22. La variació en la temperatura de congelació ve donada per l’expressió següent:

f cT T T K m


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

nm

m

6 12 6

s

d

150 g de C H O

6 12 6g de C H O180,1


Trobem l’increment en la temperatura d’ebullició. Per a això, consultem la constant crioscòpica de l’aigua a la taula de la pàgina 86:

T T T K mf c

C kg1, 86

m ol

m ol3, 33

kg6 , 19 C

Per tant, la temperatura de congelació de la dissolució serà:

f 0 C 6,19 CT 6, 2 C

23. La pressió osmòtica es calcula amb l’expressió següent:

M R T

Calculem la massa molar de la glucosa i, amb ella, la molaritat de la dissolució:

M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

52


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 52 26/10/2016 14:49:10


3 Dissolucions

55

17. Extraiem de la gràfica de la figura 3.5 (com es pot veure en l’activitat anterior) la línia corresponent al NaClO3:

A 90 C, la solubilitat del clorat de sodi és gairebé de 190 g/100 g. Així, la quantitat de clorat de sodi en 200 g d’una dissolució saturada és el doble, 380.

A 5 C, la solubilitat del clorat de sodi és gairebé de 100 g/100 g; la quantitat de clorat de sodi en 200 g d’una dissolució saturada és 200 g.

Per tant, en refredar de 90 C a 5 C deixen d’estar dissolts i s’aniran al fons 180 g de clorat de sodi.


18. Solubilitat del O2 a 15 C: 10 mg/L

Solubilitat del O2 a 35 C: 7 mg/L

Proporció en què es va reduir l’oxigen dissolt (7 - 10) m g/L

10 m g/L100 30 %

Els peixos tindran dificultat per respirar amb un 30 % menys d’oxigen dissolt en aigua; és probable que morin.

Els microorganismes anaerobis proliferaran més i faran de l’aigua un indret infecte.



00 0 s s

0

603 m m de Hg 473 m m de Hg0, 2156

603 m m de Hg

p pp p p p

p

Per calcular els mols d’acetona, trobem la massa molar de l’acetona.

M(C3H6O) 12,00 · 3 1,008 · 6 16,00 58,05 g/mol

nD 3 6100 g de C H O 3 6

3 6

1 m ol de C H O

58 , 048 g de C H O 3 61, 723 m ol de C H O

Tenint en compte l’expressió de la fracció molar:

s ss s d

s d s

0 , 21561, 723 m ol 0 , 473 m ol de solut

1 1 0 , 2156

nn n

n n

Finalment, trobem la massa molar del solut amb l’expressió següent:

s ss

s

15 g(solut)

(solut) 0 , 473 m ol

m mn M

M n

g31, 7

m ol

20. La variació en la temperatura d’ebullició ve donada per l’expressió següent:

e eT T T K m


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

nm

m

6 12 6

s

d

150 g de C H O

6 12 6g de C H O180,1



3 Dissolucions

56

Trobem l’increment en la temperatura d’ebullició:

T T T K me e

C kg0 , 51

m ol

m ol3, 33

kg1, 7 C

Per tant, la temperatura d’ebullició de la dissolució serà:

e 100 C 1, 7 CT 101, 7 C

21.

e

e e

e

T TT T T K m m

K

Tenim que m ns/m (dissolvent), i ns ms/M (solut):

s

D

(solut)m

Mm m

Si substituïm la primera a la segona, substituint i operant:

m m m K

MT Tm m T T mm

K

s s s e

eD e DD

e

C90 g 0 , 51

kg

m ol(102 100) C 0 , 250 kg d 'aigua

g

91, 8m ol


22. La variació en la temperatura de congelació ve donada per l’expressió següent:

f cT T T K m


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

nm

m

6 12 6

s

d

150 g de C H O

6 12 6g de C H O180,1


Trobem l’increment en la temperatura d’ebullició. Per a això, consultem la constant crioscòpica de l’aigua a la taula de la pàgina 86:

T T T K mf c

C kg1, 86

m ol

m ol3, 33

kg6 , 19 C

Per tant, la temperatura de congelació de la dissolució serà:

f 0 C 6,19 CT 6, 2 C

23. La pressió osmòtica es calcula amb l’expressió següent:

M R T


M(C6H12O6) 12,00 · 6 1,008 · 12 16,00 · 6 180,1 g/mol

53


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 53 26/10/2016 14:49:11


3 Dissolucions

58


solutsolut dissolució

dissolució

2 M 0, 5 L 1 m ol de NaOHn

M n M VV

La massa molar que ens permet conèixer l’equivalència en grams:

M(NaOH) 23,00 16,00 1,008 40,01 g/mol

1 m ol de NaOH40 , 01 g de NaOH

1 m ol de NaOH 40, 01 g de NaOH

Com que el producte comercial té una riquesa del 95 %, necessitarem prendre:

340 , 01 g de HNO3

100 g de NaOH com ercial

95 g de HNO 342, 11 g de HNO com ercial

30. A partir de la concentració molar, calculem el volum de dissolució que necessitem:

solut solut 2 4dissolució

dissolució

0 , 5 m ol de Na SO0 , 4 L

1,25 M

n nM V

V M400 m L

Calculem la massa de sulfat de sodi que tenim:

M(Na2SO4) 23,00 · 2 32,06 16,00 · 4 142,06 g/mol

2 40,5 m ol de Na SO 2 4

2 4

142, 06 g de Na SO

1 m ol de Na SO 2 471, 03 g de Na SO

31. Inicialment, hem de calcular els mols de solut que necessitem per preparar la dissolució 0,5 M:


dissolució

0 , 5 M 0 , 1 L 0,05 m ol de Ca(OH)n

M n M VV

Després, calcularem la quantitat de dissolució 2,5 M que necessitem per tenir aquests mols de solut:

solut solut 2dissolució

dissolució

0,05 m ol de Ca(OH)0 , 02 L

2,5 M

n nM V

V M20 m L

Hem d’agafar 20 mL de la dissolució concentrada i diluir-la en aigua destil·lada fins a un volum final de 100 mL.

32. Calculem els mols de solut que hi ha en la dissolució resultant. Són els que hi ha en 3 g, més els que hi havia als 50 mL de la dissolució 0,5 M:


dissolució

0 , 5 M 0 , 050 L 0,025 m ol de M g(OH)n

M n M VV

M(Mg(OH)2) 24,31 (16,00 1,008) · 2 58,326 g/mol

23 g de M g(OH) 2

2

1 m ol de M g(OH)

58 , 326 g de M g(OH) 20,0514 m ol de M g(OH)

Calculem la molaritat de la dissolució resultant:

solut 2

dissolució

(0,025 0,0514) m ol de M g(OH) m ol1, 528

0 , 050 L L

nM

V1, 53 M


3 Dissolucions

57

nM

Vs

D

30 g

g180,1

m olm ol 0 , 3330,5 L L

La pressió osmòtica serà:

m ol0 , 333

L

atm L0 , 082

m ol K(25 273) K 8, 14 atm

24. En aquest cas:

m ol0 , 333

L

atm L0 , 082

m ol K(50 273) K 8, 82 atm


25. Per determinar si aquesta substància és una dissolució o un col·loide comprovarem si presenta l’efecte Tyndall. La introduirem en un recipient de vidre transparent i farem passar un raig de llum a través de la solució. Si el raig de llum es difon i es veu (efecte Tyndall), direm que es tracta d’un col·loide. Si al contrari la llum no es veu, es tractarà d’una dissolució autèntica o vertadera.

