Posa't a prova amb els problemes d'equilibris químics iònics (I)

Exercicis

1. El principi actiu de l'aspirina, l'àcid acetilsalicílic (C₈H₇O₂COOH),  és un àcid feble i monopròtic, ja que en la fórmula química té un únic grup àcid (-COOH). 

sabem que, a l'equilibri:

[ H₃O⁺ ]  = 2,2387 · 10^-3 mol· L^-1 = [ C₈H₇O₂COO^-  ] 

[ H₃O⁺ ]  = X

per tant:

2,2387 · 10^-3 = X

[ C₈H₇O₂COOH  ] = 0,0184 - X = 0,0184 - 2,2387 · 10^-3 mols/L = 0,016

c) Calculeu el valor de la constant d'acidesa de l'àcid acetilsalicílic.

(Recordeu que les constants d'equilibri Kp i Kc s'expressen sense unitats)

2. En la fabricació del poliuretà, de pintures sintètiques i d'estabilitzadors per a la indústria del cautxú, dels herbicides, vernissos i explosius, entre altres, s'utilitza l'anilina (C₆H₅-NH₂).

Aquesta subtstància, coneguda també com a fenilamina o aminobenzè, és un compost orgànic líquid, d'una olor característica, que en solució aquosa es comporta com una base feble.

 Es disposa d'una solució d’anilina 0,1 M (K_b = 4,6·10^-10 ). 

Es demana: 

a)Expliqueu raonadament perquè l'anilina és una base, segons el model de Brönsted-Lowry. 

                          C₆H₅-NH₂   +  H₂O     ↔   C₆H₅-NH₃⁺        +    OH^- 

                                Base           Àcid            Àcid conjugat      Base conjugada 
          

L'anilina és una base, segons Brönsted-Lowry perquè és una substància que pot acceptar protons.

b)Calculeu les concentracions de les espècies presents en l’equilibri.

[ C₆H₅-NH₃⁺]     =  [OH^-] = 6,8 · 10^-6  mols/L

[ C₆H₅-NH₂ ] = 0,1 - X = 0,1 -  6,8 · 10^-6   = 0,099 mols/L 

c)Calculeu el pH i pOH de la solució.  Justifiqueu, a partir d'algun d'aquests valors que l'anilina és una base.

pOH = -log X = - log [ 6,8 · 10^-6  ] = 5,16

pH = 14 -pOH = 8,83

L'anilina és una base perquè el pH > 7.

d)Abans de treballar amb anilina, cal llegir els pictogrames de perillositat de la seva etiqueta. 

Feu una investigació i indiqueu tres pictogrames de perillositat que molt probablement es troben indicats en una ampolla d'anilina i, a partir d'ells, expliqueu quines precaucions hauríem de prendre en cas de treballar amb anilina.

1- Toxicitat aguda

2- Corrosiu

3- Perillós per aspiració

4-Perillós per al medi ambient

3.Es prepara una solució aquosa d’àcid fòrmic, HCOOH, barrejant 4,60 g d’aquest àcid amb aigua en un vas de precipitats. Després, la solució es transvasa quantitativament a un matràs aforat de 500 mL i s’enrasa amb aigua. Es mesura experimentalment el pH de la solució a 25 °C i s’obté un valor de 2,22.

sabem que, a l'equilibri:

[ H₃O⁺ ]  = 6,026 · 10^-3 mol· L^-1 = [H₃O⁺] 

[ H₃O⁺ ]  = X/0,5 

per tant:

6,026 · 10^-3 = X/0,5 

X = 3,013 · 10^-3 mols/L

[HCOOH] = (0,1 -X)/0,5 = (0,1 - 3,013 · 10^-3 )/0,5 = 0,1940 mols/L

c)Calculeu el valor de la constant d'acidesa de l'àcid fòrmic.

(Recordeu que les constants d'equilibri Kp i Kc s'expressen sense unitats)

 Es disposa d'una solució d’anilina 0,1 M (K_b = 4,6·10^-10 ). 

Es demana: 

a) Expliqueu raonadament perquè l'anilina és una base, segons el model de Brönsted-Lowry. 

                          C₆H₅-NH₂   +  H₂O     ↔   C₆H₅-NH₃⁺        +    OH^- 

                                Base           Àcid            Àcid conjugat      Base conjugada 
          

b) Calculeu les concentracions de les espècies presents en l’equilibri.

