Hidrólisis de sales.

Disolvemos nitrato amónico en agua:
a) escribir la disociación de la sal.
b)estudiar las posibles interacciones con los iones presentes en el agua.
c)la disolución resultante será ácida o básica.

d) Si disolvemos 100 g de nitrato en 30 L de agua, averiguar el pH si Kb del amoniaco es 1,79.10-5.

Disolvemos 20 g de  ácido acético puro  (ka = 1,75. 10-5) y  40g de acetato sódico en agua (se disuelve completamente) en 5 L de agua
a)Escribir la disociación de cada sustancia indicando los sentidos del equilibrio.
b) ¿Qué concentración aproximada de cada sustancia tenemos en el equilibrio?
c) ¿Qué sucede si agregamos una sustancia un poco ácida a la mezcla anterior?
d) ¿Qué sucede si agragamos una sustancia un poco básica a la anterior?

Examen

1. a) La energía de activación de la siguiente reacción es 134 kJ:

CO (g) + NO2 (g)  CO2 (g) + NO (g) H = - 340 kJ

Cuando se utiliza un catalizador la energía de activación se reduce a 104 kJ. Haz un diagrama energético de la reacción en ambos casos, explicando el efecto de la adición del catalizador e

H para la reacción catalizada. El mismo

Energía de activación de la reacción inversa  474

Ejemplos de catalizadores pueden ser los que tienen los coches para eliminar gases nocivos, el efecto antioxidante de la vitamina C, todos los catalizadores (enzimas) biológicos.

2. A 25 °C el producto de solubilidad del yodato de bario es 6’5·10-10. Calcula:

a) La solubilidad de la sal expresada en g/L.

b) La concentración molar de los iones IO3 ¯ y Ba2+ en una disolución saturada de la sal.

DATOS: Masas atómicas (u): O = 16’0 ; I = 126’9 ; Ba = 137’3

Reacción de disolución del yodato   Ba(IO₃)₂↔ Ba⁺² + 2 IO₃^-

Si llamamos a s los mol/L que se disuelven          s            2s

Utilizando la constante del equilibrio (el producto de solubilidad)  6’5·10^-10 = s . (2s)² = 4s³

Despejando s= 0,00055 mol/L

En gramos  0,00055 . 487,1= 0,27 g/L

La cocentración en moles del ión Ba⁺² será la misma 0,00055 mol/L y la del ión iodato será el doble. 0,0011 mol/L

3. Considérese el siguiente sistema en equilibrio:

2 NO (g) ⇄ N2 (g) + O2 (g) Hº = - 182 kJ

Justifica la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a)      La constante de equilibrio, Kc, aumenta al añadir NO. FALSO

La constante del equilibrio solo depende de la temperatura. Si aumentamos el NO, la reacción lo consume pero la constante es la misma.

b)      Kc aumenta con la temperatura. FALSO

La reacción es exotérmica. Al aumentar la temperatura tiende a disminuirla progresando hacia la izquierda. La constante del equilibrio disminuye. (disminuye el denominador)

c)       Una disminución de temperatura favorece la formación de N2(g) y O2(g). VERDAD

La reacción es exotérmica. Al disminuir la temperatura tiende a aumentarla progresando hacia la derecha y aumentan los productos.

d)      Si se aumenta la presión total del sistema se favorece la obtención de NO. FALSOI

Al aumentar la presión la reacción intenta que disminuya pero no puede hacerlo ya que tenemos los mismos moles. El Equilibrio no se desplaza.

4. En un matraz de 5 litros se introducen inicialmente 0’2 moles de hidrógeno y 0’2 moles de yodo. Se calienta a 500 °C alcanzándose el equilibrio siguiente:

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) , con una constante Kc = 52

0,2          0,2           0         reaccionan x de hidrógeno

0,2-x    0,2-x             2x

a)      ¿Cuáles son las concentraciones de las tres sustancias en el equilibrio?

Aplico la Kc

          52 = (2x/5)² / ((0,2-x)/5)²

Saco la raíz cuadrada

7,2 = 2x /(0,2-x)      1,44- 7,2x = 2x    1,44=9,2x     x=0,157 moles reaccionan.