26. a) Tinta – col·loide (sol) b) Pols de l’aire – suspensió c) Boira – col·loide (aerosol) d) Cacau amb llet – col·loide (sol) e) Salfumant – dissolució f ) Anticongelant – dissolució g) Pintura – col·loide (sol) h) Flam – col·loide (gel)

ACTIVITATS FINALS (pàgina 91)

La concentració d’una dissolució

27. D’acord amb l’expressió de percentatge en massa i tenint en compte que la massa de dissolució són 2 kg, trobem la massa de sal necessària:

sal

dissolució

% en m assa de sal 100m

m

dissolució

sal

% en m assa 0 , 9 % 2 kg0 , 018 kg

100 100

mm 18 g de sal

La massa d’aigua que requereix serà la diferència entre la massa de la dissolució i la massa de sal:

aigua dissolució sal 2.000 g 18 gm m m 1.982 g d'aigua

28.

5 L de sang79 m g de glucosa

0 , 100 L de sang 3.950 m g de glucosa 3, 95 g de glucosa

54


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 54 26/10/2016 14:49:12


3 Dissolucions

58



dissolució

2 M 0, 5 L 1 m ol de NaOHn

M n M VV

La massa molar que ens permet conèixer l’equivalència en grams:

M(NaOH) 23,00 16,00 1,008 40,01 g/mol

1 m ol de NaOH40 , 01 g de NaOH

1 m ol de NaOH 40, 01 g de NaOH

Com que el producte comercial té una riquesa del 95 %, necessitarem prendre:

340 , 01 g de HNO3

100 g de NaOH com ercial

95 g de HNO 342, 11 g de HNO com ercial

30. A partir de la concentració molar, calculem el volum de dissolució que necessitem:

solut solut 2 4dissolució

dissolució

0 , 5 m ol de Na SO0 , 4 L

1,25 M

n nM V

V M400 m L

Calculem la massa de sulfat de sodi que tenim:

M(Na2SO4) 23,00 · 2 32,06 16,00 · 4 142,06 g/mol

2 40,5 m ol de Na SO 2 4

2 4

142, 06 g de Na SO

1 m ol de Na SO 2 471, 03 g de Na SO



dissolució

0 , 5 M 0 , 1 L 0,05 m ol de Ca(OH)n

M n M VV

Després, calcularem la quantitat de dissolució 2,5 M que necessitem per tenir aquests mols de solut:


dissolució

0,05 m ol de Ca(OH)0 , 02 L

2,5 M

n nM V

V M20 m L

Hem d’agafar 20 mL de la dissolució concentrada i diluir-la en aigua destil·lada fins a un volum final de 100 mL.

32. Calculem els mols de solut que hi ha en la dissolució resultant. Són els que hi ha en 3 g, més els que hi havia als 50 mL de la dissolució 0,5 M:


dissolució

0 , 5 M 0 , 050 L 0,025 m ol de M g(OH)n

M n M VV

M(Mg(OH)2) 24,31 (16,00 1,008) · 2 58,326 g/mol

23 g de M g(OH) 2

2

1 m ol de M g(OH)

58 , 326 g de M g(OH) 20,0514 m ol de M g(OH)

Calculem la molaritat de la dissolució resultant:

solut 2

dissolució

(0,025 0,0514) m ol de M g(OH) m ol1, 528

0 , 050 L L

nM

V1, 53 M


3 Dissolucions

57

nM

Vs

D

30 g

g180,1

m olm ol 0 , 3330,5 L L

La pressió osmòtica serà:

m ol0 , 333

L

atm L0 , 082

m ol K(25 273) K 8, 14 atm

24. En aquest cas:

m ol0 , 333

L

atm L0 , 082

m ol K(50 273) K 8, 82 atm


25. Per determinar si aquesta substància és una dissolució o un col·loide comprovarem si presenta l’efecte Tyndall. La introduirem en un recipient de vidre transparent i farem passar un raig de llum a través de la solució. Si el raig de llum es difon i es veu (efecte Tyndall), direm que es tracta d’un col·loide. Si al contrari la llum no es veu, es tractarà d’una dissolució autèntica o vertadera.

26. a) Tinta – col·loide (sol) b) Pols de l’aire – suspensió c) Boira – col·loide (aerosol) d) Cacau amb llet – col·loide (sol) e) Salfumant – dissolució f ) Anticongelant – dissolució g) Pintura – col·loide (sol) h) Flam – col·loide (gel)


La concentració d’una dissolució

27. D’acord amb l’expressió de percentatge en massa i tenint en compte que la massa de dissolució són 2 kg, trobem la massa de sal necessària:

sal

dissolució

% en m assa de sal 100m

m

dissolució

sal

% en m assa 0 , 9 % 2 kg0 , 018 kg

100 100

mm 18 g de sal

La massa d’aigua que requereix serà la diferència entre la massa de la dissolució i la massa de sal:

aigua dissolució sal 2.000 g 18 gm m m 1.982 g d'aigua

28.

5 L de sang79 m g de glucosa

0 , 100 L de sang 3.950 m g de glucosa 3, 95 g de glucosa

55


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 55 26/10/2016 14:49:13


3 Dissolucions

60

37. Calculem els mols de solut que tenim en els 15 mL de dissolució 5 M:

3solutsolut dissolució 3

dissolució

5 M 0 , 015 L 7, 5 10 m ol de HNOn

M n M VV

A continuació, veiem el volum de dissolució 0,5 M que contenen aquests mols:

3

solut so lut 3d isso lució

d isso lució

7 , 5 10 m ol de H N O0 , 15 L

0,5 M

n nM V

V M150 m L

Es poden preparar fins a 150 mL.

38. Calculem els mols de solut que hi ha als 15 mL de l’àcid comercial:

àcid com ercialàcid com ercial HCl com ercial HCl com ercial àcid com ercial

àcid com ercial

md m d V

V

m d VH Cl com ercial H Cl com ercial àcid com ercial

g1, 85

m L 15 m L 27,75 g d 'àcid com ercia l

La dada de la riquesa ens permet conèixer la quantitat de H2SO4 que hi ha en 27,5 g d’àcid comercial:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

27, 75 g d 'àcid com ercia l2 496 g de H SO

100 g d 'àcid com ercia l

2 4

2 4

1 m ol de H SO

98 , 076 g de H SO 2 40,27 m ol de H SO

Trobem la concentració molar:

solut 2 4

dissolució

0,27 m ol de H SO m ol0 , 54

0 , 500 L L

nM

V0, 54 M

39. Calculem els mols de solut que hi ha en cadascuna de les dues fraccions que afegim:

● 10 mL de HNO3 comercial, del 67 % de riquesa i 1,4 g/mL de densitat:

àcid com ercialàcid com ercial àcid com ercial àcid com ercial àcid com ercial

àcid com ercial

md m d V

V

m d Vàcid com ercia l àcid com ercia l àcid com ercia l

g1,4

m L 10 m L 14 g d 'àcid com ercia l

14 g d 'àcid com ercia l 367 g de H N O

100 g d 'àcid com ercia l 39 , 38 g de H N O

M(HNO3) 1,008 14,01 16,00 · 3 63,02 g/mol

39 , 38 g de H NO 3

3

1 m ol de H NO

63, 02 g de H NO 30,149 m ol de H NO

● 80 mL de HNO3 0,8 M:


dissolució

0 , 8 M 0 , 080 L 0 , 064 m ol de HNOn

M n M VV

Aleshores, la molaritat de la dissolució resultant serà:

solut 3

dissolució

(0,149 0,064) m ol de HNO m ol2, 36

(0 , 010 0 , 080) L L

nM

V2, 36 M


3 Dissolucions

59

33. 2 m ol H C l0,5 L· = 2 m ol H C l

1 L

Per preparar la dissolució a partir de la dissolució comercial:

M(HCl) = 1,008 + 35,5 = 36,51 g/mol

36,51 gHCl 100 g dió comercial 1 ml dió comercial1 mol· · = 83,6 ml dió comercial

1 mol 37 g HCl 1,18 g dió comercial

34. Calculem la massa d’àcid clorhídric comercial que contenen els 20 g d’àcid clorhídric pur:

20 g de H Cl100 g de H Cl com ercia l

37 g de H Cl 54,05 g de H Cl com ercia l

La dada de la densitat ens permet conèixer el volum equivalent d’àcid que haurem d’utilitzar:

m md V

V dHCl com ercial HCl com ercial

HCl com ercial HCl com ercial


54,05 g

g1,18

m L

45, 8 m L de HCl

35. Calculem la quantitat de solut que necessitem:

solutsolut dissolució 2 4

dissolució

0 , 5 M 0 , 25 L 0 , 125 m ol de H SOn

M n M VV

A partir de la massa molar, obtenim el seu equivalent en grams:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 40 , 125 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO

1 m ol de H SO 2 412, 26 g de H SO

Utilitzem la dada de la riquesa per calcular la quantitat d’àcid comercial que cal agafar per obtenir 12,26 g de H2SO4:

2 412, 26 g de H SO2 4

100 g d 'àcid com ercial

96 g de H SO 12, 77 g d 'àcid com ercial

En tractar-se d’un líquid, utilitzem la dada de la densitat per calcular el volum equivalent:

m md V

V d

12, 77 g

g1, 84

m L

6, 9 m L d'àcid com ercial



dissolució

0 , 5 M 0 , 25 L 0 , 125 m ol de HNOn

M n M VV

Després, calcularem la quantitat de dissolució 5 M que necessitem per tenir aquests mols de solut:


dissolució

0 , 125 m ol de HNO0 , 025 L

5 M

n nM V

V M25 m L

Necessitem 25 mL de la dissolució 5 M i diluir fins a obtenir 250 mL.

56


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 56 26/10/2016 14:49:14


3 Dissolucions

60

37. Calculem els mols de solut que tenim en els 15 mL de dissolució 5 M:

3solutsolut dissolució 3

dissolució

5 M 0 , 015 L 7, 5 10 m ol de HNOn

M n M VV

A continuació, veiem el volum de dissolució 0,5 M que contenen aquests mols:

3

solut so lut 3d isso lució

d isso lució

7 , 5 10 m ol de H N O0 , 15 L

0,5 M

n nM V

V M150 m L

Es poden preparar fins a 150 mL.

38. Calculem els mols de solut que hi ha als 15 mL de l’àcid comercial:

àcid com ercialàcid com ercial HCl com ercial HCl com ercial àcid com ercial

àcid com ercial

md m d V

V

m d VH Cl com ercial H Cl com ercial àcid com ercial

g1, 85

m L 15 m L 27,75 g d 'àcid com ercia l

La dada de la riquesa ens permet conèixer la quantitat de H2SO4 que hi ha en 27,5 g d’àcid comercial:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

27, 75 g d 'àcid com ercia l2 496 g de H SO

100 g d 'àcid com ercia l

2 4

2 4

1 m ol de H SO

98 , 076 g de H SO 2 40,27 m ol de H SO

Trobem la concentració molar:

solut 2 4

dissolució

0,27 m ol de H SO m ol0 , 54

0 , 500 L L

nM

V0, 54 M

39. Calculem els mols de solut que hi ha en cadascuna de les dues fraccions que afegim:

● 10 mL de HNO3 comercial, del 67 % de riquesa i 1,4 g/mL de densitat:

àcid com ercialàcid com ercial àcid com ercial àcid com ercial àcid com ercial

àcid com ercial

md m d V

V

m d Vàcid com ercia l àcid com ercia l àcid com ercia l

g1,4

m L 10 m L 14 g d 'àcid com ercia l

14 g d 'àcid com ercia l 367 g de H N O

100 g d 'àcid com ercia l 39 , 38 g de H N O

M(HNO3) 1,008 14,01 16,00 · 3 63,02 g/mol

39 , 38 g de H NO 3

3

1 m ol de H NO

63, 02 g de H NO 30,149 m ol de H NO

● 80 mL de HNO3 0,8 M:


dissolució

0 , 8 M 0 , 080 L 0 , 064 m ol de HNOn

M n M VV

Aleshores, la molaritat de la dissolució resultant serà:

solut 3

dissolució

(0,149 0,064) m ol de HNO m ol2, 36

(0 , 010 0 , 080) L L

nM

V2, 36 M


3 Dissolucions

59

33. 2 m ol H C l0,5 L· = 2 m ol H C l

1 L

Per preparar la dissolució a partir de la dissolució comercial:

M(HCl) = 1,008 + 35,5 = 36,51 g/mol

36,51 gHCl 100 g dió comercial 1 ml dió comercial1 mol· · = 83,6 ml dió comercial

1 mol 37 g HCl 1,18 g dió comercial

34. Calculem la massa d’àcid clorhídric comercial que contenen els 20 g d’àcid clorhídric pur:

20 g de H Cl100 g de H Cl com ercia l

37 g de H Cl 54,05 g de H Cl com ercia l

La dada de la densitat ens permet conèixer el volum equivalent d’àcid que haurem d’utilitzar:

m md V

V dHCl com ercial HCl com ercial



54,05 g

g1,18

m L

45, 8 m L de HCl

35. Calculem la quantitat de solut que necessitem:

solutsolut dissolució 2 4

dissolució

0 , 5 M 0 , 25 L 0 , 125 m ol de H SOn

M n M VV

A partir de la massa molar, obtenim el seu equivalent en grams:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 40 , 125 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO

1 m ol de H SO 2 412, 26 g de H SO

Utilitzem la dada de la riquesa per calcular la quantitat d’àcid comercial que cal agafar per obtenir 12,26 g de H2SO4:

2 412, 26 g de H SO2 4

100 g d'àcid com ercial

96 g de H SO 12, 77 g d 'àcid com ercial

En tractar-se d’un líquid, utilitzem la dada de la densitat per calcular el volum equivalent:

m md V

V d

12, 77 g

g1, 84

m L

6, 9 m L d'àcid com ercial



dissolució

0 , 5 M 0 , 25 L 0 , 125 m ol de HNOn

M n M VV

Després, calcularem la quantitat de dissolució 5 M que necessitem per tenir aquests mols de solut:


dissolució

0 , 125 m ol de HNO0 , 025 L

5 M

n nM V

V M25 m L

Necessitem 25 mL de la dissolució 5 M i diluir fins a obtenir 250 mL.

