solucionari tema 5 - IES Can QUÍMICA 2 05 53 j Unitat 5. Reaccions de transferència de protons Activitats…

  • Published on
    29-Sep-2018

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 53QUMICA 2 05

    j Unitat 5. Reaccions

    de transferncia de protons

    Activitats

    1. Fes una taula comparativa de les propietats dels cids i de les bases segons la teoria dArrhenius i posan exemples.

    cid Base

    En dissoluci aquosa, es disso-

    cia en ions hidrogen H1 i en

    lani respectiu.

    En dissoluci aquosa, es

    dissocia en ions hidrxid

    OH2 i en el cati respectiu.

    Es representa per mitj de HA. Es representa per mitj de

    BOH.

    T gust agre. T gust amarg.

    T poder dissolvent. T poder desgreixador.

    2. Com podem formular lamonac de manera que sigui justi-"cable classi"car-lo com a base segons Arrhenius?

    Antigament es formulava de la manera segent:

    NH4OH f NH41 1 OH2

    Fins i tot es comercialitzava amb aquest nom.

    3. Per qu perden la corrosivitat els cids en posar-se en con-tacte amb els lcalis?

    Perqu es produeix una reacci de neutralitzaci.

    4. Indica quines de les espcies qumiques segents poden actuar tpicament com a cid o base de Brnsted i Lowry. Indica quins sn els seus cids o bases conjugats respectius.

    a) HClO4

    cid. Base conjugada: ClO42.

    b) CH3NH2

    Base. cid conjugat: CH3NH31.

    c) Br2

    Base. cid conjugat: HBr.

    d) PO432

    Base. cid conjugat: HPO422.

    e) CH3CH3COOH

    cid. Base conjugada: CH3CH3COO2.

    f) HNO3

    cid. Base conjugada: NO32.

    5. Indica els parells cid-base conjugats de la reacci que es produeix entre lcid actic i lhidrxid de sodi:

    CH3COOH(aq) 1 NaOH(aq) f CH3COONa(aq) 1 H2O(l)

    Li acetat, CH3COO2, s la base conjugada de lcid actic. Li sodi, Na1, s lcid conjugat de lhidrxid de sodi.

    6. Qu vol dir que el concepte dcid o base s relatiu?

    Un cid s tota substncia que t tendncia a cedir un prot, per segons la teoria de Brnsted i Lowry tamb dependr de la tendncia a acceptar el prot de la substncia amb la qual reaccioni com a base. Per tant, una substncia pot tenir ca-rcter molt cid davant duna substncia i davant duna altra substncia pot modi)car el seu carcter.

    7. Justi"ca si tota base de Brnsted i Lowry s tamb base dArrhenius. I a linrevs?

    El concepte de base de Brnsted i Lowry s ms ampli que el dArrhenius, i linclou. Qualsevol base dArrhenius s base de Brnsted i Lowry, perqu els ions OH2 que cedeix la base sn els que accepten protons. No totes les bases de Brnsted i Lowry sn bases dArrhenius.

    8. Si lcid sulfric fos un cid fort en les dues dissocia cions, troba la concentraci dions hidrogen que tindria una disso-luci 0,3 mol?dm23 daquest cid.

    H2SO4 1 2 H2O [ SO422 1 2 H3O1

    CI 0,3 M

    CR 0,3 M 0,3 M 2 ? 0,3 M

    CF 0,3 M 0,6 M

    La concentraci dions hidrogen seria 0,6 mol?dm23.

    9. Lcid 2-[4-(2-metilpropil)fenil]propanoic es coneix amb el nom dibuprofn. Aquest compost t carac terstiques anti-in;amatries i sutilitza per combatre el dolor i els estats febrils. s un cid feble amb una constant dacidesa de 6,3 ? 1026.

    Troba la concentraci dions hidrogen duna dissoluci 0,2 mol?dm23 daquest cid.