Concentraciones  de hidrógeno y iodo    (0,2-0,157)/5= 0,0086 mol/L

Concentración de IH       2.0,157/5 = o,o63 mol/L

b)      ¿Cuál es la presión parcial de HI en el equilibrio? ¿Cuánto vale Kp?

IH Ley de los gases: p.V=nRT  p=0,063. 0,082 . 773 = 3,98 atm

I₂ y H₂     p.V=nRT   p= 0,0086 . 0,082 . 773 = 0,55 atm

Kp = 3,98²/(o,55)² =  52

DATO: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1

Y el problema de Aitor:

1.       Cuando se calienta el pentacloruro de fósforo se disocia según:

 PCl₅(g)  ↔  PCl₃(g) + Cl₂(g)

0,01                   0           0        reacciona x

0,01-x              x            x         

A 250ºC, la constante Kc es igual a  209. Un recipiente de 1 L, que contiene inicialmente 0’01 mol de PCl₅ se calienta hasta 250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio, calcula:

209 = x² / 0,01-x       2,09 – 209x = x²      x=0,00999952

a)      El grado de disociación del PCl₅ en las condiciones señaladas.

Si de 0,01 reaccionan 0,00999952

De 100                       x= 99,9952%

b) Las concentraciones de todas las especies químicas presentes en el equilibrio.

c) La constante de equilibrio Kp (con sus unidades)

 presión de PCl₅(g)    p.V = nRT      p= (0,01-0,00999952) 0,082 . 523 = 0,000020 atm

presiones de PCl₃(g) y Cl₂(g) p.V=nRT   p= 0,00999952 . 0,082. 523 = 0,43 atm

Kp = 0,43²/0,00002 = 9245 atm

 Datos: R = 0’082 atm·L·/K.mol

2.  En un matraz de 1,5 litros en el que se hizo el vacío se introducen 0,08 moles de N₂O₄, calentándose a 35ºC. Parte del N₂O₄ se disocia en NO₂. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 2,27 atm.

Calcula: a) el grado de disociación, b) la presión parcial de dióxido de nitrógeno en equilibrio, c) el valor de K_c

N₂O₄, ↔ 2 NO2,

0,08             0      reaccionan x y quedan

0,08-x        2 x

La presión de cada uno será p.V=nRT   

N₂O₄,   p= (0,08-x).0,082. 308 /1,5 = 16,8 (0,08-x)

NO₂  p= (2x).0,082. 308 /1,5 = 16,8 (2x)   sumando las dos presiones debe dar 2,27 atm

 16,8 (0,08-x) + 16,8 2(x)   = 2,27     1,34 + 33x = 2,27    x=0,028 moles reaccionan

Si de 0,08 reaccionan 0,028

De 100    ………………       x        x=2,8/0,08 = 35% es el grado de disociación.

La presión del dióxido de nitrógeno será : NO₂  p= (2x).0,082. 308 /1,5 =16,8 (2x) = 0,91 atm

La constante del equilibrio será:

Kc= (2x)² / (0,08-x) = 0,044

Ácidos y bases (I)

Apuntes

Soluciones

problemas con soluciones

mas problemas con solución




1. Una disolución de ácido sulfúrico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una riqueza del 20 % en peso. a) Calcule su concentración expresada en moles/litro y en gramos/litro. b) Calcule la concentración de protones.  c)calcule la concentración de protones de una disolución preparada diluyendo mil veces la anterior.  Calcule el pH de esta última disolución. Ö

1.- a) Aplicando la teoría de Brönsted-Lowry, explique razonadamente, utilizando las ecuaciones químicas necesarias, si las siguientes especies químicas se comportan como ácidos o como bases: NH₃,        CH₃-COOH, CN^-, HCO₃^- . b) Señale en cada caso la base o el ácido conjugado. (Cuestión Selectividad. Zaragoza. Junio 1997). ⌦