57


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 57 26/10/2016 14:49:14


3 Dissolucions

62

Calculem la massa d’aigua equivalent:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

23, 372 m ol de H O 2

2

18 , 016 g de H O

1 m ol de H O 260, 75 m ol de H O

42. Aïllem la massa de dissolvent de l’expressió de molalitat:

s sd

d

(kg)(kg)

n nm m

m m

Calculem la massa corresponent als 15 mL de metanol:

md m d V

V

g0,8

m L 15 m L 12 g

Calculem la quantitat en mol de metanol que correspon a aquesta massa::

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,03 g/mol

312 g de CH OH 3

3

1 m ol de CH OH

32, 03 g de CH OH 30,3746 m ol de CH OH

Aleshores:

d

0,3746 m ol(kg) 0 , 41627 kg

0, 9 mm 416, 3 g


La solubilitat d’una substància

43. A una temperatura de 60 C, la solubilitat del Pb(NO3)2 és de gairebé 100 g de sal en 100 g d’aigua (100 mL). Per a 50 mL, es poden arribar a dissoldre gairebé 50 g en aigua. Els 40 g que tenim sí que estan dissolts.

A 10 C la quantitat de Pb(NO3)2 que es dissol en 50 mL d’una dissolució saturada és com a màxim 30 g.

Per tant, en refredar de 60 C a 10 C se n’aniran al fons la diferència, 10 g de Pb(NO3)2 precipiten.

44. Dissoldre 50 g en 50 mL és equivalent a dissoldre 100 g en 100 mL.

A la temperatura de 25 C, la solubilitat del nitrat de potassi és 60 g/100 mL aigua.

Perquè es puguin dissoldre 100 g/100 mL, cal que s’escalfi almenys fins a 50 C.

Propietats col·ligatives

45. Escalfant l’aigua a una pressió per sobre d’1 atmosfera. També es pot aconseguir dissolent en aigua un solut no volàtil.


s s0 0 S 0 0

s d s d

1n n

p p p p p p pn n n n


3 Dissolucions

61

40. La concentració d’una dissolució és una propietat intensiva, el seu valor és el mateix sigui quina sigui la quantitat de dissolució que es consideri. Per tant, prenem una quantitat arbitrària d’àcid sulfúric. És còmode agafar 1 L com el valor del volum de la dissolució.


md m V d

VD D 1.000 m L

g1, 15

m L 1.150 g

● La concentració molar ens permet conèixer la quantitat de solut, en mol, que hi ha en ella:

ss D 2 4

D

2 M 1 L 2 m ol de H SOn

M n M VV

● Mitjançant la massa molar, podem conèixer la correspondència amb la massa, en grams, de solut:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 42 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO

1 m ol de H SO 2 4196,15 g de H SO

a) Per al càlcul de la molalitat, necessitem la massa de dissolvent: mD md msMMMMmd mD ms 1.150 g 196,15 g 953,85 g 0,954 kg

s 2 4

d

2 m ol de H SO

(kg) 0,954 kg

nm

m 2, 096 m

b) Per a la fracció molar, necessitem conèixer els mols que corresponen als 953,85 g d’aigua: M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

mn

M

2dd

2

953, 85 g de H O

(H O)

2g de H O18 , 016

252, 94 m ol de H O

m ol


ss

s d

2 m olχ

2 m ol 52, 94 m ol

n

n n

= 0, 036

c) Determinem el percentatge en massa:

solut

dissolució

196,15 g% en m asa 100 100

1150 g

m

m17, 06 %

41. Calculem els mols que corresponen amb els 15 mL de metanol d’aquestes característiques. Per a això, calculem la massa corresponent als 15 mL de metanol:

md m d V

V

g0,8

m L 15 m L 12 g

Calculem la quantitat en mol de metanol que correspon a aquesta massa:

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,03 g/mol

312 g de CH OH 3

3

1 m ol de CH OH


Aïllem la quantitat de dissolvent de l’expressió de la fracció molar:

nn n

n nd d

d d s

s d d

0 , 90 , 375 3, 372 m ol d 'aigua

1 1 0 , 9

58


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 58 26/10/2016 14:49:15


3 Dissolucions

62

Calculem la massa d’aigua equivalent:

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

23, 372 m ol de H O 2

2

18 , 016 g de H O

1 m ol de H O 260, 75 m ol de H O

42. Aïllem la massa de dissolvent de l’expressió de molalitat:

s sd

d

(kg)(kg)

n nm m

m m

Calculem la massa corresponent als 15 mL de metanol:

md m d V

V

g0,8

m L 15 m L 12 g

Calculem la quantitat en mol de metanol que correspon a aquesta massa::

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,03 g/mol

312 g de CH OH 3

3

1 m ol de CH OH


Aleshores:

d

0,3746 m ol(kg) 0 , 41627 kg

0, 9 mm 416, 3 g


La solubilitat d’una substància

43. A una temperatura de 60 C, la solubilitat del Pb(NO3)2 és de gairebé 100 g de sal en 100 g d’aigua (100 mL). Per a 50 mL, es poden arribar a dissoldre gairebé 50 g en aigua. Els 40 g que tenim sí que estan dissolts.

A 10 C la quantitat de Pb(NO3)2 que es dissol en 50 mL d’una dissolució saturada és com a màxim 30 g.

Per tant, en refredar de 60 C a 10 C se n’aniran al fons la diferència, 10 g de Pb(NO3)2 precipiten.

44. Dissoldre 50 g en 50 mL és equivalent a dissoldre 100 g en 100 mL.

A la temperatura de 25 C, la solubilitat del nitrat de potassi és 60 g/100 mL aigua.

Perquè es puguin dissoldre 100 g/100 mL, cal que s’escalfi almenys fins a 50 C.

Propietats col·ligatives

45. Escalfant l’aigua a una pressió per sobre d’1 atmosfera. També es pot aconseguir dissolent en aigua un solut no volàtil.


s s0 0 S 0 0

s d s d

1n n

p p p p p p pn n n n


3 Dissolucions

61

40. La concentració d’una dissolució és una propietat intensiva, el seu valor és el mateix sigui quina sigui la quantitat de dissolució que es consideri. Per tant, prenem una quantitat arbitrària d’àcid sulfúric. És còmode agafar 1 L com el valor del volum de la dissolució.


md m V d

VD D 1.000 m L

g1, 15

m L 1.150 g

● La concentració molar ens permet conèixer la quantitat de solut, en mol, que hi ha en ella:

ss D 2 4

D

2 M 1 L 2 m ol de H SOn

M n M VV

● Mitjançant la massa molar, podem conèixer la correspondència amb la massa, en grams, de solut:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,076 g/mol

2 42 m ol de H SO 2 4

2 4

98 , 076 g de H SO

1 m ol de H SO 2 4196,15 g de H SO

a) Per al càlcul de la molalitat, necessitem la massa de dissolvent: mD md msMMMMmd mD ms 1.150 g 196,15 g 953,85 g 0,954 kg

s 2 4

d

2 m ol de H SO

(kg) 0,954 kg

nm

m 2, 096 m

b) Per a la fracció molar, necessitem conèixer els mols que corresponen als 953,85 g d’aigua: M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

mn

M

2dd

2

953, 85 g de H O

(H O)

2g de H O18 , 016

252, 94 m ol de H O

m ol


ss

s d

2 m olχ

2 m ol 52, 94 m ol

n

n n

= 0, 036

c) Determinem el percentatge en massa:

solut

dissolució

196,15 g% en m asa 100 100

1150 g

m

m17, 06 %

41. Calculem els mols que corresponen amb els 15 mL de metanol d’aquestes característiques. Per a això, calculem la massa corresponent als 15 mL de metanol:

md m d V

V

g0,8

m L 15 m L 12 g

Calculem la quantitat en mol de metanol que correspon a aquesta massa:

M(CH3OH) 12,00 1,008 · 3 16,00 1,008 32,03 g/mol

312 g de CH OH 3

3

1 m ol de CH OH


Aïllem la quantitat de dissolvent de l’expressió de la fracció molar:

nn n

n nd d

d d s

s d d

0 , 90 , 375 3, 372 m ol d 'aigua

1 1 0 , 9

59


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 59 26/10/2016 14:49:16


3 Dissolucions

64

51. La diferència entre una dissolució i una dispersió col·loïdal està en funció de la mida de les partícules del component minoritari de la mescla.