    C13H18O2 1 H2O [ C13H17O22 1 H3O1

    CI 0,2 M

    CR x x x

    CF 0,2 2 x x x

    Escrivim lexpressi de la constant dacidesa:

    [C13H17O22] [H3O1] x2 x2

    Ka 5 5 . 5 6,3 ? 1026 [C13H18O2] 0,2 2 x 0,2

    Com que el valor de la constant dequilibri s molt baix, vol dir que lequilibri est molt desplaat cap als reactius; per tant, el valor de x ,, 0,2 i podem aproximar:

    x2 5 0,2 ? 6,3 ? 1026 5 1,26 ? 1026

    x 5 1,12 ? 1023

  • 54 SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE LALUMNE05

    Per tant, la concentraci dions hidroni s:

    [H3O1] 5 1,12 ? 1023 M

    10. Lhidrxid de magnesi s una base. A causa de les seves pro-pietats laxants s utilitzat com a frmac.

    Determina la concentraci dions hidrxid duna dissoluci 0,15 mol?dm23 daquest compost suposant que es dissocia totalment.

    Mg(OH)2 f Mg21 1 2 OH2

    CI 0,15 M

    CR 0,15 M 0,15 M 2 ? 0,15 M

    CF 0,15 M 0,3 M

    La concentraci dions hidrxid s 0,3 M.

    11. El 23 de maig del 2008 al port de Barcelona es va produir una fuita de dimetilamina, lquid in"amable i gas verins emprat en la sntesi de productes qumics agrcoles com a fungicida i per a lelaboraci de productes farmacutics, detergents i sabons. La dimeti lamina t carcter bsic feble, amb una constant de basicitat Kb 5 5,4 ? 1024. Determina la concentraci dions hidroni duna dissoluci 0,25 mol?dm23 daquesta substncia.

    (CH3)2NH 1 H2O [ (CH3)2NH21 1 OH2

    CI 0,25 M

    CR x x x

    CF 0,25 2 x x x

    Escrivim lexpressi de la constant de basicitat:

    [(CH3)2NH21] [OH2] x2

    Kb 5 5 5 5,4 ? 1024

    [(CH3)2NH] 0,25 2 x

    x2 1 5,4 ? 1024 x 2 1,35 ? 1024 5 0

    x 5 0,0114

    Els resultats de lequaci sn x 5 0,0114 i x 5 20,0119. Com que el resultat negatiu qumicament no t sentit, noms consi-derem el positiu. Per tant:

    [H3O1] [OH2] 5 10214

    10214 10214[H3O

    1] 5 5 5 8,77 ? 10213 [OH2] 0,0114

    La concentraci dions hidroni s 8,77 ? 10213 M.

    12. Raona si s possible una dissoluci duna base amb una concentraci dions hidroni nul.la.

    No s possible, perqu sempre sha de complir:

    [H3O1] [OH2] 5 10214

    13. Lcid bromhdric s una substncia corrosiva que pot cau-sar irritacions greus en contacte amb la pell, les mucoses, els pulmons i els ulls. Com que s un cid fort el trobem totalment dissociat. Determina la concentraci dions H3O1 i OH2 si afegim 0,04 mol HBr a 500 mL daigua. Suposa que el volum no varia.

    Calculem la concentraci dcid bromhdric:

    0,04 mol HBr[HBr] 5 5 0,08 M

    0,5 dm3

    Com que lcid bromhdric s un cid fort, es dissocia totalment:

    HBr 1 H2O f Br2 1 H3O

    1

    CI 0,08

    CF 0,08 0,08

    Tenint en compte la dissociaci de laigua:

    H2O [ OH2 1 H3O

    1

    La presncia dions hidroni H3O1, que provenen de la dissocia-

    ci de lcid, altera lequilibri dionitzaci de laigua desplaant- lo cap als reactius. Aix, les concentracions dels ions queden:

    [H3O1] 5 x 1 0,08 M < 0,08 M

    [OH2] 5 x M

    Com que sha de complir:

    [H3O1] [OH2] 5 10214

    10214 10214[OH2] 5 5 5 1,25 ? 10213 M

    [H3O1] 0,08

    14. Les constants dacidesa dels cids clric i benzoic sn 0,011 i 6,6 ? 1025, respectivament. Escriu les reaccions de dissocia-ci dels cids i les reaccions de les seves bases conjugades amb laigua i calcula la constant de basicitat corresponent.