3.- Indica cuales son las bases conjugadas de los ácidos así como los equilibrios entre la forma ácida y la básica: H₃O⁺, HNO₂, HCN. ⌦ 

para mañana selectividad equilibrio

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cuestión D  problema 1.1


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Cuestión B, Problema 1

Química por ordenador para convertir el dióxido de carbono en metanol

Un equipo internacional diseña y ensaya un catalizador que facilita y abarata la producción del potencial combustible que, además, se utiliza en la industria de plásticos, pinturas y pegamentos

EL PAÍS Madrid 4 MAR 2014 - 19:36 CET4

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Cada año se producen en el mundo 65 millones de toneladas métricas de metanol, que se utiliza en la fabricación de pinturas, polímeros, pegamentos y disolventes. Además es un combustible potencialmente apto para el transporte, aunque no tan extendido como el etanol. Ahora, un equipo científico internacional ha descubierto un nuevo catalizador que convierte hidrógeno y dióxido de carbono en metanol con menos subproductos que el proceso convencional de fabricación y es potencialmente más limpio y más barato. “Imagínese que pudiera sintetizar metanol utilizando hidrógeno de fuentes renovables (descomponiendo el agua con luz solar, por ejemplo) y dióxido de carbono capturado en las plantas energéticas y otras instalaciones industriales”, comenta Jens Norskov, profesor de ingeniería química de la Universidad de Stanford (EE UU) y uno de los autores del descubrimiento. “También podríamos hacer otros alcoholes, como etanol o propanol que, a diferencia del metanol, se puede añadir ya directamente a la gasolina”, añade.

Los investigadores han dado con el nuevo catalizador, un compuesto de níquel y galio, no por el método tradicional de experimentación en laboratorio, sino que han recurrido al diseño químico por ordenador que permite obtener resultados de compuestos basándose enteramente en cálculos computacionales. Luego, eso sí, han comprobado sus resultados con los clásicos experimentos. Publican los resultados enNature Chemistry.

“El metanol se produce en grandes fábricas a muy altas presiones utilizando hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono de gas natural”, explica el líder de la investigación, Félix Studt, de Laboratorio Nacional de Aceleradores de Stanford (SLAC). “Nosotros estamos buscando materiales que puedan hacer metanol a partir de fuentes limpias a bajas presiones y creando bajas cantidades de monóxido de carbono”. Se trata, en última instancia, de desarrollar todo un proceso industrial a gran escala que no sea contaminante y que resulte neutro de carbono utilizando hidrógeno limpio, señalan los autores en un comunicado de Stanford.

El catalizador utilizado en el proceso habitual de fabricación está hecho de cobre, cinc y aluminio, en un proceso que exige altas presiones. Studt y sus colegas empezaron por estudiar a fondo este catalizador y el proceso, y una vez que lo entendieron a nivel molecular, empezaron a buscar un nuevo catalizador capaz de sintetizar metanol a bajas presiones y utilizando solo hidrógeno y dióxido de carbono. A partir de este punto de la investigación recurrieron al diseño computerizado de materiales. Pudieron así comparar el catalizador de cobre, zinc y aluminio con miles de otros materiales de una gran base de datos de Stanford. El compuesto de níquel-galio resultó ser el candidato más prometedor por sus propiedades.

El paso siguiente era probar lo en laboratorio el nuevo catalizador y para ello, los estadounidenses recurrieron al equipo de Ib Chorkendorff, de laUniversidad Técnica de Dinamarca. Primero sintetizaron el compuesto de níquel y galio en un catalizador sólido y luego comprobaron que efectivamente podía producir metanol a presión ambiente, confirmando que el ordenador había ayudado a hacer la elección correcta. A alta temperatura, el níquel galio produce más metanol que el catalizador convencional de cobre, cinc y aluminio, señalan los expertos de Stanford, y considerablemente menos derivados de monóxido de carbono. Además, añade Chorkendorff, el níquel-galio es un sólido muy estable.

Studt y sus colegas advierten que todavía tienen que mejorar y adaptar el proceso para su aplicación industrial, pero destacan que, de entrada, el níquel es relativamente abundante y que el galio, aunque es más costoso, se utiliza ampliamente en la industria electrónica, lo que sugiere que su uso puede ser idóneo y eficaz en la producción del metanol.