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 espace égal à espace numérateur de la fraction crochet gauche C indice 8 simple H indice 7 simple O indice 2 COO puissance moins crochet droit espace fois espace crochet gauche simple H indice 3 simple O puissance plus crochet droit au-dessus du dénominateur espace crochet gauche simple C indice 8 simple H indice 7 simple O indice 2 COOH crochet droit fin de la fraction espace égal à numérateur de la fraction 2 virgule 2387 fois espace 10 puissance moins 3 fin de l'exposant espace fois 2 virgule 2387 fois espace 10 puissance moins 3 fin de l'exposant au-dessus du dénominateur 0 virgule 016 fin de la fraction espace égal à espace 3 virgule 1 espace fois espace 10 puissance moins 4 fin de l'exposant

(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 simple b espace égal à espace numérateur de la fraction crochet gauche simple C indice 6 simple H indice 5 moins NH indice 3 puissance plus crochet droit espace fois espace crochet gauche OH puissance moins crochet droit au-dessus du dénominateur espace crochet gauche simple C indice 6 simple H indice 5 moins NH indice 2 crochet droit fois espace crochet gauche simple H indice 2 simple O crochet droit fin de la fraction espace égal à numérateur de la fraction simple X espace fois espace simple X au-dessus du dénominateur 0 virgule 1 moins simple X fin de la fraction espace égal à espace 4 virgule 6 espace fois espace 10 puissance moins 10 fin de l'exposant espace numérateur de la fraction simple X espace fois espace simple X au-dessus du dénominateur 0 virgule 1 moins simple x fin de la fraction espace égal à espace 4 virgule 6 espace fois espace 10 puissance moins 10 fin de l'exposant simple X espace égal à espace 6 virgule 8 espace fois espace 10 puissance moins 6 fin de l'exposant espace mols divisé par simple 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!


Modifié le: mercredi 23 octobre 2019, 11:00