Solucionari-equilibri

40 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
j Unitat 4. Equilibri químic
Activitats
1. A la revista Investigación y Ciencia del mes de juliol de
2008 es va publicar un article sobre la perillositat de l’addicció
al tabac entre els adolescents. En relació amb aquest
problema, el monòxid de carboni alliberat per la combustió
del tabac entra en competició amb l’oxigen per tal d’unir-se
a l’hemoglobina. Aquesta reacció d’equilibri és:
Quina és la seva K c ?
CO (g) 1 Hb-O 2 Hb-CO (g) 1 O 2(g)
Dades: O 2(g) /CO (g) 5 4 000; Hb-CO (g) /Hb-O 2 5 0,05
[Hb-CO] [O 2 ]
K c 5 ——————— 5 0,05 ? 4 000 5 200
[Hb-O 2 ] [CO]
2. La normativa d’etiquetatge dels productes de consum alimentari
estableix que en el cas del vinagre cal indicar la
proporció d’àcid acètic que conté. Es disposa de 50 g d’un
vinagre del qual no coneixem el contingut d’àcid, que reacciona
amb 0,18 g d’alcohol etílic del 96 % en massa. Si
s’obtenen 0,32384 g d’acetat d’etil i sabem que la constant
d’equilibri és 4, quin és el percentatge d’àcid acètic en
aquest vinagre?
Primer, calculem les quantitats inicials:
96 g CH 3 CH 2 OH
0,18 g alcohol 96 % ? ———————— 5 0,1728 g CH 3 CH 2 OH
100 g alcohol 96 %
0,1728 g
n (CH 3 CH 2 OH) 5 ————— 5 3,76 ? 10 23 mol
46 g/mol
0,32384 g
n (CH 3 COOC 2 H 5 ) 5 —————— 5 3,68 ? 10 23 mol
88 g/mol
Escrivim la reacció d’equilibri:
CH 3 COOH 1 CH 3 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH 3 1 H 2 O
x 3,76 ? 10 23
C 0
— —————— 0 0
V
V
3,68 ? 10 23 3,68 ? 10 23 3,68 ? 10 23 3,68 ? 10 23
C r
—————— —————— —————— ——————
V V V V
x 2 3,68 ? 10 23 3,76 ? 10 23 2 3,68 ? 10 23 3,68 ? 10 23
C e
———————— —————————————— ——————
V V V
3,68 ? 10
——————
23
V
Escrivim l’expressió de la constant d’equilibri:
[CH 3 COOCH 2 CH 3 ] [H 2 O]
K c 5 ———————————— 5 4
[CH 3 COOH] [CH 3 CH 2 OH]
Hi substituïm les concentracions de les espècies en equilibri:
3,68 ? 10 23 3,68 ? 10
3 —————— 43 —————— 23
V
V
4
K c 5 ———————————————————————— 5 4
x 2 3,68 ? 10 23 3,76 ? 10 23 2 3,68 ? 10
3 ———————— 43 ————————————— 23
V
V
4
Com podem observar, els volums desapareixen i podem reescriure
l’expressió de la manera següent:
(3,68 ? 10 23 ) (3,68 ? 10 23 )
K c 5 —————————————————————— 5 4
(x 2 3,68 ? 10 23 ) (3,76 ? 10 23 2 3,68 ? 10 23 )
I obtenim que x 5 0,046 mol CH 3 COOH.
Ara ja podem calcular el percentatge d’àcid acètic en el vinagre
comercial del problema:
60 g CH 3 COOH
0,046 mol CH 3 COOH ?———————— 5 2,76 g CH 3 COOH
1 mol CH 3 COOH
2,76 g CH 3 COOH
% CH 3 COOH 5 ————————— ? 100 5 5,52 %
50 g vinagre
3. Un dels accidents domèstics més habituals és la intoxicació
provocada per la barreja de lleixiu amb salfumant. La reacció
produeix clor, que és tòxic. Aquesta reacció està descrita
per l’equació d’equilibri següent:
HClO 1 HCl Cl 2 1 H 2 O
Cap a on està desplaçat l’equilibri?
Dades: [HClO] 5 0,2 M; [HCl] 5 0,5 M; [Cl 2 ] 5 1 M;
[H 2 O] 5 2 M; K 25 °C 5 3,125
Per a aquesta reacció:
[Cl 2 ] [H 2 O] (1 M) (2 M)
Q c 5 ——————— 5 ——————— 5 20
[HClO] [HCl] (0,2 M) (0,5 M)
K c 5 3,125 i Q c 5 20; per tant, Q c . K c , la qual cosa ens indica
que la concentració de productes és molt superior a la de reactius
i que en aquest moment la concentració dels productes
està per sobre de la concentració que tindran en l’equilibri. Per
tant, el sentit de la reacció és cap a la formació de reactius.
4. El brom es dissocia segons la reacció:
Br 2(g) 2 Br (g)
A una temperatura determinada, les pressions parcials del
Br 2(g) i del Br (g) són, respectivament, 0,08 atm i 0,05 atm.
Troba el valor de K p .
L’expressió matemàtica de K p és la següent:
p 2 Br
K p 5 ——
pBr2
Si substituïm en l’expressió de K p :
p 2 Br
(0,05 atm)2
K p 5 —— 5 —————— 5 0,03125 atm
p Br2 (0,08 atm)

QUÍMICA 2 04
41
5. En una recerca es fan diferents proves amb l’esquema de
reacció següent:
A (g) 1 2 B (g) C (g) 1 D (g)
En un recipient de 30 L es posen 2 mol de A i 2 mol de B.
Quan s’assoleix l’equilibri, la temperatura és de 30 °C i la
pressió total, de 3 atm. Calcula la K p del procés.
Escrivim la reacció d’equilibri:
A (g) 1 2 B (g) C (g) 1 D (g)
n 0 2 2 0 0
n r x 2 x x x
n e 2 2 x 2 2 2 x x x
Per tant, els mols totals en l’equilibri es calculen segons l’expressió
algèbrica següent:
n total 5 (2 2 x) 1 (2 2 2 x) 1 2 x 5 4 2 x
L’enunciat ens dóna el valor de la pressió total en l’equilibri;
per tant, podem calcular el nombre de mols totals en l’equilibri
a partir de l’equació d’estat dels gasos ideals:
p V
p V 5 n total R T n total 5 ——
R T
3 atm ? 30 dm 3
n total 5 ———————————————— 5 3,62 mol
0,082 atm?dm 3 /(K?mol)? 303 K
Substituïm en l’expressió algebraica anterior:
3,62 5 4 2 x
x 5 0,38 mol
Ara ja hem calculat totes les dades necessàries per obtenir el
valor de les pressions parcials de cada gas en l’equilibri:
2 2 x 1,62
p A 5 x A ? p total 5 ———— ? 3 atm 5 ——— ? 3 atm 5 1,34 atm
4 2 x 3,62
2 2 2 x 1,24
p B 5 x B ? p total 5 ———— ? 3 atm 5 ——— ? 3 atm 5 1,03 atm
4 2 x 3,62
x 0,38
p C 5 x C ? p total 5 ———— ? 3 atm 5 ——— ? 3 atm 5 0,315 atm
4 2 x 3,62
x 0,38
p D 5 x D ? p total 5 ———— ? 3 atm 5 ——— ? 3 atm 5 0,315 atm
4 2 x 3,62
Si substituïm els valors de les pressions en l’expressió de la
constant K p , en trobem el valor:
p C ? p D (0,315 atm) 2
K p 5 ———— 5 ————————————
2
5 0,0698 atm 21
p A ? p B
(1,34 atm) ?(1,03 atm) 2
6. Les molècules de brom es dissocien seguint la reacció
d’equilibri següent:
Br 2(g) 2 Br (g)
El brom està dissociat un 27 % a 1 400 K. Si la pressió total
és 0,1 atm, troba K p i K c .
En aquest cas, a 5 0,27. Escrivim la reacció d’equilibri:
Br 2(g) 2 Br (g)
C 0 1 0
C r 0,27 2 ? 0,27
C e 1 2 0,27 2 ? 0,27
El nombre de mols totals en l’equilibri és:
n total 5 1 2 0,27 1 2 ? 0,27 5 1,27
Calculem les pressions parcials:
2 ? 0,27
p Br 5 x Br ? p total 5 ———— ? 0,1 atm 5 0,0425 atm
1,27
1 2 0,27
p Br2 5 x Br2 ? p total 5 ————— ? 0,1 atm 5 0,0575 atm
1,27
Apliquem l’expressió de K p :
p 2 Br
K p 5 ——
pBr2
I substituint per les pressions en l’equilibri, trobem el valor de K p :
(0,0425 atm) 2
K p 5 ———————— 5 0,0314 atm
0,0575 atm
Ara podem trobar el valor de K c aplicant l’expressió que relaciona
K p i K c :
K c 5 K p (R T) 21
K c 5 0,0314 atm ? (0,082 atm?L/(K?mol) ? 1 400 K) 21
K c 5 2,735 ? 10 24 M
7. La reacció de conversió del monòxid de carboni en diòxid de
carboni a 1 000 ºC és:
CO (g) 1 H 2 O (g) CO 2(g) 1 H 2(g)
Si volem eliminar CO per mitjà de la pressió, cal augmentarla
o disminuir-la?
En aquest cas, la pressió no afecta l’equilibri, ja que el nombre
de mols de gas és igual en els reactius i en els productes. Per
tant, no podem modificar l’equilibri amb la pressió.
8. Dins una ampolla de cava es produeix la reacció d’e qui libri
següent:
CO 2(g) 1 H 2 O (l) H 2 CO 3(aq)
Com explicaries el que succeeix en obrir l’ampolla?
En obrir l’ampolla de cava, disminueix la pressió a l’interior i,
per tant, l’equilibri es desplaça per tal de contrarestar aquest
efecte, és a dir, reacciona de manera que el nombre de mols
gasosos augmenti, o sigui cap a la formació de reactius, cosa
que fa que s’alliberi el gas del líquid.
9. Representeu gràficament l’evolució de la reacció següent:
N 2(g) 1 H 2(g) NH 3(g)

42 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
Inicialment hi ha [N 2(g) ] 5 2 M i [H 2(g) ] 5 2 M
[NH 3(g) ] 5 0M
a) Si en l’equilibri s’augmenta la [NH 3(g) ], cap a on es desplaça
la reacció? Representeu-ho gràficament.
En arribar a l’equilibri augmenta la concentració d’amoniac i
per tant l’equilibri es desplaça cap a l’esquerra (reactius),
baixa la concentració d’amoníac i pugen les de nitrogen i
hidrogen.
b) Si en l’equilibri s’augmenta la [H 2(g) ], cap a on es desplaça
la reacció? Representeu-ho gràficament.
En arribar a l’equilibri augmenta la concentració d’hidrogen
i per tant l’equilibri es desplaça cap a la dreta (productes),
augmenta la concentració d’amoníac i baixen les de nitrogen
i hidrogen.
10. En la reacció de formació de l’etilè en condicions estàndards
(25 ºC i 1 atm), DG° 5 168,12 kJ/mol. Calcula el valor de
la constant d’equilibri en aquestes condicions.
Escrivim la reacció d’equilibri:
2 C (s) 1 2 H 2(g) C 2 H 4(g)
D’acord amb l’expressió:
DG° 5 2R T ln K
Aïllem la constant d’equilibri:
DG°
ln K 5 2——
R T
L’energia lliure de Gibbs s’expressa en joules; així, doncs,
R 5 8,314 J/(K?mol).
68 120 J/mol
ln K 5 2————————————
8,314 J/(K?mol) ? 298 K
Per tant:
K 5 1,15 ? 10 212
11. En una piscifactoria de salmons han d’augmentar la proporció
d’oxigen dissolt en l’aigua segons l’equilibri següent:
O 2(g) O 2(aq)
Quines condicions afavoriran l’augment de la presència de
O 2(aq) ?
Es tracta d’estudiar les condicions que fan que la reacció d’equilibri
es desplaci cap a la dreta. Els factors que, en modificar-se,
afecten l’equilibri són els següents:
Concentració de reactius: si aconseguim augmentar la quantitat
de O 2(g) , l’equilibri es desplaçarà cap a la formació de O 2(aq) .
Pressió: si s’augmenta la pressió de la mescla gasosa, l’equilibri
es desplaçarà cap al sentit en què es redueixi el nombre total
de mols de gasos (en aquest cas, cap a la formació de productes)
i s’afavorirà la formació de O 2(aq) .
Temperatura: es tracta d’un procés exotèrmic, DH° r
, 0. Ho
podem assegurar, ja que l’entropia és desfavorable, el sistema
augmenta d’ordre. Per tant, si es treballa a temperatures baixes,
s’afavoreix la formació de O 2(aq) .
Anàlisi global: una anàlisi global i pràctica ens indica que
treballar amb aigües a temperatures baixes és la metodologia
econòmicament més rendible.
Activitats finals
1. Escriu l’expressió de la constant d’equilibri de les reaccions
següents i indica en quin sentit es desplaça l’equilibri.
a) C 2 H 4(g) 1 HCl (g) C 2 H 5 Cl (g)
K 25 °C 5 3,29·10 4
[C 2 H 5 Cl]
K c 5 ——————— 5 3,29 ? 10 4
[C 2 H 4 ] [HCl]
Està desplaçada cap als productes.
b) C 4 H 10(g) C 2 H 6(g) 1 C 2 H 4(g)
K 25 °C 5 1,12·10 29
[C 2 H 6 ][C 2 H 4 ]
K c 5 ——————— 5 1,12 ? 10 29
[C 4 H 10 ]
Està desplaçada cap als reactius.
c) CH 2 5CH 2(g) 1 H 2 O (g) CH 3 CH 2 OH (g)
K 25 °C 5 23,1
[CH 3 CH 2 OH]
K c 5 ————————— 5 23,1
[CH 2}CH 2 ][H 2 O]
Està desplaçada cap als productes.
2. En la reacció entre l’àcid hipoclorós i l’àcid clorhídric s’allibera
clor. Si tenim una dissolució 2 M d’hipoclorit i una
dissolució 1 M d’àcid clorhídric, quina serà la concentració
del clor en l’equilibri, suposant que tot queda dissolt?
HClO 1 HCl Cl 2 1 H 2 O K 25 °C 5 3,125
HClO 1 HCl Cl 2 1 H 2 O
C inicial 2 M 1 M — —
C que reacciona x x x x
C equilibri 2 2 x 1 2 x x x
Escrivim l’expressió de la constant d’equilibri:
[Cl 2 ][H 2 O]
K c 5 ——————— 5 3,125
[HClO][HCl]
x 2
K c 5 ————————— 5 3,125
(2 2 x) (1 2 x)
2,125 x 2 2 9,375 x 1 6,25 5 0
x 5 0,82 M
3. En escalfar el HI, es descompon segons la reacció:
2 HI (g) I 2(g) 1 H 2(g)

