Solucionari: EXERCICIS DE LA TRAMESA DE PROBLEMES_Q2_B2_1


Activitats

1. (5 punts) 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). 

Preparem una solució d'àcid acetilsalicílic en aigua de concentració 3, 32 g · L-1
El pH de la solució és 2,65 a la temperatura de 25ºC.


Dades: Masses moleculars relatives: H = 1,0; O = 16,0; C = 12,0 

a) (1 punt) Escriviu la reacció de dissociació de l'àcid acetilsalicílic 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 acetilsalicílic en aigua és la següent:


                   C8H7O2COOH        +     H2O        ↔           C8H7O2COO-                   +             H3O+ 

                      Àcid                             Base                 Base conjugada          Àcid conjugat


b) (1 punt) 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 -2,65  = 2,2387 · 10-3 mol· L-1


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

Concentració inicial d'àcid acetilsalicílic = 3,32 g · L-1

Concentració inicial d'àcid acetilsalicílic = 3,32 g · L-1  x ( 1 mol d'àcid/180 g d'àcid) = 0,0184 M



Reacció de dissociació
      reacció                C8H7O2COOH      +      H2O      ↔        C8H7O2COO-      +     H3O+    
inicial 0,0184
equilibri 0,0184 - X X X


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)  (1 punt) Calculeu el valor de la constant d'acidesa de l'àcid acetilsalicílic.

Ka espai igual espai fracció numerador claudàtor esquerre C subíndex 8 normal H subíndex 7 normal O subíndex 2 COO elevat a menys claudàtor dret espai per espai claudàtor esquerre normal H subíndex 3 normal O elevat a més claudàtor dret entre denominador espai claudàtor esquerre normal C subíndex 8 normal H subíndex 7 normal O subíndex 2 COOH claudàtor dret fi fracció espai igual fracció numerador 2 coma 2387 per espai 10 elevat a menys 3 fi elevat espai per 2 coma 2387 per espai 10 elevat a menys 3 fi elevat entre denominador 0 coma 016 fi fracció espai igual espai 3 coma 1 espai per espai 10 elevat a menys 4 fi elevat

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

d) (2 punts) Quina hauria de ser la concentració d’una solució d’àcid clorhídric perquè tingués el mateix pH que la solució d’àcid acetilsalicílic anterior?
L'àcid clorhídric és un àcid fort, i per tant, la seva reacció amb aigua està totalment desplaçada cap a la dreta (formació d'ions oxoni):

                    HCl   +     H2O    →       H3O+ + Cl -

Inicial           c
Final            ---                                    c          c



Si es vol tenir el mateix pH que la solució anterior d'àcid fòrmic, la concentració d'ions oxoni ha de ser: pH =2,65

 [ H3O+ ]  = 10 -pH  =  10 -2,65  = 2,2387 · 10-3 mol· L-1

Per aconseguir aquesta concentració d'ions oxoni la concentració inicial d'una solució de HCl ha de ser la mateixa.
Concentració de HCl = c= 2,2387 · 10-3 mol· L-1

Sol.: b) [H3O+] = [ C8H7O2COO-  ]  = 2,2387 · 10-3 mol·L-1; [ C8H7O2COOH  ] = 0,016 mols/L; c) Ka = 3,1 · 10-4;d) c = 2,2387 · 10-3 mol· L-1

2. ( 5 punts)

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 (Kb = 4,6·10-10 ). 

Es demana:

a) (1 punt) 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) (1,5 punts) Calculeu les concentracions de les espècies presents en l’equilibri.


Reacció de dissociació
        reacció          C6H5-NH2         +  H2O      ↔      C6H5-NH3+      +    OH-        
concentració inicial    0,1 
- -
concentració que reacciona -X X X
concentració a l'equilibri 0,1 - X X X


K normal b espai igual espai fracció numerador claudàtor esquerre normal C subíndex 6 normal H subíndex 5 menys NH subíndex 3 elevat a més claudàtor dret espai per espai claudàtor esquerre OH elevat a menys claudàtor dret entre denominador espai claudàtor esquerre normal C subíndex 6 normal H subíndex 5 menys NH subíndex 2 claudàtor dret per espai claudàtor esquerre normal H subíndex 2 normal O claudàtor dret fi fracció espai igual fracció numerador normal X espai per espai normal X entre denominador 0 coma 1 menys normal X fi fracció espai igual espai 4 coma 6 espai per espai 10 elevat a menys 10 fi elevat espai fracció numerador normal X espai per espai normal X entre denominador 0 coma 1 menys normal x fi fracció espai igual espai 4 coma 6 espai per espai 10 elevat a menys 10 fi elevat normal X espai igual espai 6 coma 8 espai per espai 10 elevat a menys 6 fi elevat espai mols dividit per normal L

[ 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) (1 punt) 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) (1,5 punts)   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


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!


Darrera modificació: dimecres, 23 d’octubre 2019, 11:00