[ C₆H₅-NH₃⁺]     =  [OH^-] = 6,8 · 10^-6  mols/L

[ C₆H₅-NH₂ ] = 0,1 - X = 0,1 -  6,8 · 10^-6   = 0,099 mols/L 

c) Calculeu el pH i pOH de la solució.

pOH = -log X = - log [ 6,8 · 10^-6  ] = 5,16

pH = 14 -pOH = 8,83

d) Dels pictogrames  de perillositat, indiqueu-ne tres que creieu que es troben en una ampolla d'anilina. Expliqueu de quins perills ens alerten.

1- Toxicitat aguda

2- Corrosiu

3- Perillós per aspiració

4-Perillós per al medi ambient

Sol.: b)[OH^-] = [C₆H₅-NH₃⁺] = 6,8 · 10^-6 mol·L^-1 _; [C₆H₅-NH₂] = 0,099 mol·L^-1 ; c) pH = 8,83;   pOH = 5,16

Ànims!

5. L'àcid làctic, CH₃-CHOH-COOH, és un àcid feble monopròtid. 

Es prepara una solució dissolent 2,25 g d'àcid làctic en aigua fins a completar 0,5 dm³ de solució i es mesura el pH de la solució, que és: pH = 2,59.

Es demana:

a) Escriviu la reacció de dissociació de l'àcid làctic en aigua i indiqueu quines de les espècies que intervenen en la reacció, tant reactius com productes, actuen d’àcid i quines de base. 

La reacció de dissociació de l'àcid làctic en aigua és la següent:

                   CH₃-CHOH-COOH   +  H₂O     ↔   CH₃-CHOH-COO^-        +     H₃O⁺ 

                                  Àcid                  Base            Base conjugada           Àcid conjugat

b) Calculeu les concentracions de les espècies presents en l’equilibri.

A partir de la dada del pH, podem calcular la concentració de l'ió H₃O⁺ a l'equilibri.

   [ H₃O⁺ ]  = 10 ^-pH  =  10 ^-2,59  = 2,57 · 10^-3 mol· L^-1

i tenint present el nombre de mols inicials d'àcid làctic i l'equilibri de dissociació de l'àcid làctic:

grams àcid = 2,25 g

M àcid = 90 g/mol

n = 2,25/ 90 = 0,025 mols

sabem que, a l'equilibri:

[ H₃O⁺ ]  = 2,57 · 10^-3 mol· L^-1 = [H₃O⁺] 

[ H₃O⁺ ]  = X/0,5 

per tant:

2,57 · 10^-3 = X/0,5 

X = 1,29 · 10^-3 mols/L

[CH₃-CHOH-COOH] = (0,025 -X)/0,5 = (0,025 - 1,29 · 10^-3 )/0,5 = 0,0474 mols/L

c)  Calculeu el valor de la constant d'acidesa de l'àcid làctic.

d) Calculeu el grau de dissociació de les molècules d'àcid làctic expressat en %.

6. L'anilina (C₆H₅-NH₂), coneguda com a fenilamina o aminobenzè, és un compost orgànic líquid, d'una olor característica, que en solució aquosa es comporta com una base feble.

 Es disposa d'una solució d’anilina 0,1 M (K_b = 4,6·10^-10 ). 

Es demana: 

a) Expliqueu raonadament perquè l'anilina és una base, segons el model de Brönsted-Lowry. 

                          C₆H₅-NH₂   +  H₂O     ↔   C₆H₅-NH₃⁺        +    OH^- 

                                Base           Àcid            Àcid conjugat      Base conjugada 
          

b) Calculeu les concentracions de les espècies presents en l’equilibri.

[ C₆H₅-NH₃⁺]     =  [OH^-] = 6,8 · 10^-6  mols/L

[ C₆H₅-NH₂ ] = 0,1 - X = 0,1 -  6,8 · 10^-6   = 0,099 mols/L 

c)Calculeu el pH i pOH de la solució.

pOH = -log X = - log [ 6,8 · 10^-6  ] = 5,16

pH = 14 -pOH = 8,83

d) Dels pictogrames  de perillositat, indiqueu-ne tres que creieu que es troben en una ampolla d'anilina. Expliqueu de quins perills ens alerten.

1- Toxicitat aguda

2- Corrosiu

3- Perillós per aspiració

4-Perillós per al medi ambient