QUÍMICA 2 04
43
A 448 °C un recipient tancat conté 0,38 mol de I 2 , 0,081 mol
de H 2 i 1,24 mol de HI en equilibri. En un altre recipient de
2 L de capacitat es posen 0,1 mol de H 2 , 0,1 mol de I 2
i 0,2 mol de HI i es tanca fins a assolir la temperatura de
448 °C. Calcula les concentracions dels gasos en l’equilibri.
Escrivim la reacció d’equilibri i calculem el valor de K c :
2 HI (g) I 2(g) 1 H 2(g)
[I 2 ][H 2 ] (0,38)(0,081)
K c 5 ————— 5 ——————— 5 0,02
[HI] 2 (1,24) 2
Calculem el valor de Q c per saber en quin sentit evolucionarà
l’equilibri:
0,1 0,1
1 —— 2
21 —— 2
2
1 —— 2 2
Q c 5 ———————— 5 0,25
0,2
2
Com que Q c . K c , la reacció d’equilibri es desplaça cap a la
formació de reactius.
2 HI (g) I 2(g) 1 H 2(g)
C inicial 0,1 M 0,05 M 0,05 M
C que reacciona 2 x x x
C equilibri 0,1 1 2 x 0,05 2 x 0,05 2 x
[I 2 ] [H 2 ] (0,05 2 x) 2
K c 5 ————— 5 ——————— 5 0,02
[HI] 2 (0,1 1 2 x) 2
0,92 x 2 2 0,108 x 1 2,3 ? 10 23 5 0
r x 1 5 0,089
w
qx 2 5 0,028
La primera solució no és vàlida, ja que no té sentit químic. Per
tant, les concentracions en equilibri són:
[HI] 5 0,1 1 2 x 5 0,156 M
[I 2 ] 5 0,05 2 x 5 0,022 M
[H 2 ] 5 0,05 2 x 5 0,022 M
4. Digues si les afirmacions següents són certes o falses:
a) Un valor negatiu de la constant d’equilibri significa que
l’equilibri està desplaçat cap a la formació de reactius.
Falsa. La constant d’equilibri no pot tenir valor negatiu.
b) Com que la temperatura no és present en l’expressió de
la constant d’equilibri, no hi influeix.
Falsa. La constant d’equilibri depèn de la temperatura i té
un valor determinat per a cada temperatura.
c) Les condicions d’equilibri varien segons si considerem
la reacció directa o la inversa.
Falsa. Les condicions d’equilibri són úniques i independents
de com s’hagi assolit l’equilibri.
d) Els catalitzadors augmenten la constant d’equi libri.
Falsa. Els catalitzadors no influeixen en el valor de la constant
d’equilibri.
e) L’equilibri és una situació d’estancament.
Falsa. L’equilibri és dinàmic.
5. A 1000 °C la constant d’equilibri de la reacció entre el monòxid
de carboni i l’aigua gasosa per formar diòxid de carboni
i hidrogen val 0,62. Un recipient tancat conté inicialment
0,01 mol CO, 0,50 mol H 2 O, 0,30 mol CO 2 i 0,10 mol
H 2 . El sistema s’escalfa fins a 1 000 °C. Calcula la quantitat
de cada espècie química present en l’equilibri.
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K c :
CO (g) 1 H 2 O (g) CO 2(g) 1 H 2(g)
[CO 2 ][H 2 ]
K c 5 —————— 5 0,62
[CO][H 2 O]
Calculem el valor de Q c per saber en quin sentit evolucionarà
l’equilibri:
(0,30)(0,10)
Q c 5 ——————— 5 6
(0,01)(0,50)
Com que Q c . K c , la reacció d’equilibri es desplaça cap a la
formació de reactius.
CO (g) 1 H 2 O (g)
CO 2(g) 1 H 2(g)
0,01 0,50 0,30 0,10
C inicial ——— ——— ——— ———
V V V V
C que reacciona x x x x
0,01 1 x 0,50 1 x 0,30 2 x 0,10 2 x
C equilibri ———— ———— ———— ————
V V V V
0,30 2 x 0,10 2 x
1 ————— V
21 ————— V
2
K c 5 —————————————— 5 0,62
0,01 1 x 0,50 1 x
1 ————— V
21 ————— V
2
0,38 x 2 2 0,7162 x 1 0,0269 5 0
r x 1 5 1,8464
w
qx 2 5 0,0383
La primera solució no és vàlida, ja que no té sentit químic. Per
tant, els mols de cada espècie en l’equilibri són:
0,01 1 x 5 0,0483 mol CO
0,50 1 x 5 0,5383 mol H 2 O
0,30 2 x 5 0,2617 mol CO 2
0,10 2 x 5 0,0617 mol H 2
6. Per a una constant d’equilibri qualsevol, cap a quin sentit
es desplaçarà l’equilibri si la concentració dels productes
supera la concentració d’aquests productes en l’equilibri i

44 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
la de reactants és inferior a les seves concentracions en
l’equilibri?
L’equilibri es desplaçarà cap a la formació de reactius, ja que
tindrem un valor de Q c . K c ; aleshores, per assolir l’equilibri
han de reaccionar els productes per obtenir més reactius.
7. Quina diferència hi ha entre Q c i K c ?
Q c no és una constant i en la seva expressió no hi figuren les
concentracions en l’equilibri.
8. Quan coincideixen els valors de les constants d’equilibri K c
i K p ?
Quan no hi ha increment en el nombre de mols gasosos d’una
reacció, és a dir, quan el nombre de mols gasosos de reactius és
igual al nombre de mols gasosos de productes.
9. En reaccionar el diòxid de sofre amb el diòxid de nitrogen,
s’obté triòxid de sofre i monòxid de nitrogen. Un recipient
d’1 L conté en equilibri 0,8 mol SO 2 , 0,1 mol NO 2 , 0,6 mol
SO 3 i 0,4 mol NO. Calcula els mols de NO que cal afegir al
recipient perquè la concentració de NO 2 sigui de 0,3 mol?L 21 ,
si la temperatura es manté constant. Tots els compostos són
gasos.
Escrivim la reacció d’equilibri i calculem el valor de K c :
SO 2(g) 1 NO 2(g) SO 3(g) 1 NO (g)
[SO 3 ][NO] (0,6)(0,4)
K c 5 —————— 5 —————— 5 3
[SO 2 ][NO] (0,8)(0,1)
Tot seguit escrivim la situació que ens descriu el problema:
SO 2(g) 1 NO 2(g) SO 3(g) 1 NO (g)
C inicial 0,8 0,1 0,6 0,4 1 y
C que reacciona x x 5 0,2 x x
C equilibri 1 0,3 0,4 0,2 1 y
[SO 3 ] [NO] (0,4) (0,2 1 y)
K c 5 —————— 5 ———————— 5 3
[SO 2 ] [NO] (1) (0,3)
Resolent l’equació resultant obtenim que y 5 2,05; per tant,
hem d’afegir 2,05 mol de monòxid de nitrogen.
10. Si coneixem les constants d’equilibri següents:
4 NH 3(g) 1 5 O 2(g) 4 NO (g) 1 6 H 2 O (g) K 1
2 NO (g) 1 O 2(g) 2 NO 2(g) K 2
calcula la constat d’equilibri de la reacció següent:
4 NH 3(g) 1 7 O 2(g) 4 NO 2(g) 1 6 H 2 O (g)
a) K 3 5 K 1 K 2 b) K 3 5 K 1 K 2
2
K 1 K 1
c) K 3 5 —— d) K 3 5 ——
2 K 2 K 2
2
e) K 3 5 K 1 2 K 2 f) K 3 5 3 K 1 K 2
Combinem les equacions de manera que obtinguem l’equació de
la reacció de la qual hem d’esbrinar la constant d’equilibri:
4 NH 3(g) 1 5 O 2(g) 4 NO (g) 1 6 H 2 O (g) K 1
[2 NO (g) 1 O 2(g) 2 NO 2(g) ]? 2 K9 _________________________________________ 2
4 NH 3(g) 1 7 O 2(g) 4 NO 2(g) 1 6 H 2 O (g) K 3
[NO 2 ] 2 [NO 2 ] 4
K 2 5 ——————; K9 2 5 ——————
[NO] 2 [O 2 ] [NO] 4 [O 2 ] 2
És a dir, K9 2 5 K 2 2 i, per tant, K 3 5 K 1 K 2 2 i la resposta correcta
és la b).
11. Per sintetitzar un compost orgànic AD es necessita elevar la
temperatura fins a 300 °C. Una vegada assolit l’equi libri,
la mescla té 3 atm de pressió. Si la fracció molar del compost
AD és 0,2 i la de la substància D és 0,57, determina el
valor de K p si la reacció és la següent:
A 1 D AD
Escrivim l’expressió de K p :
p AD
K p 5 ————
p A ? p D
Calculem el valor de la fracció molar de A:
x A 5 1 2 0,2 2 0,57 5 0,23
Calculem les pressions parcials:
p A 5 x A ? p total 5 0,23 ? 3 atm 5 0,69 atm
p D 5 x D ? p total 5 0,57 ? 3 atm 5 1,71 atm
p AD 5 x AD ? p total 5 0,2 ? 3 atm 5 0,6 atm
Finalment substituïm valors en l’expressió de K p :
p AD
(0,6 atm)
K p 5 ———— 5 ———————————— 5 0,5 atm 21
p A ? p D (0,69 atm) ?(1,71 atm)
12. A 600 °C un recipient de 1 000 mL conté una mescla gasosa
en equilibri formada per 0,8480 g de triòxid de sofre,
0,2048 g de diòxid de sofre i 0,0512 g d’oxigen. Calcula les
constants d’equilibri K c i K p del procés:
2 SO 2(g) 1 O 2(g) 2 SO 3(g)
a la temperatura esmentada.
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K c :
2 SO 2(g) 1 O 2(g) 2 SO 3(g)
[SO 3 ] 2
K c 5 ——————
[SO 2 ] 2 [O 2 ]
A partir de les dades que ens dóna el problema podem calcular
les concentracions en equilibri:
0,8480 g 1 mol
[SO 3 ] 5 ————— ?———— 5 0,0106 M
1 dm 3 80 g
0,2048 g 1 mol
[SO 2 ] 5 ————— ?———— 5 3,2 ? 10 23 M
1 dm 3 64 g
0,0512 g 1 mol
[O 2 ] 5 ————— ?———— 5 1,6 ? 10 23 M
1 dm 3 32 g