La mida d’una partícula d’una dispersió col·loïdal es troba entre 1-100 nm.

La mida d’una partícula d’una dissolució és < 1 nm.

52. Les partícules sòlides de fum i de pols són les responsables de la dispersió (reflexió i refracció) del raig de llum làser i la seva trajectòria es fa visible. Si aquestes no hi fossin no hi hauria cap partícula per desviar el raig i,per tant, aquest no es podria observar.

Ampliació

53. Tenint en compte les concentracions de cada element, expressem el volum de cada element:

200 m g de sod i1 L

50 , 5 m g de sod i 4 L

2 m g de fluor

1 L

0 , 4 m g de fluor 5 L

800 m g de ca lci

1 L

9 , 2 m g de ca lci 87 L

Per aconseguir la QDR de cada un d’aquests elements hauríem de prendre: 4 L en el cas del sodi, 5 L en el cas del fluor i 87 L en el cas del calci.

54. A partir de l’expressió de la molaritat:


dissolució

0 , 8 M 0 , 25 L 0,2 m ol de CuSOn

M n M VV

El sulfat de coure (II) pentahidratat té la fórmula següent: CuSO4·5H2O

Aleshores, per tenir 1 mol de sulfat de coure (II) necessitem 1 mol de sulfat de coure (II) pentahidratat, que és la substància que tenim per preparar la dissolució:

M 4 2

4

(CuSO ·5 H O) 63, 55 32, 06 16 , 00 4 5 1, 008 2 16 , 00 249 , 69 g/m ol

0,2 m ol de CuSO

4 2

4

249 , 69 g de CuSO ·5 H O

1 m ol de CuSO 4 249, 95 g de CuSO ·5H O

55. Calculem la concentració de la sal:

M 2

2

(CaCl ) 40 , 08 35, 45 2 110 , 98 g / m ol

20 g de CaCl

2

2

1 m ol de CaCl

110 , 98 g de CaCl

nM

V

2

solut

d isso lució

0 , 180 m ol de CaCl

0,180 m ol m ol0,72 0 , 72 M

0,25 L L

Per l’estequiometria, calculem la concentració de cadascun dels seus ions:

M

22

2

CaCl Ca 2 Cl

m ol de CaCl(C l ) 0 , 72

2

2 m ol de C l

L 1 m ol de CaCl

M22

m ol1, 44

L

m ol de CaCl(Ca ) 0 , 72

1, 44 M

2

2

1 m ol de Ca

L 1 m ol de CaCl

m ol

0 , 72L

0, 72 M


3 Dissolucions

63

Amb la dada de la densitat, calculem la massa de cada substància:

m d Vm

d m d VV

glicerina glicerina glicerina

g1,26

m L

30 m L

m d Vaigua aigua aigua

37 , 8 g

g1

m L

70 m L 70 g

Amb la massa molar de la glicerina i l’aigua, calculem el nombre de mols de cada substància:

M(C3H8O3) 12,00 · 3 1,008 · 8 16,00 · 3 92,064 g/mol

3 8 337,8 g de C H O3 8 3

1 m ol

92, 064 g de C H O 3 8 30 , 41058 m ol de C H O

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

270 g de H O2

1 m ol

18 , 016 g de H O 23, 8854 m ol de H O

Aplicant la fórmula aïllada anteriorment:

s0

s d

0 , 41058 m ol1 355 m m de Hg 1

0 , 41058 m ol 3, 8854 m ol

np p

n n

321 m m de Hg

47. Apliquem l’expressió de la variació de la temperatura de congelació. Usant les definicions de molalitat i de massa molar, aïllem aquesta última:

s

sc

c d c d c

(g)

(so lut)

(kg) (kg)

m

T n T TMT K m m

K m K m K

s c s c

d d f

C kg17 g 5, 07

(g) (g) m ol(so lut)(kg) (kg) 0 , 150 kg 6 C ( 4 C)

m K m KM

m T m T T

g57, 46

m ol

48. Perquè el líquid que s’ingereix no desestabilitzi l’equilibri osmòtic.

49. L’interior del raïm és hipertònic respecte a l’aigua. Com que la pell del raïm és una membrana semipermeable, l’aigua passarà a través seu mentre que la pressió osmòtica dins del raïm no s’iguali amb la de fora. El resultat és que el raïm s’infla.

50. A partir de l’expressió de la pressió osmòtica, la definició de molaritat i de massa molar, aïllem la massa molar:

albúm ina

so lut albúm ina

disso lució d isso lució d isso lució

(a lbúm ina)(a lbúm ina)

m

n m R TMM R T R T R T M

V V V

Expressem la pressió osmòtica en atmosferes:

14 m m de H g 1 atm

760 m m de H g

0 , 018 atm

Substituint les dades que tenim i operant:

albúm ina

disso lució

atm L50 g 0 , 082 25 273 K

m ol K(a lbúm ina)1 L 0 , 018 atm

m R TM

V4 g

6, 63 10m ol

60


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 60 26/10/2016 14:49:17


3 Dissolucions

64

51. La diferència entre una dissolució i una dispersió col·loïdal està en funció de la mida de les partícules del component minoritari de la mescla.

La mida d’una partícula d’una dispersió col·loïdal es troba entre 1-100 nm.

La mida d’una partícula d’una dissolució és < 1 nm.

52. Les partícules sòlides de fum i de pols són les responsables de la dispersió (reflexió i refracció) del raig de llum làser i la seva trajectòria es fa visible. Si aquestes no hi fossin no hi hauria cap partícula per desviar el raig i,per tant, aquest no es podria observar.

Ampliació

53. Tenint en compte les concentracions de cada element, expressem el volum de cada element:

200 m g de sod i1 L

50 , 5 m g de sod i 4 L

2 m g de fluor

1 L

0 , 4 m g de fluor 5 L

800 m g de ca lci

1 L

9 , 2 m g de ca lci 87 L

Per aconseguir la QDR de cada un d’aquests elements hauríem de prendre: 4 L en el cas del sodi, 5 L en el cas del fluor i 87 L en el cas del calci.