    La dissociaci de lcid clric s:

    HClO3 1 H2O [ ClO32 1 H3O

    1

    La reacci de li clorat (base conjugada) s:

    ClO32 1 H2O [ HClO3 1 OH

    2

    La seva constant de basicitat s:

    Ka ? Kb 5 10214

    10214 10214Kb 5 5 5 9,09 ? 10

    213

    Ka 0,011

    La dissociaci de lcid benzoic s:

    C6H5COOH 1 H2O [ C6H5COO2 1 H3O

    1

    Li benzoat (base conjugada) reacciona segons:

    C6H5COO2 1 H2O [ C6H5COOH 1 OH

    2

    La seva constant de basicitat s:

    Ka ? Kb 5 10214

    10214 10214Kb 5 5 5 1,52 ? 10

    210

    Ka 6,6 ? 1025

    15. El 1886 es cre la Coca-Cola, una de les begudes ms consu-mides arreu del mn. Es va dissenyar com a medicament, concretament com a digestiu, per desprs sha convertit en un refresc. Un dels ingredients daquesta beguda s lcid fosfric. Si considerem aquest cid com lnic responsable de lacidesa de la beguda (pH 5 2,5), determina la concen-traci dcid fosfric si noms considerem la primera disso-ciaci.

    Dades: Ka (H3PO4) 5 7,5 ? 1023

  • 55QUMICA 2 05

    Si el pH s 2,5, signica que [H3O1] 5 3,16 ? 1023 M.

    Escrivim lequaci de la primera dissociaci de lcid fosfric:

    H3PO4 1 H2O [ H2PO42 1 H3O

    1

    CI c

    CR x x x

    CF c 2 x x x

    Sabem que x 5 [H3O1] 5 3,16 ? 1023 M. Escrivim lexpressi de

    la constant dacidesa:

    [H2PO42] [H3O1] x2 (3,16 ? 1023)2

    Ka 5 5 5 5 7,5 ? 1023

    [H3PO4] c 2 x c 2 3,16 ? 1023

    7,5 ? 1023 c 5 3,369 ? 1025

    c 5 4,5 ? 1023 M

    Cal preparar cid fosfric de concentraci 4,5 ? 1023 M.

    16. Lcid srbic s el nom com de lcid 2,4-hexadienoic, cid orgnic de carcter feble que s emprat en la indstria ali-mentria com a additiu, ja que s eca contra els fongs i llevats. Sempra com a additiu per exemple en iogurts, pas-tissos, pizzes, llimonades i altres. Determina el pH duna dissoluci d1,12 g dcid dissolt en 250 mL daigua.

    Dades: Ka (C6H8O2) 5 1,7 ? 1025

    Calculem la concentraci de lcid srbic:

    1,12 g C6H8O2 1 mol C6H8O2[C6H8O2] 5 ? 5 0,04 M

    0,25 dm3 112 g C6H8O2

    La reacci de dissociaci de lcid srbic s:

    C6H8O2 1 H2O [ C6H7O22 1 H3O

    1

    CI 0,04

    CR x x x

    CF 0,04 2 x x x

    Escrivim lexpressi de la constant dacidesa:

    [C6H7O22] [H3O1] x2 x2

    Ka 5 5 5 5 1,7 ? 1025

    [C6H8O2] 0,04 2 x 0,04

    x2 5 6,8 ? 1027

    x 5 8,25 ? 1024 M

    KaCom que , 1024 podem aproximar (0,04 2 x) < 0,04. c

    Finalment:

    pH 5 2log [H3O1] 5 2log 8,25 ? 1024 5 3,08

    17. La piridina pura s una substncia nociva per a la salut; en canvi, combinada, forma part dels compostos orgnics dels ssers vius com ara el NAD, de les bases pirimidniques dels cids nucleics com ara la timina, la citosina i luracil. La seva frmula s C5H5N i presenta un carcter bsic feble (Kb (C5H5N) 5 1,7 ? 1029). Calcula el grau de dissociaci duna dissoluci 0,17 mol ? dm23 de piridina i el seu pH.

    La reacci de dissociaci de la piridina s la segent:

    C5H5N 1 H2O [ C5H6N1 1 OH2

    CI 0,17

    CR c a c a c a

    CF c (1 2 a) c a c a

    Escrivim lexpressi de la constant de basicitat de la piridina:

    [C5H6N1] [OH2] c a2

    Kb 5 5 . c a2 5 1,7 ? 1029

    [C5H5N] 1 2 a

    0,17 a2 5 1,7 ? 1029

    a 5 1024

    KbCom que , 1024 podem aproximar (1 2 a) < 1. c

    El grau de dissociaci de