QUÍMICA 2 04
45
Finalment, substituïm valors en l’expressió de K c :
[SO 3 ] 2 (0,0106) 2
K c 5 —————— 5 ————————————
[SO 2 ] 2 [O 2 ] (3,2 ? 10 23 ) 2 (1,6 ? 10 23 )
K c 5 6 858 (mol/dm 3 ) 21
Per acabar calculem el valor de K p :
K p 5 K c (R T) Dn
K p 5 6 858 L/mol ? (0,082 atm?L/(K?mol) ? 873 K) 21
K p 5 95,8 atm 21
13. Troba el valor de K p per a les reaccions següents:
a) COCl 2(g) CO (g) 1 Cl 2(g)
K c 5 2,8 ? 10 23 mol/L (27 °C)
K p 5 K c (R T) Dn
K p 5 2,8 ? 10 23 mol/L ? (0,082 atm?L/(K?mol) ? 300 K) 1
K p 5 0,069 atm
b) 4 HCl (g) 1 O 2(g) 2 Cl 2(g) 1 2 H 2 O (g)
K c 5 4,38 ? 10 4 (mol/L) 21 (340 °C)
K p 5 K c (R T) Dn
K p 5 4,38 ? 10 4 L/mol ? (0,082 atm?L/(K?mol) ? 613 K) 21
K p 5 871,4 atm 21
14. El monòxid de nitrogen gasós es descompon en nitrogen i
oxigen en un procés exotèrmic. Explica raona dament:
a) Si una disminució de la temperatura afavoreix la descomposició
del NO.
Escrivim la reacció d’equilibri:
2 NO (g) N 2(g) 1 O 2(g) DH , 0
Una disminució de la temperatura afavoreix la descomposició
del NO, ja que l’equilibri es desplaça en el sentit exotèrmic
i, per tant, cap a la formació de productes.
b) La influència de la disminució de volum sobre aquest
equilibri.
Una disminució del volum implica un augment de la pressió,
però en aquesta reacció no hi ha variació en el nombre de
mols gasosos; per tant, l’equilibri no es veu afectat per la
variació de la pressió.
15. En un recipient a volum constant té lloc l’equilibri següent:
1
SO 2(g) 1 — O 2(g) SO 3(g) DH 5 2981,3 kJ
2
Explica raonadament quatre maneres diferents d’incrementar
la quantitat de SO 3 .
Es pot aconseguir desplaçar l’equilibri cap a la formació de productes
de les maneres següents:
a) Disminuint la temperatura, ja que l’equilibri es desplaça en
el sentit exotèrmic.
b) Augmentant la concentració del diòxid de sofre, que en ser
un reactiu, desplaça l’equilibri cap a la formació de productes.
c) Augmentant la concentració d’oxigen, per la mateixa raó
que en l’apartat b).
d) Disminuint la concentració de triòxid de sofre, ja que és un
producte i, així, l’equilibri es desplaça cap a la dreta.
e) També es pot aconseguir introduint un gas inert en el recipient,
ja que implica un augment de la pressió i l’equilibri
es desplaça cap al sentit on hi ha menys mols de gasos, en
aquest cas, cap a la formació de productes.
16. A 750 K, un litre d’una mescla de NH 3 , N 2 i H 2 en equilibri
es compon d’1,20 mol H 2 , 1 mol N 2 i 0,329 mol NH 3 . L’equilibri
és:
N 2(g) 1 3 H 2(g) 2 NH 3(g)
a) Calcula la constant d’equilibri K c i les pressions parcials
dels gasos en l’equilibri.
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K c :
N 2(g) 1 3 H 2(g) 2 NH 3(g)
[NH 3 ] 2
K c 5 —————
[N 2 ][H 2 ] 3
Tot seguit calculem el valor de K c :
[NH 3 ] 2 (0,329) 2
K c 5 ————— 5 —————— 5 0,0626 (mol/dm 3 ) 22
[N 2 ][H 2 ] 3 (1)(1,20) 3
Per calcular les pressions parcials de cada gas en l’equilibri,
necessitem conèixer la pressió total:
n total 5 1,20 1 1 1 0,329 5 2,529 mol
Apliquem l’equació d’estat dels gasos ideals:
p total V 5 n total R T
n total R T 2,529 mol ? 0,082 atm?L/(K?mol) ? 750 K
p total 5 ———— 5 ——————————————————
V
1 L
p total 5 155,53 atm
Calculem les pressions parcials:
1
p (N 2 ) 5 x (N 2 )? p total 5 ——— ? 155,53 atm 5 61,5 atm
2,529
1,20
p (H 2 ) 5 x (H 2 )? p total 5 ——— ? 155,53 atm 5 73,8 atm
2,529
0,329
p (NH 3 ) 5 x (NH 3 )? p total 5 ——— ? 155,53 atm 5 20,23 atm
2,529
b) Si la variació d’entalpia corresponent al procés és
292,4 kJ, indica en quin sentit es desplaça l’equi libri
si la temperatura augmenta fins a 1 373 K.
N 2(g) 1 3 H 2(g) 2 NH 3(g) DH 5 292,4 kJ
Si la temperatura augmenta, l’equilibri es desplaça en el
sentit endotèrmic, és a dir, cap a la formació de reactius.

46 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
17. Què és el grau de dissociació? Quins valors numèrics pot
tenir?
El grau de dissociació és el tant per 1 que reacciona (que es dissocia).
Els valors que pot tenir estan compresos entre 0 , a , 1.
18. El N 2 O 4 es dissocia segons l’equilibri:
N 2 O 4 2 NO 2
Si inicialment tenim 42 g de N 2 O 4 i en l’equilibri tenim
18,35 L a 50 °C i a una pressió de 710 mmHg, calcula:
a) El grau de dissociació del N 2 O 4 .
Calculem els mols de N 2 O 4 a l’inici de la reacció:
42 g
n (N 2 O 4 ) 5 ————— 5 0,46 mol
92 g/mol
Calculem els mols totals (N 2 O 4 1 NO 2 ) que tenim en l’equilibri
aplicant l’equació d’estat dels gasos ideals:
p total V 5 n total R T
710
——— atm ? 18,35 L
p total V 760
n total 5 ———— 5 ——————————————
R T 0,082 atm?L/(K?mol) ? 323 K
n total 5 0,647 mol
Escrivim l’equació d’equilibri:
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
n inicial n —
n que reacciona n a 2 n a
n equilibri n (1 2 a) 2 n a
Per tant:
n total 5 n (1 2 a) 1 2 n a 5 n (1 1 a)
0,647 5 0,46 (1 1 a)
a 5 0,4
b) La constant d’equilibri K p .
Escrivim l’expressió de K p i l’expressem en funció del grau de
dissociació:
2 n a
3 ————— 4 2 ? p total
p 2 (NO 2 ) x 2 (NO 2 )? p 2 total
n (1 1 a)
K p 5 ———— 5 ——————— 5 ——————————
p (N 2 O 4 ) x (N 2 O 4 )? p total n (1 2 a)
—————
n (1 1 a)
4 a
———— 2
? p total
(1 1 a) 2 4 a 2 ? p total 4 a 2
K p 5 ———————— 5 ———————— 5 ———— ? p total
(1 2 a) (1 1 a) (1 2 a) 1 2 a
————
2
(1 1 a)
4 (0,4) 2 710
K p 5 ————— ? ——— 5 0,712 atm
1 2 0,4 2 760
19. El grau de dissociació de la reacció de descomposició del
pentaclorur de fòsfor en triclorur de fòsfor i clor és 0,5 a
473 K. Quina és la constant d’equilibri si la concentració
inicial de PCl 5 és 0,015 mol?L 21 ?
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K c :
PCl 5(g) PCl 3(g) 1 Cl 2(g)
[PCl 3 ] [Cl 2 ]
K c 5 ——————
[PCl 5 ]
Tot seguit escrivim la situació que ens descriu el problema:
PCl 5 PCl 3 1 Cl 2
C inicial c — —
C que reacciona c a c a c a
C equilibri c (1 2 a) c a c a
Substituïm els valors en l’expressió de K c :
[PCl 3 ] [Cl 2 ] c 2 a 2 c a 2
K c 5 —————— 5 ————— 5 ————
[PCl 5 ] c (1 2 a) (1 2 a)
0,015 ? 0,5 2
K c 5 —————— 5 7,5 ? 10 23 mol?dm 23
1 2 0,5
20. L’alcohol etílic reacciona amb l’àcid acètic i es forma acetat
d’etil i aigua, en una reacció anomenada d’esterificació.
Si tenim unes dissolucions inicials d’alcohol i àcid 1 M i
sabem que K c a 25 °C és 9, calcula’n el grau de dissociació.
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K c :
CH 3 CH 2 OH 1 CH 3 COOH CH 3 COOCH 2 CH 3 1 H 2 O
[CH 3 COOCH 2 CH 3 ] [H 2 O]
K c 5 ———————————— 5 9
[CH 3 CH 2 OH] [CH 3 COOH]
Tot seguit escrivim la situació que ens descriu el problema:
CH 3 CH 2 OH 1 CH 3 COOH CH 3 COOCH 2 CH 3 1 H 2 O
C inicial 1 1 — —
C reacciona a a a a
C equilibri 1 2 a 1 2 a a a
Substituïm els valors en l’expressió de K c :
a 2
K c 5 ————— 5 9
(1 2 a) 2
I obtenim que a 5 0,75.
21. A 400 °C, el clorur d’hidrogen reacciona en fase gasosa amb
l’oxigen, i s’obté clor i vapor d’aigua. La reacció assoleix
l’estat d’equilibri. Justifica en quin sentit es desplaça l’equilibri
quan:
a) Se’n disminueix la pressió total.
Escrivim la reacció d’equilibri:
4 HCl (g) 1 O 2(g) 2 Cl 2(g) 1 2 H 2 O (g)
Si disminuïm la pressió, l’equilibri es desplaça en el sentit
de formació de més mols gasosos, és a dir, cap a la formació
de reactius.
b) S’hi afegeix argó mantenint el volum constant.
L’argó no intervé en l’equilibri, però augmenta la pressió del
sistema; per tant, l’equilibri es desplaça en el sentit de

QUÍMICA 2 04
47
formació de menys mols de gasos, és a dir, cap a la formació
de productes.
c) S’hi afegeix clor mantenint el volum constant.
Si augmentem la concentració de clor, l’equilibri es desplaça
cap a la formació de reactius.
22. A 2 000 °C i 1 atm de pressió total, el diòxid de carboni es
descompon en un 60 % segons l’equació següent:
2 CO 2(g) 2 CO (g) 1 O 2(g) DH . 0
a) Calcula la constant d’equilibri K p a 2 273 K.
Escrivim la reacció d’equilibri i l’expressió de K p :
2 CO 2(g) 2 CO (g) 1 O 2(g)
p 2 (CO)? p (O 2 )
K p 5 ———————
p 2 (CO 2 )
Tot seguit escrivim la situació que ens descriu el problema:
2 CO 2(g) 2 CO (g) 1 O 2(g)
n inicial 1 — —
n que reacciona 2 c a 5 0,6 2 c a c a
n equilibri 0,4 0,6 0,3
Els mols totals en l’equilibri són 1,3 mol i la pressió total és
d’1 atm.
Desenvolupem l’expressió de K p en funció de les fraccions
molars:
x 2 (CO) ? p 2 total ? x (O 2) ? p total
x 2 (CO) ? x (O 2 )
K p 5 ————————————— 5 ——————— ? p
x 2 total
(CO 2 )? p 2 total x2 (CO 2 )
Hi substituïm els valors i obtenim el valor de K p :
0,6 0,3
1 —— 2 2 ? 1
——
x 2
2 (CO)? x (O 2 ) 1,3 1,3
K p 5 ———————— ? p total 5 ————————— ? 1 atm
x 2 (CO 2 ) 0,4
K p 5 0,519 atm
1 —— 2 2
1,3
b) Explica quin efecte tindria sobre l’equilibri un augment
de temperatura.
Si la temperatura augmenta, l’equilibri es desplaçarà en el
sentit endotèrmic, és a dir, cap a la formació de productes.
c) Quin seria l’efecte d’una disminució de pressió?
Si disminuïm la pressió, l’equilibri es desplaça en el sentit
de formació de més mols gasosos, és a dir, cap a la formació
de productes.
23. A 323 K i una pressió de 10 5 Pa, el tetraòxid de dinitrogen
està dissociat en un 40 % en diòxid de nitrogen. Calcula K p
de l’equilibri de dissociació. Si la variació d’entalpia és positiva,
discuteix l’efecte sobre la constant d’equilibri i sobre
el rendiment de la reacció en augmentar la temperatura
i la pressió total.
Escrivim l’equació d’equilibri i l’expressió de K p :
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
p 2 (NO 2 )
K p 5 —————
p (N 2 O 4 )
Tot seguit escrivim la situació que ens descriu el problema:
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
n inicial 1 —
n que reacciona 0,4 2 ? 0,4
n equilibri 0,6 0,8
El nombre de mols totals és d’1,4 mol i la pressió total és aproximadament
d’1 atm. Desenvolupem l’expressió de K p en funció
de les fraccions molars:
p 2 (NO 2 ) x 2 (NO 2 ) ? p 2 total x2 (NO 2 )
K p 5 ————— 5 ———————— 5 ———— ? p total
p (N 2 O 4 ) x (N 2 O 4 ) ? p total
x (N 2 O 4 )
Hi substituïm els valors i obtenim K p :
0,8
1 —— 2 2
x 2 (NO 2 ) 1,4
K p 5 ————— ? p total 5 ————— ? 1 atm 5 0,76 atm
x (N 2 O 4 ) 0,6
1 —— 2
1,4
Sabem que l’entalpia és positiva; per tant, significa que la reacció
és endotèrmica.
Si augmenta la temperatura, l’equilibri es desplaça cap al sentit
endotèrmic, és a dir, cap a la formació de productes, i augmenta
el rendiment de la reacció.
Si augmenta la pressió total, l’equilibri es desplaça en el sentit
de formació de menys mols gasosos, és a dir, cap a la formació
de reactius, i disminueix el rendiment de la reacció.
24. Com es pot millorar el rendiment de la reacció següent?
A (g) 1 2 B (g) 4 C (g)
DH , 0
Podem millorar el rendiment de la reacció:
a) Disminuint la temperatura del sistema, ja que l’equilibri es
desplaçarà en el sentit exotèrmic.
b) Disminuint la pressió, ja que l’equilibri es desplaçarà en el
sentit de formació de més mols gasosos, és a dir, cap a la
formació de productes.
c) Augmentant la concentració d’algun dels reactius.
d) Disminuint la concentració del producte.
25. A 600 K l’equilibri de dissociació següent:
CH 3 CHOHCH 3(g) CH 3 COCH 3(g) 1 H 2(g)
és exotèrmic. Indica raonadament si la dissociació augmenta,
disminueix o no varia:

48 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
a) En augmentar la pressió.
En augmentar la pressió, la dissociació disminueix, ja que
l’equilibri es desplaça cap a la formació de reactius, sentit
en el qual hi ha menys mols gasosos.
b) En disminuir la temperatura.
En disminuir la temperatura, augmenta la dissociació, ja
que l’equilibri es desplaça en el sentit exotèrmic.
c) En afegir-hi un catalitzador.
En afegir-hi un catalitzador, l’equilibri no varia.
26. Interpreta els valors de l’energia lliure de Gibbs per a diferents
valors de la constant d’equilibri:
DG° 5 2R T ln K
Un procés és espontani quan DG° , 0 i K . 1.
Un procés és no espontani quan DG° . 0 i K , 1.
27. En un matràs d’un litre de capacitat s’introdueix un mol de
NO 2 i la temperatura es manté a 25 °C.
L’equilibri de la reacció que s’estableix és:
2 NO (g) 1 O 2(g) 2 NO 2(g)
Quina serà la concentració de NO un cop establert l’equilibri?
Dades: DG° f (NO a 25 °C) 5 86,55 kJ/mol
DG° f (NO 2 a 25 °C) 5 51,30 kJ/mol
a) 7,6 ? 10 25 mol/L b) 1,5 ? 10 24 mol/L
c) 0,012 mol/L d) 2,3 ? 10 212 mol/L
e) 9,6 ? 10 25 mol/L f ) 7,9 ? 10 23 mol/L
Calculem l’increment d’entalpia lliure de Gibbs de la reacció:
DG° r 5 2 DG° f
(NO 2 ) 2 2 DG° f
(NO)
DG° r 5 2 ? 51,30 2 2 ? 86,55 5 270,5 kJ
A partir de l’expressió DG° 5 2R T ln K, calculem el valor de la
constant d’equilibri:
DG° 5 2R T ln K
270 500 5 28,314 ? 298 ? ln K
K 5 2,28 ? 10 12 (mol/L) 21
Tot seguit, escrivim la situació que ens descriu el problema:
2 NO (g) 1 O 2(g) 2 NO 2(g)
n inicial — — 1
n reacciona 2 x x 2 x
n equilibri 2 x x 1 2 2 x
Escrivim l’expressió de la constant de concentracions de l’equilibri:
[NO 2 ] 2 (1 2 2 x) 2
K c 5 ————— 5 ————— 5 2,28 ? 10 12 (mol/L 3 ) 21
[NO] 2 [O 2 ] x (2 x) 2
Obtenim que x 5 4,8 ? 10 25 i la concentració de NO en l’equilibri
és:
[NO] 5 2 x 5 9,6 ? 10 25 mol/L
La resposta correcta és la e).
28. A 800 °C la constant d’equilibri, K p , per a la descomposició
del carbonat de calci en òxid de calci i diòxid de carboni
és 1,16.
a) Indica la massa de carbonat de calci que reaccionarà si
s’introdueixen 20 g d’aquest compost en un recipient de
10 L i s’escalfa el recipient fins a 800 °C.
Calculem el nombre de mols de CaCO 3 inicials:
20 g
n (CaCO 3 ) 5 ————— 5 0,20 mol
100 g/mol
Escrivim la situació que ens descriu el problema:
CaCO 3(s) CaO (s) 1 CO 2(g)
n inicial 0,2 — —
n que reacciona x x x
n equilibri 0,2 2 x x x
Com que estem treballant amb concentracions, hem d’esbrinar
el valor de K c .
K p 5 K c (R T) Dn
K p 1,16
K c 5 ———— 5 ———————— 5 0,013 mol/L
(R T) Dn (0,082 ? 1 073) 1
Escrivim l’expressió de K c :
x
1 — 2 2
[CaO][CO 2 ] V
K c 5 —————— 5 —————— 5 0,013 mol/L
[CaCO 3 ] 0,2 2 x
————
V
x
—————— 2
5 0,013 mol/L
(0,2 2 x) V
Obtenim que x 5 0,109 i, per tant, la massa de carbonat de
calci que reacciona és:
100 g CaCO 3
0,109 mol CaCO 3 ? ——————— 5 10,9 g CaCO 3
1 mol CaCO 3
Han reaccionat 10,9 g de CaCO 3 .
b) Justifica el desplaçament de l’equilibri:
— En afegir un gas inert al recipient.
En afegir un gas inert, la pressió augmenta i l’equilibri
es desplaça en el sentit de formació de menys nombre
de mols gasosos, és a dir, cap a la formació de reactius.
— En augmentar el volum del recipient.
Si augmentem el volum, la pressió disminueix; per tant,
l’equilibri es desplaça cap a la formació de productes.

QUÍMICA 2 04
49
29. Podem obtenir clor a partir de l’oxidació del clorur d’hidrogen
gasós segons l’equació següent:
4 HCl (g) 1 O 2(g) 2 H 2 O (g) 1 2 Cl 2(g)
a) Calcula la constant d’equilibri, K p , a 390 °C si en mesclar
0,080 mol de clorur d’hidrogen i 0,100 mol d’oxigen
a aquesta temperatura obtenim 0,0332 mol de clor a la
pressió total d’1 atm.
Escrivim la situació que ens descriu el problema:
4 HCl (g) 1 O 2(g) 2 Cl 2(g) 1 2 H 2 O (g)
n inicial 0,080 0,100 — —
n reacciona 4 x x 5 0,0166 2 x 2 x
n equilibri 0,0136 0,0834 0,0332 0,0332
Els mols totals en l’equilibri són 0,1634 mol i la pressió total
és d’1 atm.
Escrivim l’expressió de K p i l’expressem en funció de les
fraccions molars:
p 2 (Cl 2 )? p 2 (H 2 O) x 2 (Cl 2 )? p 2 total ? x2 (H 2 O) ? p 2 total
K p 5 ————————— 5 ———————————————
p 4 (HCl)? p (O 2 ) x 4 (HCl) ? p 4 total ? x (O 2) ? p total
x 2 (Cl 2 ) ? x 2 (H 2 O)
K p 5 ———————————
x 4 (HCl) ? x (O 2 ) ? p total
0,0332 0,0332
1 ———— 2 2 2
? 1 ————
0,1634 0,1634 2
K p 5 ————————————— 5 69,6 atm 21
0,0136 0,0834
1 ———— 2 4 ? 1 ————
0,1634 0,1634 2
b) Indica quin desplaçament de l’equilibri es produirà si el
volum es redueix a la meitat. Justifica la resposta.
Si disminueix el volum, la pressió augmenta i l’equilibri es
desplaça en el sentit de formació de menys mols gasosos,
és a dir, cap a la formació de productes.
Prepara la selectivitat
1. [Curs 10-11] Els òxids de nitrogen formen part de la pollució
de les grans ciutats a causa de la combustió en els
motors d’explosió. El N 2 O 4(g) és incolor i el NO 2(g) és marró
i més tòxic. En una experiència de laboratori s’introdueixen
184,0 g de N 2 O 4(g) en un recipient de 4,00 L, i s’escalfen
fins a 300 K per provocar la dissociació del N 2 O 4(g)
en NO 2(g) . Passat un cert temps, quan la mescla ha assolit
l’equilibri, s’analitza el contingut del recipient i es troba
que la quantitat de NO 2(g) és 36,8 g.
a) Determineu la constant d’equilibri en concentracions
(K c ) de la reacció de dissociació del N 2 O 4(g) a 300 K.
Reacció de dissociació del N 2 O 4(g) :
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
Constant d’equilibri de concentracions:
[NO 2 ] 2
K c 5 ————
N 2 O 4
Calculem les masses moleculars:
Massa molecular del N 2 O 4 5 92 g/mol
Massa molecular del NO 2 5 46 g/mol
Mols inicials de reactiu 5
1 mol N 2 O 4
5 184 g N 2 O 4 ? ————— 5 2,0 mols de N 2 O 4
92 g N 2 O 4
Mols finals de producte 5
1 mol NO 2
5 36,8 g NO 2 ? ————— 5 0,80 mols de NO 2
46 g NO 2
Plantejament de l’equilibri:
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
mols inicials 2,0 0
mols en equilibri 2,0 2 x 2 x
mols de NO 2 en equilibri 5 0,80 5 2 x
0,80
x 5 ——— 5 0,40 mols
2
Calculem les concentracions en equilibri sabent que:
V 5 4,00 litres
2,0 2 x 2,0 2 0,40
[N 2 O 4 ] 5 ———— 5 ————— 5 0,40 M
4,00 4,00
2 x 0,80
[NO 2 ] 5 ——— 5 ——— 5 0,20 M
4,00 4,00
Càlcul de la constant d’equilibri:
[NO 2 ] 2 (0,20) 2
K c 5 ———— K c 5 ————
N 2 O 4 0,40
K c 5 0,10
b) Si l’aire de les grans ciutats a l’estiu, i en dies sense
vent, és més marró que a l’hivern, justifiqueu si la reacció
de dissociació del N 2 O 4(g) és endotèrmica o exotèrmica.
Dades: Masses atòmiques relatives: N 5 14,0; O 5 16,0.
Reacció:
N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)
incolor marró
Si a l’estiu l’aire és més marró que a l’hivern vol dir que hi
ha més proporció de NO 2 a l’estiu que a l’hivern.
Per tant, la reacció de dissociació del N 2 O 4 està més desplaçada
cap a la dreta a l’estiu, quan la temperatura és més
alta, a causa del fet que el N 2 O 4 absorbeix la calor.
Si absorbeix calor, la reacció de dissociació del N 2 O 4 és
endotèrmica.