54. A partir de l’expressió de la molaritat:


dissolució

0 , 8 M 0 , 25 L 0,2 m ol de CuSOn

M n M VV

El sulfat de coure (II) pentahidratat té la fórmula següent: CuSO4·5H2O

Aleshores, per tenir 1 mol de sulfat de coure (II) necessitem 1 mol de sulfat de coure (II) pentahidratat, que és la substància que tenim per preparar la dissolució:

M 4 2

4

(CuSO ·5 H O) 63, 55 32, 06 16 , 00 4 5 1, 008 2 16 , 00 249 , 69 g/m ol

0,2 m ol de CuSO

4 2

4

249 , 69 g de CuSO ·5 H O

1 m ol de CuSO 4 249, 95 g de CuSO ·5H O

55. Calculem la concentració de la sal:

M 2

2

(CaCl ) 40 , 08 35, 45 2 110 , 98 g / m ol

20 g de CaCl

2

2

1 m ol de CaCl

110 , 98 g de CaCl

nM

V

2

solut

d isso lució

0 , 180 m ol de CaCl

0,180 m ol m ol0,72 0 , 72 M

0,25 L L

Per l’estequiometria, calculem la concentració de cadascun dels seus ions:

M

22

2

CaCl Ca 2 Cl

m ol de CaCl(C l ) 0 , 72

2

2 m ol de C l

L 1 m ol de CaCl

M22

m ol1, 44

L

m ol de CaCl(Ca ) 0 , 72

1, 44 M

2

2

1 m ol de Ca

L 1 m ol de CaCl

m ol

0 , 72L

0, 72 M


3 Dissolucions

63

Amb la dada de la densitat, calculem la massa de cada substància:

m d Vm

d m d VV

glicerina glicerina glicerina

g1,26

m L

30 m L

m d Vaigua aigua aigua

37 , 8 g

g1

m L

70 m L 70 g

Amb la massa molar de la glicerina i l’aigua, calculem el nombre de mols de cada substància:

M(C3H8O3) 12,00 · 3 1,008 · 8 16,00 · 3 92,064 g/mol

3 8 337,8 g de C H O3 8 3

1 m ol

92, 064 g de C H O 3 8 30 , 41058 m ol de C H O

M(H2O) 1,008 · 2 16,00 18,016 g/mol

270 g de H O2

1 m ol

18 , 016 g de H O 23, 8854 m ol de H O

Aplicant la fórmula aïllada anteriorment:

s0

s d

0 , 41058 m ol1 355 m m de Hg 1

0 , 41058 m ol 3, 8854 m ol

np p

n n

321 m m de Hg

47. Apliquem l’expressió de la variació de la temperatura de congelació. Usant les definicions de molalitat i de massa molar, aïllem aquesta última:

s

sc

c d c d c

(g)

(so lut)

(kg) (kg)

m

T n T TMT K m m

K m K m K

s c s c

d d f

C kg17 g 5, 07

(g) (g) m ol(so lut)(kg) (kg) 0 , 150 kg 6 C ( 4 C)

m K m KM

m T m T T

g57, 46

m ol

48. Perquè el líquid que s’ingereix no desestabilitzi l’equilibri osmòtic.

49. L’interior del raïm és hipertònic respecte a l’aigua. Com que la pell del raïm és una membrana semipermeable, l’aigua passarà a través seu mentre que la pressió osmòtica dins del raïm no s’iguali amb la de fora. El resultat és que el raïm s’infla.

50. A partir de l’expressió de la pressió osmòtica, la definició de molaritat i de massa molar, aïllem la massa molar:

albúm ina

so lut albúm ina

disso lució d isso lució d isso lució

(a lbúm ina)(a lbúm ina)

m

n m R TMM R T R T R T M

V V V

Expressem la pressió osmòtica en atmosferes:

14 m m de H g 1 atm

760 m m de H g

0 , 018 atm

Substituint les dades que tenim i operant:

albúm ina

disso lució

atm L50 g 0 , 082 25 273 K

m ol K(a lbúm ina)1 L 0 , 018 atm

m R TM

V4 g

6, 63 10m ol

61


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 61 26/10/2016 14:49:18


3 Dissolucions

66

QUÍMICA A LA TEVA VIDA (pàgina 94)

Com es descriu en la figura, en el procés de depuració de l’aigua s’empren les tècniques següents:

● Filtració: per retenir les partícules més gruixudes que arrossega l’aigua. ● Precipitació: s’hi afegeixen substàncies químiques que fan que algunes partícules menors precipitin al fons. ● Decantació: mitjançant aquesta tècnica els sediments que acompanyen l’aigua es dipositen en el fons.

En el punt 3 i en el punt 7.

Perquè aquesta aigua no és potable. S’ha de potabilitzar primer en una planta de tractament d’aigua potable (ETAP) perquè sigui apta per al consum.

Segons els resultats d’aquesta anàlisi inicial, el tractament d’aigua pot necessitar processos més o menys exhaustius, com, per exemple, afegir-hi més o menys quantitat de clor i substàncies desinfectants.

No, és aigua que conté a més altres substàncies: clor, desinfectants, etc.

Es tracta d’una mesura per inculcar la importància de no malgastar aigua. Hem de ser conscients que l’aigua potable és un recurs limitat, cal actuar-hi en conseqüència i adoptar les mesures d’estalvi que puguem. Per tant, pot ser una mesura encertada.

D’altra banda, les empreses subministradores d’aigua no cobren per l’aigua, sinó pel subministrament i el manteniment de les conduccions, tant de connexió com dels desguassos. L’aigua és un bé essencial que no té preu. D’aquesta manera, cal entendre que es penalitza el consum excessiu d’aigua d’una manera indirecta, per utilitzar més la canalització de l’aigua.

Els alumnes i les alumnes han d’entrar a Internet i buscar la planta de tractament d’aigua potable (ETAP) que tracta l’aigua que arriba a la seva localitat. Cal buscar informació sobre d’on capta l’aigua, els diferents processos que engloba el tractament, etc. En la majoria dels casos, es pot consultar la pàgina web de l’ETAP corresponent, així com el tractament d’aigües residuals.


3 Dissolucions

65

56. D’acord amb l’estequiometria dels compostos, la dissolució que és 2 M en CaCl2 és 4 M en Cl. La dissolució que és 1,5 M en NaCl és 1,5 M en ions Cl.

Calculem els mols d’ions clorur que hi ha en cadascuna de les dissolucions que barregem:

● En la dissolució de CaCl2, la quantitat d’ió clorur és:


dissolució

4 M 0 , 1 L 0,4 m ol de Cln

M n M VV

● En la dissolució de NaCl, la quantitat d’ió clorur és:


dissolució

1, 5 M 0 , 15 L 0,225 m ol de Cln

M n M VV

Per tant, la concentració dels ions clorur en la dissolució resultant serà:

solut

dissolució

(0,4 0,225) m ol m ol2,5

(0,1 0,15) L L

nM

V2, 5 M

57. Cal determinar la pressió osmòtica de les dues dissolucions. Si són isotòniques, no hi haurà trànsit de molècules de dissolvent a través de la membrana semipermeable; però si no és així, passarà dissolvent des de la dissolució hipotònica a la hipertònica fins que s’igualin les pressions.

Les dues dissolucions estaran a la mateixa temperatura. Per obtenir un resultat numèric comparable, suposem que és 20 C.