50 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
2. [Curs 10-11] L’àcid sulfúric és un dels compostos més fabricats
del món. Actualment, la major part de la producció
es fa servir per elaborar fertilitzants, tot i que també s’utilitza
en diversos processos metal·lúrgics o en les bateries
dels automòbils. Una de les etapes en el procés d’obtenció
de l’àcid sulfúric és la reacció d’oxidació del diòxid de
sofre a triòxid de sofre. A partir de les dades de la taula
següent, responeu a les qüestions i justifiqueu les respostes.
Variació de la constant d’equilibri amb la temperatura
Reacció
2 SO 2(g) 1 O 2(g) 2 SO 3(g)
Temperatura (K) 500 700 1100
Constant d’equilibri
en pressions (K p )
Taula 4.2
2,5 ? 10 10 3,0 ? 10 4 1,3 ? 10 21
a) Per aconseguir que la reacció tingui un rendiment alt,
convé treballar a temperatures altes o baixes?
Per aconseguir un rendiment alt de la reacció, ha d’anar al
màxim cap a la formació de productes (SO 3 ).
Això passa si la constant d’equilibri és alta.
De la taula podem deduir que a temperatures baixes (500 K)
tenim un rendiment més alt.
b) En quines condicions de pressió podem millorar el rendiment
de la reacció?
Per aconseguir un rendiment alt de la reacció, ha d’anar
al màxim cap a la formació de productes (SO 3 ). La pressió
no modifica la constant d’equilibri, però pot desplaçar la
reacció cap a productes o reactius.
Aplicant el principi de Le Châtelier, si la pressió augmenta,
l’equilibri de la reacció es desplaça cap a on hi ha menys
mols de gasos.
En la reacció igualada, tenim 3 mols de gasos en reactius i
2 mols de gasos en productes. Per tant, un augment de
pressió desplaçarà la reacció cap a la formació de productes
i n’augmentarà el rendiment.
3. [Curs 09-10] Als motors dels automòbils es produeix la
reac ció següent, que provoca contaminació atmosfèrica per
òxids de nitrogen:
N 2(g) 1 O 2(g) 2 NO (g)
La constant d’equilibri de concentracions d’aquesta reacció
és 1,0 ? 10 230 a 298 K, però a una temperatura de 1 100 K és
1,0 ? 10 25 .
a) Raoneu si la reacció és endotèrmica o exotèrmica.
Quan augmentem la temperatura de 298 K a 1 100 K, la
constant d’equilibri augmenta, és a dir, la reacció va més
cap a la dreta.
Això ens indica que quan hi afegim calor, la reacció l’absorbeix
i evoluciona cap a la formació de productes.
La reacció és endotèrmica (DH . O).
b) Si en un recipient tancat d’1,0 L de volum que està a
una temperatura de 1 100 K introduïm 1,0 mol de nitrogen
i 1,0 mol d’oxigen, quants mols de monòxid de nitrogen
hi haurà en el recipient quan la reacció assoleixi
l’equilibri?
Plantegem les condicions inicials i d’equilibri de la reacció:
N 2(g) 1 O 2(g) 2 NO (g) K c (1100 K)
Inicial 1 1 —
Equilibri 1 2 x 1 2 x 2 x
[NO] 2
K c 5 10 28 5 —————
[N 2 ] [O 2 ]
(2 x/1) 2
K c 5 ———————————
(1 2 x/1) ? (1 2 x/1)
(2 x) 2
K c 5 10 25 5 —————
(1 2 x) 2
Fent l’arrel quadrada a cada costat de l’equació:
2 x
10 22,5 5 ————
1 2 x
x 5 1,58 ? 10 23 mols
Mols de NO a l’equilibri 5 2 x
Mols de NO a l’equilibri 5 3,2 ? 10 23
Si suposem que x és petita, arribem a la mateixa solució.
4. [Curs 09-10] La formació de iodur d’hidrogen gasós es produeix
a 448 °C segons la reacció:
I 2(g) 1 H 2(g) 2 HI (g) K c 5 50
Un recipient tancat d’un litre conté inicialment una barreja
amb 0,50 mols de iode, 0,50 mols d’hidrogen i 1,00 mol de
iodur d’hidrogen, a la temperatura de 448 °C.
a) Justifiqueu, fent els càlculs necessaris, que la reacció
no està en equilibri i indiqueu en quin sentit es desplaçarà
la reacció.
Calculem les concentracions molars:
[I 2 ] 5 0,5 M [H 2 ] 5 0,5 M [HI] 5 1 M
El quocient de reacció és:
[HI] 2 1
Q c 5 ———— 5 ————— 5 4
[I 2 ] [H 2 ] (0,5) (0,5)
K c 5 50 i Q c 5 4. Q c és més petit que K c . Per tant, la concentració
de productes està per sota de la que tindria en
l’equi libri; així doncs, la reacció es desplaçarà cap a la formació
de més productes, és a dir, cap a la dreta.
b) Calculeu el nombre de mols de iode, hidrogen i iodur
d’hidrogen que hi haurà en el recipient quan s’arribi a
l’equilibri.
[HI] 2
K c 5 ————
[I 2 ] [H 2 ]

QUÍMICA 2 04
51
[HI] 2 (1 1 x) 2
50 5 ———— 5 ——————————
[I 2 ][H 2 ] (0,5 2 x) (0,5 2 x)
x 5 0,314 M
[HI] 5 1,314 M [I 2 ] 5 0,186 M [H 2 ] 5 0,186 M
5. [Curs 09-10] L’amoníac és un dels compostos de producció
industrial més elevada. Es pot obtenir a partir de la reacció
del nitrogen amb l’hidrogen segons la següent equació:
N 2(g) 1 3 H 2(g) 2 NH 3(g)
Amb l’ajut de la figura, contesteu les qüestions.
Quimitest
1. El monòxid de carboni, un dels components del fum del tabac,
redueix dràsticament la quantitat d’oxigen transportada
per l’hemoglobina. Quina és la reacció d’equilibri corresponent?
a) CO (g) 1 Hb-O 2(aq) Hb-CO (aq) 1 O 2(g)
b) CO 2(g) 1 Hb-O 2(aq) Hb-CO 2(aq) 1 O 2(g)
c) O 2(g) 1 Hb-CO (aq) Hb-O 2(aq) 1 CO (g)
d) CO (g) 1 Hb 1 O 2(aq) Hb-CO (aq)
La resposta correcta és la a).
rendiment
%
80
60
40
20
16,9 20,8
12,9
8,8
32,2 37,8
26,0
18,9
27,4 35,9 42,9 48,8
60,6
54,9
47,8
38,7
500
600
200
450
300
temperatura / °C
400
400
pressió/atm 500
Figura 4.9. Rendiment de la reacció de formació de l’amoníac en funció
de la pressió i la temperatura.
a) Deduïu, i raoneu, si la reacció serà exotèrmica o endotèrmica.
Aplicant la fòrmula DG° r 5 DH° r 2 T DS° r
DS° r és negativa. El procés és entròpicament desfavorable,
passa de 4 molècules de gas a dues molècules de gas i, per
tant, és un procés clarament d’ordenació.
Si la reacció es produeix en determinades circumstàncies,
DH° r ha de ser negatiu i, per tant, la reacció és exotèrmica.
Si no ho fos, el procés no es produiria mai, DG° r sempre seria
positiu.
b) En quines condicions de pressió es pot obtenir un rendiment
més alt de la reacció? Expliqueu els fonaments
teòrics que justifiquen la vostra resposta.
Si s’observa la figura, el màxim rendiment s’obté a temperatures
(relativament baixes). A temperatures més baixes hi
ha problemes de velocitat de reacció i a pressions altes:
Temperatures baixes: Com que la reacció és exotèrmica, si es
disminueix la temperatura s’afavoreix el sentit exotèrmic i,
per tant, augmenta el rendiment.
Pressions altes: Si s’augmenta la pressió, l’equilibri tendeix
a desplaçar-se cap a produir menys pressió, és a dir, cap a
menys mols, que és cap a la producció de productes. Augmenta
el rendiment.
2. A una temperatura determinada el grau de dissociació d’una
dissolució 0,15 M d’àcid iodhídric és 0,2. Quina és la constant
d’equilibri de concentracions?
a) 0,15
b) 0,2
c) 0,0075
d) 0,012
La resposta correcta és la c).
3. El N 2 O 4 es dissocia segons l’equilibri: N 2 O 4 2 NO 2 . La K p
a 323 K és 0,79. Quina és la K c de la reacció inversa?
a) 0,79
b) 33,52
c) 0,0298
d) 0,21
La resposta correcta és la b).
4. En la reacció de conversió de monòxid de carboni a diòxid
de carboni a 1 273 K segons la reacció:
K c val 0,62. Quant val K p ?
a) 1,24
b) 64,72
c) 0,62
d) 6755,79
La resposta correcta és la c).
CO (g) 1 H 2 O (g) CO 2(g) 1 H 2(g)
5. El sulfat d’alumini es dissocia segons la reacció:
Al 2 (SO 4 ) 3 2 Al 31 22
1 3 SO 4
Quina és la K c si el grau de dissociació d’aquesta substància
en una dissolució 1 M de sulfat d'alumini és 0,22?
a) 0,78
b) 0,078

52 04
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
c) 0,71
d) 0,071
La resposta correcta és la d).
6. En les estructures de bronze es produeix la formació de carbonat
de coure, que dóna una coloració verdosa a les figures.
La reacció és la següent:
CuO (s) 1 CO 2(g) CuCO 3(s)
Si es vol limitar la formació de carbonat de coure cal:
a) Afegir diòxid de carboni.
b) Evitar la presència de CFC.
c) Limitar la contaminació de diòxid de carboni.
d) Evitar la presència de pluja àcida.
La resposta correcta és la c).
7. Entre les reaccions amb els òxids de nitrogen que es produeixen
en processos de combustió tenim la següent:
2 NO (g) 1 O 2(g) 2 NO 2(g)
La reacció és exotèrmica. Si es vol afavorir la formació de
NO 2 cal:
a) Disminuir la temperatura.
b) Augmentar la temperatura.
c) Disminuir la pressió.
d) Afegir un catalitzador.
La resposta correcta és la a).
8. L’etilè és un dels productes derivats del craqueig del petroli
més utilitzats per a la síntesi de productes orgànics. Fins i
tot se’n pot obtenir alcohol etílic segons la reacció:
CH 2 5CH 2(g) 1 H 2 O (g) CH 3 CH 2 OH (g)
Es podria augmentar el rendiment d’aquesta reacció:
a) Amb platí com a catalitzador.
b) Afegint alcohol.
c) Augmentant la pressió.
d) Disminuint la pressió.
La resposta correcta és la c).

QUÍMICA 2 05
53
j Unitat 5. Reaccions
de transferència de protons
Activitats
1. Fes una taula comparativa de les propietats dels àcids i de
les bases segons la teoria d’Arrhenius i posa’n exemples.
Àcid
En dissolució aquosa, es dissocia
en ions hidrogen H 1 i en
l’anió respectiu.
Es representa per mitjà de HA.
Té gust agre.
Té poder dissolvent.
Base
En dissolució aquosa, es
dissocia en ions hidròxid
OH 2 i en el catió respectiu.
Es representa per mitjà de
BOH.
Té gust amarg.
Té poder desgreixador.
2. Com podem formular l’amoníac de manera que sigui justificable
classificar-lo com a base segons Arrhenius?
Antigament es formulava de la manera següent:
NH 4 OH NH 4 1 1 OH 2
Fins i tot es comercialitzava amb aquest nom.
3. Per què perden la corrosivitat els àcids en posar-se en contacte
amb els àlcalis?
Perquè es produeix una reacció de neutralització.
4. Indica quines de les espècies químiques següents poden
actuar típicament com a àcid o base de Brönsted i Lowry.
Indica quins són els seus àcids o bases conjugats respectius.
a) HClO 4
Àcid. Base conjugada: ClO 2 4
.
b) CH 3 NH 2
Base. Àcid conjugat: CH 3 NH 1 3
.
c) Br 2
Base. Àcid conjugat: HBr.
d) PO 4
32
Base. Àcid conjugat: HPO 4 22 .
e) CH 3 CH 3 COOH
Àcid. Base conjugada: CH 3 CH 3 COO 2 .
f) HNO 3
Àcid. Base conjugada: NO 3 2 .
5. Indica els parells àcid-base conjugats de la reacció que es
produeix entre l’àcid acètic i l’hidròxid de sodi:
CH 3 COOH (aq) 1 NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) 1 H 2 O (l)
L’ió acetat, CH 3 COO 2 , és la base conjugada de l’àcid acètic. L’ió
sodi, Na 1 , és l’àcid conjugat de l’hidròxid de sodi.
6. Què vol dir que el concepte d’àcid o base és relatiu?
Un àcid és tota substància que té tendència a cedir un protó,
però segons la teoria de Brönsted i Lowry també dependrà de
la tendència a acceptar el protó de la substància amb la qual
reaccioni com a base. Per tant, una substància pot tenir caràcter
molt àcid davant d’una substància i davant d’una altra
substància pot modificar el seu caràcter.
7. Justifica si tota base de Brönsted i Lowry és també base
d’Arrhenius. I a l’inrevés?
El concepte de base de Brönsted i Lowry és més ampli que el
d’Arrhenius, i l’inclou. Qualsevol base d’Arrhenius és base de
Brönsted i Lowry, perquè els ions OH 2 que cedeix la base són els
que accepten protons. No totes les bases de Brönsted i Lowry
són bases d’Arrhenius.
8. Si l’àcid sulfúric fos un àcid fort en les dues dissocia cions,
troba la concentració d’ions hidrogen que tindria una dissolució
0,3 mol?dm 23 d’aquest àcid.
H 2 SO 4 1 2 H 2 O SO 22 4
1 2 H 3 O 1
CI 0,3 M — —
CR 0,3 M 0,3 M 2 ? 0,3 M
CF — 0,3 M 0,6 M
La concentració d’ions hidrogen seria 0,6 mol?dm 23 .
9. L’àcid 2-[4-(2-metilpropil)fenil]propanoic es coneix amb el
nom d’ibuprofèn. Aquest compost té carac terístiques antiinflamatòries
i s’utilitza per combatre el dolor i els estats
febrils. És un àcid feble amb una constant d’acidesa de
6,3 ? 10 26 .
Troba la concentració d’ions hidrogen d’una dissolució
0,2 mol?dm 23 d’aquest àcid.
C 13 H 18 O 2 1 H 2 O C 13 H 17 O 2 2 1 H 3 O 1
CI 0,2 M — —
CR x x x
CF 0,2 2 x x x
Escrivim l’expressió de la constant d’acidesa:
[C 13 H 17 O 2 2 ] [H 3 O 1 ] x 2 x 2
K a 5 ————————— 5 ———— . —— 5 6,3 ? 10 26
[C 13 H 18 O 2 ] 0,2 2 x 0,2
Com que el valor de la constant d’equilibri és molt baix, vol dir
que l’equilibri està molt desplaçat cap als reactius; per tant, el
valor de x ,, 0,2 i podem aproximar:
x 2 5 0,2 ? 6,3 ? 10 26 5 1,26 ? 10 26
x 5 1,12 ? 10 23

54 05
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
Per tant, la concentració d’ions hidroni és:
[H 3 O 1 ] 5 1,12 ? 10 23 M
10. L’hidròxid de magnesi és una base. A causa de les seves propietats
laxants és utilitzat com a fàrmac.
Determina la concentració d’ions hidròxid d’una dissolució
0,15 mol?dm 23 d’aquest compost suposant que es dissocia
totalment.
Mg(OH) 2 Mg 21 1 2 OH 2
CI 0,15 M — —
CR 0,15 M 0,15 M 2 ? 0,15 M
CF — 0,15 M 0,3 M
La concentració d’ions hidròxid és 0,3 M.
11. El 23 de maig del 2008 al port de Barcelona es va produir
una fuita de dimetilamina, líquid inflamable i gas verinós
emprat en la síntesi de productes químics agrícoles com a
fungicida i per a l’elaboració de productes farmacèutics,
detergents i sabons. La dimeti lamina té caràcter bàsic feble,
amb una constant de basicitat K b 5 5,4 ? 10 24 . Determina la
concentració d’ions hidroni d’una dissolució 0,25 mol?dm 23
d’aquesta substància.
(CH 3 ) 2 NH 1 H 2 O (CH 3 ) 2 NH 2 1 1 OH 2
CI 0,25 M — —
CR x x x
CF 0,25 2 x x x
Escrivim l’expressió de la constant de basicitat:
[(CH 3 ) 2 NH 1 2
][OH 2 ] x 2
K b 5 —————————— 5 ————— 5 5,4 ? 10 24
[(CH 3 ) 2 NH] 0,25 2 x
x 2 1 5,4 ? 10 24 x 2 1,35 ? 10 24 5 0
x 5 0,0114
Els resultats de l’equació són x 5 0,0114 i x 5 20,0119. Com
que el resultat negatiu químicament no té sentit, només considerem
el positiu. Per tant:
[H 3 O 1 ] [OH 2 ] 5 10 214
10 214 10 214
[H 3 O 1 ] 5 ———— 5 ———— 5 8,77 ? 10 213
[OH 2 ] 0,0114
La concentració d’ions hidroni és 8,77 ? 10 213 M.
12. Raona si és possible una dissolució d’una base amb una
concentració d’ions hidroni nul . la.
No és possible, perquè sempre s’ha de complir:
[H 3 O 1 ][OH 2 ] 5 10 214
13. L’àcid bromhídric és una substància corrosiva que pot causar
irritacions greus en contacte amb la pell, les mucoses,
els pulmons i els ulls. Com que és un àcid fort el trobem
totalment dissociat. Determina la concentració d’ions H 3 O 1
i OH 2 si afegim 0,04 mol HBr a 500 mL d’aigua. Suposa que
el volum no varia.
Calculem la concentració d’àcid bromhídric:
0,04 mol HBr
[HBr] 5 ——————— 5 0,08 M
0,5 dm 3
Com que l’àcid bromhídric és un àcid fort, es dissocia totalment:
HBr 1 H 2 O Br 2 1 H 3 O 1
CI 0,08 — —
CF — 0,08 0,08
Tenint en compte la dissociació de l’aigua:
H 2 O OH 2 1 H 3 O 1
La presència d’ions hidroni H 3 O 1 , que provenen de la dissociació
de l’àcid, altera l’equilibri d’ionització de l’aigua desplaçantlo
cap als reactius. Així, les concentracions dels ions queden:
[H 3 O 1 ] 5 x 1 0,08 M < 0,08 M
[OH 2 ] 5 x M
Com que s’ha de complir:
[H 3 O 1 ][OH 2 ] 5 10 214
10 214 10 214
[OH 2 ] 5 ———— 5 ———— 5 1,25 ? 10 213 M
[H 3 O 1 ] 0,08
14. Les constants d’acidesa dels àcids clòric i benzoic són 0,011
i 6,6 ? 10 25 , respectivament. Escriu les reaccions de dissociació
dels àcids i les reaccions de les seves bases conjugades
amb l’aigua i calcula la constant de basicitat corresponent.
La dissociació de l’àcid clòric és:
HClO 3 1 H 2 O ClO 2 3
1 H 3 O 1
La reacció de l’ió clorat (base conjugada) és:
ClO 2 3
1 H 2 O HClO 3 1 OH 2
La seva constant de basicitat és:
K a ? K b 5 10 214
10 214 10 214
K b 5 ———— 5 ———— 5 9,09 ? 10 213
K a 0,011
La dissociació de l’àcid benzoic és:
C 6 H 5 COOH 1 H 2 O C 6 H 5 COO 2 1 H 3 O 1
L’ió benzoat (base conjugada) reacciona segons:
C 6 H 5 COO 2 1 H 2 O C 6 H 5 COOH 1 OH 2
La seva constant de basicitat és:
K a ? K b 5 10 214
10 214 10 214
K b 5 ———— 5 ————— 5 1,52 ? 10 210
K a 6,6 ? 10 25
15. El 1886 es creà la Coca-Cola, una de les begudes més consumides
arreu del món. Es va dissenyar com a medicament,
concretament com a digestiu, però després s’ha convertit en
un refresc. Un dels ingredients d’aquesta beguda és l’àcid
fosfòric. Si considerem aquest àcid com l’únic responsable
de l’acidesa de la beguda (pH 5 2,5), determina la concentració
d’àcid fosfòric si només considerem la primera dissociació.
Dades: K a (H 3 PO 4 ) 5 7,5 ? 10 23

QUÍMICA 2 05
55
Si el pH és 2,5, significa que [H 3 O 1 ] 5 3,16 ? 10 23 M.
Escrivim l’equació de la primera dissociació de l’àcid fosfòric:
H 3 PO 4 1 H 2 O H 2 PO 4 2 1 H 3 O 1
CI c — —
CR x x x
CF c 2 x x x
Sabem que x 5 [H 3 O 1 ] 5 3,16 ? 10 23 M. Escrivim l’expressió de
la constant d’acidesa:
[H 2 PO 42
][H 3 O 1 ] x 2 (3,16? 10 23 ) 2
K a 5 ———————— 5 ——— 5 ——————— 5 7,5 ? 10 23
[H 3 PO 4 ] c 2 x c 2 3,16 ? 10 23
7,5 ? 10 23 c 5 3,369 ? 10 25
c 5 4,5 ? 10 23 M
Cal preparar àcid fosfòric de concentració 4,5 ? 10 23 M.
16. L’àcid sòrbic és el nom comú de l’àcid 2,4-hexadienoic, àcid
orgànic de caràcter feble que és emprat en la indústria alimentària
com a additiu, ja que és eficaç contra els fongs i
llevats. S’empra com a additiu per exemple en iogurts, pastissos,
pizzes, llimonades i altres. Determina el pH d’una
dissolució d’1,12 g d’àcid dissolt en 250 mL d’aigua.
Dades: K a (C 6 H 8 O 2 ) 5 1,7 ? 10 25
Calculem la concentració de l’àcid sòrbic:
1,12 g C 6 H 8 O 2 1 mol C 6 H 8 O 2
[C 6 H 8 O 2 ] 5 ——————— ?——————— 5 0,04 M
0,25 dm 3 112 g C 6 H 8 O 2
La reacció de dissociació de l’àcid sòrbic és:
C 6 H 8 O 2 1 H 2 O C 6 H 7 O 2 2
1 H 3 O 1
CI 0,04 — —
CR x x x
CF 0,04 2 x x x
Escrivim l’expressió de la constant d’acidesa:
[C 6 H 7 O 22
][H 3 O 1 ] x 2 x 2
K a 5 ———————— 5 ————— 5 ——— 5 1,7 ? 10 25
[C 6 H 8 O 2 ] 0,04 2 x 0,04
x 2 5 6,8 ? 10 27
x 5 8,25 ? 10 24 M
K a
Com que —— , 10 24 podem aproximar (0,04 2 x) < 0,04.
c
Finalment:
pH 5 2log [H 3 O 1 ] 5 2log 8,25 ? 10 24 5 3,08
17. La piridina pura és una substància nociva per a la salut; en
canvi, combinada, forma part dels compostos orgànics dels
éssers vius com ara el NAD, de les bases pirimidíniques
dels àcids nucleics com ara la timina, la citosina i l’uracil.
La seva fórmula és C 5 H 5 N i presenta un caràcter bàsic feble
(K b (C 5 H 5 N) 5 1,7 ? 10 29 ). Calcula el grau de dissociació
d’una dissolució 0,17 mol ? dm 23 de piridina i el seu pH.
La reacció de dissociació de la piridina és la següent:
C 5 H 5 N 1 H 2 O C 5 H 6 N 1 1 OH 2
CI 0,17 — —
CR c a c a c a
CF c (1 2 a) c a c a
Escrivim l’expressió de la constant de basicitat de la piridina:
[C 5 H 6 N 1 ][OH 2 ] c a 2
K b 5 ———————— 5 ———— . c a 2 5 1,7 ? 10 29
[C 5 H 5 N] 1 2 a
0,17 a 2 5 1,7 ? 10 29
a 5 10 24
K b
Com que —— , 10 24 podem aproximar (1 2 a) < 1.
c
El grau de dissociació de la piridina és del 0,01 %.
Calculem la concentració d’ions hidròxid:
[OH 2 ] 5 c a 5 0,17 ? 10 24 5 1,7 ? 10 25 M
Finalment:
pOH 5 2log [OH 2 ] 5 2log 1,7 ? 10 25 5 4,77
pH 5 14 2 pOH 5 9,23
18. Un sabó de rentar mans té un pH 5 9. Calcula:
a) La concentració d’una dissolució de Ca(OH) 2 necessària
per acon seguir el mateix pH.
Calculem la concentració d’ions hidròxid que correspon a un
pH 5 9:
pOH 5 14 2 pH 5 5
[OH 2 ] 5 10 25 mol?dm 23
L’hidròxid de calci és una base forta que es dissocia totalment:
Ca(OH) 2 Ca 21 1 2 OH 2
CI x — —
CF — x 2 x 5 10 25
Per tant, necessitem [Ca(OH) 2 ] 5 5 ? 10 26 M.
b) La concentració d’una dissolució d’amoníac necessària
per aconseguir el mateix pH.
L’amoníac és una base feble que reacciona segons:
NH 3 1 H 2 O NH 1 4
1 OH 2
CI c — —
CR x x x
CF c 2 x x x
Sabem que [OH 2 ] 5 10 25 mol?dm 23 .
Escrivim l’expressió de la constant de basicitat:
[NH 41
][OH 2 ] (10 25 ) 2
K b 5 ——————— 5 ————— 5 1,8 ? 10 25
[NH 3 ] c 2 10 25
1,8 ? 10 25 c 2 2,8 ? 10 210 5 0
c 5 1,56 ? 10 25 M
Per tant, necessitem [NH 3 ] 5 1,56 ? 10 25 M.
Dades: K b (NH 3 ) 5 1,8 ? 10 25