La pressió osmòtica es calcula amb l’expressió següent:

M R T

Calculem la massa molar de la sacarosa i, amb ella, la molaritat de la dissolució:

12 22 11(C H O ) 12, 00 12 1, 008 22 16, 00 11 342,176 g/m olM

nM

Vs

D

50 g

g342, 176

m olm ol 0 , 292 0,5 L L

La pressió osmòtica en el compartiment de sacarosa serà:

m ol0 , 292

L

atm L0 , 082

m ol K(20 273) K 7, 0 atm


6 12 6(C H O ) 12, 00 6 1, 008 12 16, 00 6 180, 096 g/m olM

nM

Vs

D

50 g

g180,096

m olm ol 0 , 555 0,5 L L

La pressió osmòtica en el compartiment de glucosa serà:

m ol0 , 555

L

atm L0 , 082

m ol K(20 273) K 13, 3 atm

Passarà dissolvent (aigua) de la dissolució amb menys pressió osmòtica (sacarosa) a la de més pressió osmòtica (glucosa) perquè s’igualin les dues pressions. El nivell de líquid en el compartiment de la dissolució de glucosa estarà més elevat.

62


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 62 26/10/2016 14:49:19


3 Dissolucions

66

QUÍMICA A LA TEVA VIDA (pàgina 94)

Com es descriu en la figura, en el procés de depuració de l’aigua s’empren les tècniques següents:

● Filtració: per retenir les partícules més gruixudes que arrossega l’aigua. ● Precipitació: s’hi afegeixen substàncies químiques que fan que algunes partícules menors precipitin al fons. ● Decantació: mitjançant aquesta tècnica els sediments que acompanyen l’aigua es dipositen en el fons.

En el punt 3 i en el punt 7.

Perquè aquesta aigua no és potable. S’ha de potabilitzar primer en una planta de tractament d’aigua potable (ETAP) perquè sigui apta per al consum.

Segons els resultats d’aquesta anàlisi inicial, el tractament d’aigua pot necessitar processos més o menys exhaustius, com, per exemple, afegir-hi més o menys quantitat de clor i substàncies desinfectants.

No, és aigua que conté a més altres substàncies: clor, desinfectants, etc.

Es tracta d’una mesura per inculcar la importància de no malgastar aigua. Hem de ser conscients que l’aigua potable és un recurs limitat, cal actuar-hi en conseqüència i adoptar les mesures d’estalvi que puguem. Per tant, pot ser una mesura encertada.

D’altra banda, les empreses subministradores d’aigua no cobren per l’aigua, sinó pel subministrament i el manteniment de les conduccions, tant de connexió com dels desguassos. L’aigua és un bé essencial que no té preu. D’aquesta manera, cal entendre que es penalitza el consum excessiu d’aigua d’una manera indirecta, per utilitzar més la canalització de l’aigua.

Els alumnes i les alumnes han d’entrar a Internet i buscar la planta de tractament d’aigua potable (ETAP) que tracta l’aigua que arriba a la seva localitat. Cal buscar informació sobre d’on capta l’aigua, els diferents processos que engloba el tractament, etc. En la majoria dels casos, es pot consultar la pàgina web de l’ETAP corresponent, així com el tractament d’aigües residuals.


3 Dissolucions

65

56. D’acord amb l’estequiometria dels compostos, la dissolució que és 2 M en CaCl2 és 4 M en Cl. La dissolució que és 1,5 M en NaCl és 1,5 M en ions Cl.

Calculem els mols d’ions clorur que hi ha en cadascuna de les dissolucions que barregem:

● En la dissolució de CaCl2, la quantitat d’ió clorur és:


dissolució

4 M 0 , 1 L 0,4 m ol de Cln

M n M VV

● En la dissolució de NaCl, la quantitat d’ió clorur és:


dissolució

1, 5 M 0 , 15 L 0,225 m ol de Cln

M n M VV

Per tant, la concentració dels ions clorur en la dissolució resultant serà:

solut

dissolució

(0,4 0,225) m ol m ol2,5

(0,1 0,15) L L

nM

V2, 5 M

57. Cal determinar la pressió osmòtica de les dues dissolucions. Si són isotòniques, no hi haurà trànsit de molècules de dissolvent a través de la membrana semipermeable; però si no és així, passarà dissolvent des de la dissolució hipotònica a la hipertònica fins que s’igualin les pressions.

Les dues dissolucions estaran a la mateixa temperatura. Per obtenir un resultat numèric comparable, suposem que és 20 C.

La pressió osmòtica es calcula amb l’expressió següent:

M R T

Calculem la massa molar de la sacarosa i, amb ella, la molaritat de la dissolució:

12 22 11(C H O ) 12, 00 12 1, 008 22 16, 00 11 342,176 g/m olM

nM

Vs

D

50 g

g342, 176

m olm ol 0 , 292 0,5 L L

La pressió osmòtica en el compartiment de sacarosa serà:

m ol0 , 292

L

atm L0 , 082

m ol K(20 273) K 7, 0 atm


6 12 6(C H O ) 12, 00 6 1, 008 12 16, 00 6 180, 096 g/m olM

nM

Vs

D

50 g

g180,096

m olm ol 0 , 555 0,5 L L

La pressió osmòtica en el compartiment de glucosa serà:

m ol0 , 555

L

atm L0 , 082

m ol K(20 273) K 13, 3 atm

Passarà dissolvent (aigua) de la dissolució amb menys pressió osmòtica (sacarosa) a la de més pressió osmòtica (glucosa) perquè s’igualin les dues pressions. El nivell de líquid en el compartiment de la dissolució de glucosa estarà més elevat.

63


ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 63 26/10/2016 14:49:19

ES0000000052241 790594_U03_58348.indd 64 26/10/2016 14:49:20

4

Reaccions químiques

ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 65 26/10/2016 14:48:39


4 Reaccions químiques

70

3. En ser un canvi d’estat, la calor es mesura com Q = m · L, on m és la massa i L és el calor latent de fusió.

La massa són 0,1 kg i la L = 334,4 kJ/kg

Q = 0,1 kg· 334,4 kJ/Kg = 33,44 kJ seria l’energia necessària per fondre el gel; per tant, la mateixa energia en negatiu serà la que alliberarà en congelar-se.

Q = -33,44 kJ

4. Joule va determinar l’equivalència entre Q i W de la següent manera:

W = 2·m·g·h

Q = m · ce · ∆T

Així, 2·m·g·h = m(H2O)·ce· ∆T, d'aquí veiem que:

m · g · h

o

2 e

2 · 0,35 C

(H O ) · T

m c

La temperatura final serà Tf = T0 + ∆T = 20 + 0,35 = 20,35 oC


5. Les molècules del gas han de tenir l’energia necessària perquè en xocar entre elles es trenquin els enllaços de les molècules d’oxigen i del gas butà. Un misto o una guspira elèctrica subministren aquesta energia mínima, que s’anomena energia d’activació.


6. Com més concentrat és l’àcid, més molècules de l’àcid hi ha per unitat de volum. Si l’àcid és fort, aquestes molècules estan totalment ionitzades. Això suposa més possibilitats que les partícules de l’àcid (molècules o ions) xoquin amb el Zn. Si el zinc està en forma de pols, la superfície de contacte entre el metall i l’àcid és molt més gran, i, per tant, el nombre d’àtoms de zinc que xoquen amb les partícules de l’àcid també és més gran.

7. Augmentar la concentració de l’àcid i polvoritzar el carbonat de calci.


8. a) 8 16 2 2 2C H ( ) O ( ) CO ( ) H O ( )l g g l12 8 8 Un mol d’octà líquid reacciona amb dotze mols d’oxigen gasós per donar vuit mols de diòxid de carboni gasós i vuit mols d’aigua líquida.

b) 3 2 2NH ( ) O ( ) NO ( ) H O ( )g g g g4 5 4 6

Quatre mols d’amoníac gasós reaccionen amb cinc mols d’oxigen gasós per donar quatre mols de monòxid de nitrogen gasós i sis mols d’aigua gasosa.