56 05
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
19. L’àcid salicílic, C 6 H 4 OHCOOH, és un àcid feble utilitzat per
fabricar l’aspirina. Si una dissolució 0,3 M d’aquest àcid té
un pH d’1,76, determina’n la constant d’acidesa.
Calculem la concentració d’ions hidroni que correspon a un
pH 5 1,76:
[H 3 O 1 ] 5 1,74 ? 10 22 mol?dm 23
C 6 H 4 OHCOOH 1 H 2 O C 6 H 4 OHCOO 2 1 H 3 O 1
CI 4 — —
CR x x x
CF 4 2 x x x
Escrivim l’expressió de la constant d’acidesa de l’àcid salicílic:
[C 6 H 4 OHCOO 2 ] [H 3 O 1 ] x 2 (1,74 ? 10 22 ) 2
K a 5 ——————————— 5 ——— 5 ———————— 5
[C 6 H 4 OHCOOH] 4 2 x 4 2 1,74 ? 10 22
5 7,6 ? 10 23
20. Quin és el color que pren l’indicador universal en una dissolució
d’àcid clorhídric 0,1 mol?dm 23 ?
Color vermell. De la barreja d’indicador, el tornassol és el que
ens marca el color de la dissolució.
21. Quin color té l’aigua destil . lada si hi afegim fenolftaleïna?
És incolora. El pH de l’aigua destil . lada és 7 i fins a 8 no es
produeix el viratge cap a vermell (fúcsia).
Activitats finals
1. Indica quines de les espècies químiques següents poden
actuar com a àcid o base de Brönsted i Lowry.
a) CO 3
22
e) HPO 4
22
b) NH 4
1
f) F 2 g) H 2 S
Àcids: NH 4 1 , HPO 4 22 i H 2 S.
Bases: CO 3 22 , OH 2 , SO 4 22 , HPO 4 22 i F 2 .
c) OH 2 d) SO 4
22
2. Aparella cada àcid amb la seva base conjugada i cada base
amb el seu àcid conjugat:
SO 4 22 , CH 3 COOH, I 2 , H 2 SO 4 , NH 4 1 , H 3 O 1 , HI, H 2 O, CH 3 CH 2 NH 2 ,
HSO 4 2 , NH 3 , CH 3 CH 2 NH 3 1 , CH 3 COO 2
Àcid/base conjugada: CH 3 COOH/CH 3 COO 2 , H 2 SO 4 /HSO 4 2 ,
HI/I 2 , HSO 4 2 /SO 4 22 .
Base/àcid conjugat: H 2 O/H 3 O 1 , CH 3 CH 2 NH 2 /CH 3 CH 2 NH 3 1 ,
NH 3 /NH 4 1 .
3. L’àcid perclòric és l’àcid més fort que es coneix. Tenim una
dissolució d’aquest àcid de concentració 3 ? 10 22 M.
a) Quina concentració d’ions hidrogen tindrà la dissolució?
b) Quina concentració d’ions hidròxid tindrà la dis solució?
HClO 4 1 H 2 O ClO 4 2 1 H 3 O 1
CI 3 ? 10 22 — —
CF — 3 ? 10 22 3 ? 10 22
[H 3 O 1 ] 5 3 ? 10 22
[OH 2 ] 5 3,33 ? 10 213
4. El pH d’un producte de neteja és d’11,5. Calcula la concentració
d’una dissolució aquosa d’amoníac que tingui el mateix
pH. Dades: K b 5 1,8 ? 10 25
11,5 1 pOH 5 14
pOH 5 2,5
[OH 2 ] 5 3,16 ? 10 23
NH 3 1 H 2 O NH 4 1 1 OH 2
CF c 2 x x x
[OH 2 ] 5 3,16 ? 10 23 5 x
x 2 x 2 (3,16 ? 10 23 ) 2
K b 5 ——— 5 —— 5 ——————— 5 1,8 ? 10 25
c 2 x c c
[NH 3 ] 5 c 5 0,56 M
5. a) Ordena per valors creixents de pH les dissolucions
següents, totes de concentració 0,1 mol ? dm 23 : NaCl,
CH 3 COOH, HCl, NaOH
pH (HCl) 5 1 , pH (CH 3 COOH) 5 2,87 , pH (NaCl) 5
5 7 , pH (NaOH) 5 13
b) Quin pH té la solució de HCl? I la de NaOH?
HCl 1 H 2 O H 3 O 1 1 Cl 2
concentració final — 0,1 0,1
pH 5 2log [H 3 O 1 ]
pH 5 1
NaOH Na 1 1 OH 2
concentració final — 0,1 0,1
pOH 5 log [OH 2 ]
pOH 5 1
pH 1 pOH 5 14
pH 5 13
6. Dues dissolucions aquoses tenen el mateix pH. La primera
s’ha obtingut dissolent 60 g d’àcid acètic fins a obtenir
1 dm 3 de dissolució, i la segona, dissolent 0,16 g d’àcid
clorhídric fins a obtenir el mateix volum que la primera
dissolució. Calcula:

QUÍMICA 2 05
57
a) El pH de les dissolucions.
60 g CH 3 COOH 1 mol CH 3 COOH
CH 3 COOH 5 ———————— ? ———————— 5 1 M
1 dm 3 60 g CH 3 COOH
0,16 g HCl 1 mol HCl
[HCl] 5 —————— ? —————— 5 4,38 ? 10 23 M
1 dm 3 36,5 g HCl
b) El grau d’ionització i la constant d’acidesa de l’àcid acètic.
HCl 1 H 2 O Cl 2 1 H 3 O 1
CI 4,38 ? 10 23 — —
CF — 4,38 ? 10 23 4,38 ? 10 23
pH 5 2log [H 3 O 1 ] 5 2log 4,38 ? 10 23 5 2,36
CH 3 COOH 1 H 2 O CH 3 COO 2 1 H 3 O 1
CF 1 2 c a c a c a
[CH 3 COOH] 5 c 5 1 M
Com que les dues dissolucions tenen el mateix pH, es compleix
que:
c a 5 4,38 ? 10 23 M
Com que [CH 3 COOH] 5 c 5 1 M:
a 5 4,38 ? 10 23 M 5 0,00438
Per tant, el grau d’ionització en percentatge és 0,438 %.
Finalment, calculem la constant d’acidesa de l’àcid acètic:
c a ? c a (c a) 2 (4,38 ? 10 23 ) 2
K a 5 ———— 5 ———— 5 ———————— 5
1 2 c a 1 2 c a 1 2 4,38 ? 10 23
5 1,93 ? 10 25
7. L’àcid acètic és un àcid feble. En una dissolució aquosa
d’àcid acètic, la concentració d’ions OH 2 és 10 29 M. Quina
és la concentració d’ions acetat en la dissolució?
CH 3 COOH 1 H 2 O CH 3 COO 2 1 H 3 O 1
CF c 2 x x x
[H 3 O 1 ] [OH 2 ] 5 10 214
10 214 10 214
[H 3 O 1 ] 5 ———— 5 ———— 5 10 25
[OH 2 ] 10 29
[H 3 O 1 ] 5 [CH 3 COO 2 ] 5 10 25
8. La constant d’acidesa d’un àcid monopròtic és 1,7 ? 10 22 .
Calcula:
a) El grau de dissociació d’una dissolució d’aquest àcid de
concentració 0,13 mol ? dm 23 .
HA 1 H 2 O A 2 1 H 3 O 1
CF c (1 2 a) c a c a
CF 0,13 (1 2 a) 0,13 a 0,13 a
(0,13 a) 2 0,13 a 2
K a 5 ——————— 5 ———— 5 1,7 ? 10 22
0,13 (1 2 a) (1 2 a)
0,13 a 2 1 1,7 ? 10 22 a 2 1,7 ? 10 22 5 0
a 5 0,30
a 5 30 %
b) El grau de dissociació que tindria l’àcid després d’afegir
a la dissolució anterior 0,2 mol ? dm 23 d’ions H 3 O 1 .
HA 1 H 2 O A 2 1 H 3 O 1
CF 0,13 (1 2 a) 0,13 a 0,13 a 1 0,2
(0,13 a) (0,13 a 1 0,2) 0,13 a 2 1 0,2 a
K a 5 ———————————— 5 ———————— 5
0,13 (1 2 a) (1 2 a)
5 1,7 ? 10 22
0,13 a 2 1 0,217 a 2 1,7 ? 10 22 5 0
a 5 0,075
a 5 7,5 %
9. L’àcid acètic és un àcid feble. A 25 °C li correspon un valor
de K a 5 1,8 ? 10 25 . Calcula el nombre de mo lècules d’aquest
àcid sense ionitzar a 25 °C que hi ha en 1 cm 3 d’una dissolució
0,1 mol ? dm 23 .
CH 3 COOH 1 H 2 O CH 3 COO 2 1 H 3 O 1
CF 0,1 2 x x x
x 2 x 2
K a 5 ———— 5 —— 5 1,8 ? 10 25
0,1 2 x 0,1
x 5 1,34 ? 10 23 M
[CH 3 COOH] 5 0,1 2 1,34 ? 10 23 5 0,099 M
0,099 mol 6,02 ? 10 23 molècules
—————— ? ——————————— ? 10 23 dm 3 5
1 dm 3 1 mol
5 5,9 ? 10 19 molècules
10. L’àcid fòrmic o metanoic és l’àcid present en les formigues.
A 25 °C, una dissolució aquosa 1 M d’àcid fòrmic té dissociades
un 1,3 % de les seves molècules. Calcula la K a de
l’àcid fòrmic a aquesta tempera tura. Quin serà el pH de la
dissolució?
HCOOH 1 H 2 O HCOO 2 1 H 3 O 1
CF c (1 2 a) c a c a
CF (1 2 0,013) 0,013 0,013
0,013 2
K a 5 —————— 5 1,7 ? 10 24
(1 2 0,013)
pH 5 2log [H 3 O 1 ] 5 2log 0,013 5 1,89

58 05
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
11. La constant d’acidesa de l’àcid cacodílic, que és un àcid orgànic
monopròtic, és de 6,4 ? 10 27 . Calcula el valor de pH
d’una dissolució 0,3 M d’aquest àcid.
HA 1 H 2 O A 2 1 H 3 O 1
CF c 2 x x x
CF 0,3 2 x x x
x 2
K b 5 ————— 5 6,4 ? 10 27
0,3 2 x
x 2 1 6,4 ? 10 27 x 2 1,92 ? 10 27 5 0
x 5 4,4 ? 10 24 M
pH 5 2log [H 3 O 1 ] 5 2log 4,4 ? 10 24 5 3,36
12. a) Explica com prepararies 1 L de solució 0,1 M d’àcid clorhídric
a partir d’àcid clorhídric 10 M. Indica el material
que utilitzaries i el volum d’àcid clorhídric 10 M
necessari.
0,1 mol HCl 1 dm 3 10 3 cm 3
1 dm 3 ?——————— ?—————— ?————— 5
1 dm 3 10 mol HCl 1 dm 3
5 10 cm 3 HCl 10 M
Amb una pipeta de 10 mL mesurem 10 cm 3 de la dissolució
concentrada de HCl (10 M) i els aboquem en un matràs aforat
d’1 L, arrasant amb aigua fins a aconseguir 1 L de dissolució.
b) Calcula el pH de la solució obtinguda.
HCl 1 H 2 O Cl 2 1 H 3 O 1
CI 0,1 — —
CF — 0,1 0,1
pH 5 2log [H 3 O 1 ] 5 2log 0,1 5 1
c) Indica el color que tindria la solució si hi afegim una
gota d’indicador blau de tornassol, que té un interval de
viratge entre 4,5 i 8,3, i els colors són vermell i blau.
Justifica la resposta.
La solució és de color vermell, ja que el valor de pH és 1,
mentre que l’interval de viratge de l’indicador no es produeix
fins a valors de pH de 4,5.
13. Quina ha de ser la concentració d’una dissolució d’amoníac
per tal que tingui el mateix pH que una dissolució d’hidròxid
de potassi 0,001 M?
Dades: K b (NH 3 ) 5 1,8 ? 10 25
Calculem el pH de la dissolució d’hidròxid de potassi, que és
una base forta i es dissocia totalment:
KOH K 1 1 OH 2
CI 0,001 — —
CF — 0,001 0,001
pOH 5 2log [OH 2 ] 5 2log 0,001 5 3
pH 5 14 2 pOH 5 11
L’amoníac és una base feble que es dissocia segons l’equilibri:
NH 3 1 H 2 O NH 4 1 1 OH 2
CF c 2 x x x
CF c 2 0,001 0,001 0,001
Escrivim l’expressió de la constant de basicitat:
[NH 41
][OH 2 ] 0,001 2
K b 5 ——————— 5 —————— 5 1,8 ? 10 25
[NH 3 ] c 2 0,001
1,8 ? 10 25 c 5 1,018 ? 10 26
c 5 0,057
La concentració d’amoníac ha de ser 0,057 M.
14. Es volen preparar 250 cm 3 d’una dissolució d’àcid acètic de
pH 5 3. Quants grams de l’àcid es necessiten?
Dades: K a (CH 3 COOH) 5 1,8 ? 10 25
Si pH 5 3, aleshores [H 3 O 1 ] 5 10 23 M
L’àcid acètic és un àcid feble que reacciona segons:
CH 3 COOH 1 H 2 O CH 3 COO 2 1 H 3 O 1
CF c 2 x x x
[CH 3 COO 2 ] [H 3 O 1 ] x 2 (10 23 ) 2
K a 5 ————————— 5 ———— 5 ————— 5 1,8 ? 10 25
[CH 3 COOH] c 2 x c 2 10 23
Per estequiometria:
1,8 ? 10 25 c 5 1,018 ? 10 26
c 5 0,057
0,057 mol CH 3 COOH 60 g CH 3 COOH
0,25 dm 3 CH 3 COOH ?—————————— ?———————— 5
1 dm 3 CH 3 COOH 1 mol CH 3 COOH
5 0,855 g CH 3 COOH
Prepara la selectivitat
1. [Curs 09-10] 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.
Dades: Massa molecular relativa de l’àcid fòrmic 5 46,0.
a) Quina és la constant d’acidesa de l’àcid fòrmic a 25 °C?
Massa d’àcid fòrmic 5 4,60 g
Volum de solució 5 500 mL 5 0,500 L
4,60 g 1 mol
C (inicial, àcid fòrmic) 5 ———— ? ———— 5 0,20 M
0,5 L 46 g