9. a) 3 2 4 4 422 N H H SO N H SO

b) 2 3 2Fe O 3 CO 2 Fe 3 CO

10. a) 3 2 3 2N aO H N aHCO N a CO H O b) 2CO C CO2



69


▪ En l’àmbit industrial i domèstic són molt importants les reaccions de combustió. En elles un combustible (ja sigui sòlid, líquid o gasós) entra en contacte amb oxigen i produeix diòxid de carboni i aigua. Vegem l’equació química que representa la combustió del butà:

4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O

En biologia és destacable la reacció de respiració cel·lular, mitjançant la qual la glucosa en contacte amb oxigen dóna lloc a diòxid de carboni i agua:

6 12 6 2 2 2C H O 6 O 6 CO 6 H O

▪ Sí, la matèria també sofreix canvis físics a banda de canvis químics. Per exemple, quan posem a bullir aigua en una cassola, veiem com es desprèn vapor d’aigua. En aquest cas no hi ha transformació d’unes substàncies en altres, tant el líquid com el vapor és aigua.

Un altre exemple és la dissolució de sucre en una tassa de cafè. Totes dues substàncies formen una dissolució, però no donen lloc a substàncies de naturalesa diferent quan entren en contacte.


1. Fem servir factors de conversió:

a) 2 m ol de Fe

236 , 022 10 àtom s

1 m ol de Fe 241, 204 10 àtom s

b) 25 m ol de H O

2326 , 022 10 m olècules de H O

21 m ol de H O

2

3 àtom s

1 m olècules de H O 249, 033 10 àtom s

c) En aquest cas, primer hem de calcular un dels factors de conversió que necessitem, la massa molar:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,08 g/mol

2 4196 g de H SO 2 41 m ol de H SO

2 498 , 08 g de H SO

232 4

2 4

6 , 022 10 m olècules de H SO

1 m ol de H SO 24

2 41, 203 10 m olècules de H SO


2 4

7 àtom s

1 m olècula de H SO 248, 424 10 àtom s


2. Tf = 0 oC + 273 = 273 K

T0 = 20 oC + 273 = 293 K

Q = m · Ce · ∆T = 0,1 Kg · 4.180 J·Kg-1· K-1 (- 20 K) = - 8.360 J = -8,36 kJ

∆T = Tf - T0 = 273 – 293 = -20 K

4Reaccions químiques

66

ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 66 26/10/2016 14:48:40



70

3. En ser un canvi d’estat, la calor es mesura com Q = m · L, on m és la massa i L és el calor latent de fusió.

La massa són 0,1 kg i la L = 334,4 kJ/kg

Q = 0,1 kg· 334,4 kJ/Kg = 33,44 kJ seria l’energia necessària per fondre el gel; per tant, la mateixa energia en negatiu serà la que alliberarà en congelar-se.

Q = -33,44 kJ

4. Joule va determinar l’equivalència entre Q i W de la següent manera:

W = 2·m·g·h

Q = m · ce · ∆T

Així, 2·m·g·h = m(H2O)·ce· ∆T, d'aquí veiem que:

m · g · h

o

2 e

2 · 0,35 C

(H O ) · T

m c

La temperatura final serà Tf = T0 + ∆T = 20 + 0,35 = 20,35 oC


5. Les molècules del gas han de tenir l’energia necessària perquè en xocar entre elles es trenquin els enllaços de les molècules d’oxigen i del gas butà. Un misto o una guspira elèctrica subministren aquesta energia mínima, que s’anomena energia d’activació.


6. Com més concentrat és l’àcid, més molècules de l’àcid hi ha per unitat de volum. Si l’àcid és fort, aquestes molècules estan totalment ionitzades. Això suposa més possibilitats que les partícules de l’àcid (molècules o ions) xoquin amb el Zn. Si el zinc està en forma de pols, la superfície de contacte entre el metall i l’àcid és molt més gran, i, per tant, el nombre d’àtoms de zinc que xoquen amb les partícules de l’àcid també és més gran.

7. Augmentar la concentració de l’àcid i polvoritzar el carbonat de calci.


8. a) 8 16 2 2 2C H ( ) O ( ) CO ( ) H O ( )l g g l12 8 8 Un mol d’octà líquid reacciona amb dotze mols d’oxigen gasós per donar vuit mols de diòxid de carboni gasós i vuit mols d’aigua líquida.

b) 3 2 2N H ( ) O ( ) NO ( ) H O ( )g g g g4 5 4 6

Quatre mols d’amoníac gasós reaccionen amb cinc mols d’oxigen gasós per donar quatre mols de monòxid de nitrogen gasós i sis mols d’aigua gasosa.

9. a) 3 2 4 4 422 N H H SO N H SO

b) 2 3 2Fe O 3 CO 2 Fe 3 CO

10. a) 3 2 3 2N aO H N aHCO N a CO H O b) 2CO C CO2



69


▪ En l’àmbit industrial i domèstic són molt importants les reaccions de combustió. En elles un combustible (ja sigui sòlid, líquid o gasós) entra en contacte amb oxigen i produeix diòxid de carboni i aigua. Vegem l’equació química que representa la combustió del butà:

4 10 2 2 22 C H 13 O 8 CO 10 H O

En biologia és destacable la reacció de respiració cel·lular, mitjançant la qual la glucosa en contacte amb oxigen dóna lloc a diòxid de carboni i agua:

6 12 6 2 2 2C H O 6 O 6 CO 6 H O

▪ Sí, la matèria també sofreix canvis físics a banda de canvis químics. Per exemple, quan posem a bullir aigua en una cassola, veiem com es desprèn vapor d’aigua. En aquest cas no hi ha transformació d’unes substàncies en altres, tant el líquid com el vapor és aigua.

Un altre exemple és la dissolució de sucre en una tassa de cafè. Totes dues substàncies formen una dissolució, però no donen lloc a substàncies de naturalesa diferent quan entren en contacte.


1. Fem servir factors de conversió:

a) 2 m ol de Fe

236 , 022 10 àtom s

1 m ol de Fe 241, 204 10 àtom s

b) 25 m ol de H O

2326 , 022 10 m olècules de H O

21 m ol de H O

2

3 àtom s

1 m olècules de H O 249, 033 10 àtom s

c) En aquest cas, primer hem de calcular un dels factors de conversió que necessitem, la massa molar:

M(H2SO4) 1,008 · 2 32,06 16,00 · 4 98,08 g/mol

2 4196 g de H SO 2 41 m ol de H SO

2 498 , 08 g de H SO

232 4

2 4

6 , 022 10 m olècules de H SO

1 m ol de H SO 24



2 4

7 àtom s

1 m olècula de H SO 248, 424 10 àtom s


2. Tf = 0 oC + 273 = 273 K

T0 = 20 oC + 273 = 293 K

Q = m · Ce · ∆T = 0,1 Kg · 4.180 J·Kg-1· K-1 (- 20 K) = - 8.360 J = -8,36 kJ

∆T = Tf - T0 = 273 – 293 = -20 K

67


ES0000000052241 790594_U04_58344.indd 67 26/10/2016 14:48:41

Documents

Dissolucions La concentració en massa de cafè serà Determinem el percentatge en massa de sucre en el licor: ... PRACTICA (pàgina 67) 1. A partir de l’expressió de la densitat