QUÍMICA 2 05
59
Reacció
d’equilibri: HCOOH 1 H 2 O HCOO 2 1 H 3 O 1
CI 0,2 M — —
CR x x x
CF 0,2 2 x x x
pH 5 2log [H 3 O 1 ]
[H 3 O 1 ] 5 10 2pH
[H 3 O 1 ] 5 10 22,22 5 6,026 ? 10 23 mol?dm 23
x 2 (6,026? 10 23 ) 2
K a 5 ———— K a 5 ————————— 5
0,2 2 x 0,2 2 6,026 ? 10 23
(6,026? 10 23 ) 2
5 ——————— 5 1,87 ? 10 24
0,1940
b) Quina hauria de ser la concentració d’una solució d’àcid
clorhídric perquè tingués el mateix pH que la solució
d’àcid fòrmic 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 (aq) 1 H 2 O (l) Cl 2 (aq) 1 H 3 O 1 (aq)
Si volem tenir el mateix pH que la solució anterior d’àcid
fòrmic, la concentració d’ions oxoni ha de ser:
pH 5 2,22 [H 3 O 1 ] 5 10 22,22 5 6,026 ? 10 23 mol?dm 23
Per aconseguir aquesta concentració d’ions oxoni, la concentració
inicial d’una solució de HCl ha de ser la mateixa.
[HCl] 5 6,026 ? 10 23 M
2. La metilamina, CH 3 NH 2 , és una base feble.
a) Escriviu l’equació corresponent a l’equilibri de dissociació
en aigua i l’expressió de K b .
Quan la metilamina es dissol en aigua, s’estableix l’equilibri
següent:
CH 3 NH 2(aq) 1 H 2 O (l) CH 3 NH
1(aq) 1 3 OH2 (aq)
La constant K b de la metilamina s’expressa de la manera
següent:
[CH 3 NH 1 3 ][OH2 ]
K b 5 ————————
[CH 3 NH 2 ]
b) Indiqueu les espècies químiques existents en una dissolució
aquosa de metilamina.
Com que és una base feble i no està totalment dissociada,
en una dissolució aquosa de metilamina trobarem, a banda
de molècules de dissolvent, H 2 O, molècules de CH 3 NH 2 , ions
CH 3 NH 1 3
i ions OH 2 . També hi trobarem una petitíssima concentració
de H 3 O 1 , tal com veurem més endavant.
3. Responeu les qüestions següents:
a) El pH d’una dissolució aquosa és 2,5. Indica si es tracta
d’una dissolució àcida o bàsica. Quina és la concentració
d’ions H 3 O 1 i d’ions OH 2 en la dissolució?
El pH d’aquesta dissolució és més petit que 7. Es tracta, per
tant, d’una dissolució àcida.
b) L’hidròxid de calci, compost relativament barat, és emprat
en moltes estacions depuradores com a agent coagulant
en el tractament d’aigües. A més de facilitar
la decantació d’impureses, també pot actuar com a
agent regulador del pH d’aigües massa àcides. Si dissolem
4,44 g d’hidròxid de calci en aigua fins a obtenir
600 cm 3 de dissolució, quin serà el seu pH?
Hem de conèixer la concentració molar de l’hidròxid de calci
en la dissolució:
4,44 g Ca(OH) 2 1 mol Ca(OH) 2 1 000 cm 3
———————— ? ———————— ? ————— 5 0,1 M
600 cm 3 74 g Ca(OH) 2 1 L
L’hidròxid de calci és una base forta i, per tant, en dissolució
aquosa es dissocia totalment en els seus ions:
Ca(OH) 2(s)
2O H
Ca 21 (aq) 1 2 OH 2 (aq)
CI 0,1 M — —
CF — 0,1 M 0,2 M
Hi ha dues maneres equivalents de solucionar el problema:
• Substituïm la [OH 2 ] a l’equació d’ionització de l’aigua:
[H 3 O 1 ]?[OH 2 ] 5 1 ? 10 214
[H 3 O 1 ]? 2 ? 10 21 5 1 ? 10 214
[H 3 O 1 ] 5 5 ? 10 214
pH 5 2log (5? 10 214 ) pH 5 13,30
• Calculem el pOH de la dissolució i, després, el pH:
[OH 2 ] 5 0,2 M pOH 5 0,70
pH 5 14 2 pOH 5 13,30
4. Les amines més importants són les aromàtiques, i d’aquestes,
la més significativa és la fenilamina (anilina). És la
matèria primera en l’obtenció de molts productes intermedis
de la indústria dels colorants. A temperatura ambient
és un líquid incolor que es dissol lleugerament en aigua i
dóna dissolucions bàsiques. És una substància verinosa que
produeix vertigen i cianosi.
Dades: K b (C 6 H 5 NH 2 ) 5 4 ? 10 210
a) Quin és el pH d’una dissolució 0,1 M de fenilamina?
El fet que K b tingui un valor petit ens permet afirmar que la
fenilamina és una base molt feble. No és gaire soluble en
aigua, perquè són poques les molècules que hi reaccionen
i, per tant, l’equilibri de dissociació corresponent està molt
desplaçat cap a l’esquerra:
C 6 H 5 NH 2(aq) 1 H 2 O (l) C 6 H 5 NH 3
1(aq) 1 OH2 (aq)
CI 0,1 M — —
CR x x x
CE 0,1 2 x x x

60 05
SOLUCIONARI DEL LLIBRE DE L’ALUMNE
Com sempre, les concentracions en equilibri han de verificar
la constant corresponent, en aquest cas, K b :
[C 6 H 5 NH 31
] [OH 2 ] x 2
K b 5 ————————— 4 ? 10 210 5 —————
[C 6 H 5 NH 2 ] 0,1 2 x
Els valors de K b i c ens permeten fer l’aproximació 0,1 2 x <
< 0,1. Per tant:
x 2
4 ? 10 210 5 —— x 2 5 4 ? 10 211 x 5 6,32 ? 10 26
0,1
En conseqüència:
[OH 2 ] 5 x 5 6,32 ? 10 26 M
pOH 5 5,20
pH 5 14 2 pOH 5 8,80
b) Calculeu el pH en el cas d’una dissolució 0,04 M.
Només cal repetir els càlculs de l’apartat a) amb les noves
dades de concentració.
5. La morfina és un alcaloide que s’extreu de l’opi. És considerada
una droga per la seva forta addicció. La seva fórmula
química és C 17 H 19 O 3 N. Es tracta d’una base feble amb una
K b d’1,6 ? 10 26 . Actualment continua sent l’anestèsic més
utilitzat per alleugerir els dolors intensos, tot i que s’intenta
substituir per altres substàncies.
a) Justifiqueu per què es una base de Brönsted i Lowry.
Reacció en aigua:
C 17 H 19 O 3 N (aq) 1 H 2 O (l) C 17 H 20 O 3 N 1 (aq) 1 OH 2 (aq)
Es comporta com una base, ja que accepta els protons de
l’aigua.
b) Determineu el pH d’una dissolució 0,025 M de morfina.
C 17 H 19 O 3 N (aq) 1 H 2 O (l) C 17 H 20 O 3 N 1 (aq) 1 OH 2 (aq)
CI 0,025 M — —
CR x x x
CF 0,025 2 x x x
[C 17 H 20 O 3 N 1 ] ? [OH 2 ]
K b 5 ————————————
[C 17 H 19 O 3 N]
x 2
1,6 ? 10 26 5 —————
0,025 2 x
x 5 0,000199 5 1,99 ? 10 24
[OH 2 ] 5 1,99 ? 10 24 mol?dm 23
pOH 5 2log [OH 2 ]5 2log 1,99 ? 10 24
pOH 5 3,7
pH 1 pOH 5 14 pH 5 10,3
Quimitest
1. L’àcid butanoic és l’àcid present quan la mantega es fa rància.
Si la constant d’àcidesa de l’àcid butanoic és K a 5 1,5 ? 10 25 ,
quin és el pH d’una dissolució 0,27 M?
a) 8,5
b) 2,7
c) 3,4
d) 3,8
La resposta correcta és la b).
2. El grup amino és present en molts compostos de caràcter
bàsic. L’etilamina CH 3 CH 2 NH 2 n’és un exemple. Determina
el pH d’una dissolució 0,5 M d’aquest compost tenint en
compte que K b (CH 3 CH 2 NH 2 ) 5 6,41 ? 10 26 .
a) 9,45
b) 11,25
c) 8,86
d) 11,06
La resposta correcta és la b).
3. L’àcid glicòlic o àcid 2-hidroxietanoic és un àcid natural
que prové de la canya de sucre. És emprat en molts productes
de cosmètica a causa dels seus efectes exfoliants
sobre la pell. La seva fórmula correspon a CH 2 OHCOOH
(K a (CH 2 OHCOOH) 5 1,47 ? 10 24 ). El grau de dissociació
d’una dissolució 0,4 mol ? dm 23 d’aquest àcid és:
a) 0,05
b) 1,2
c) 0,02
d) 0,09
La resposta correcta és la c).
4. La combustió de la hidrazina, H 2 NNH 2, és molt exo tèrmica i
per aquesta raó és emprada com a combustible per a coets.
Les dissolucions aquoses d’hidrazina tenen caràcter de base
feble. Tenint en compte que K b (N 2 H 4 ) 5 8,5 ? 10 27 , quin és
el grau de dissociació d’una dissolució 0,18 M d’hidrazina?
a) 0,0041
b) 0,00217
c) 0,0012
d) 0,009
La resposta correcta és la b).
5. A la natura, l’àcid màlic o àcid hidroxibutandioic
(HOOC-CHOH-CH 2 -COOH) es troba a les pomes i a les cireres
verdes; a la indústria s’utilitza com a additiu alimentari,
per la seva acció antibacteriana, i en la fabricació de
laxants.

QUÍMICA 2 05
61
Si disposem d’una dissolució d’àcid màlic de pH 5 3,4, quina
és la concentració inicial d’aquest àcid?
Nota: considereu només la primera dissociació,
K a 5 3,48 ? 10 24 .
a) 4 ? 10 24 M
b) 2,54 ? 10 25 M
c) 1,28 ? 10 24 M
d) 0,059 M
La resposta correcta és la a).
6. L’àcid fluorhídric intervé en la fabricació del vidre i en el
refinament de la gasolina d’alt octanatge. En contacte amb
la pell provoca cremades molt doloroses. Si la constant
d’acidesa de l’àcid fluorhídric és K a 5 7 ? 10 24 , quin és el pH
d’una dissolució 0,4 M?
a) 2,3
b) 3,7
c) 1,4
d) 1,8
La resposta correcta és la d).
7. Una dissolució bàsica té un pH 5 11,35. Determina la concentració
inicial de la base suposant que es tracta d’amoníac.
Dades: K b 5 1,8 ? 10 25
a) 0,52 M
b) 0,47 M
c) 0,28 M
d) 0,35 M
La resposta correcta és la c).
8. L’àcid cianhídric és tòxic, ja que impedeix la respiració
cel . lular. Alguns animals, com ara el milpeus, l’empren com
a defensa. Determina la constant de dissociació d’aquest
àcid tenint en compte que una dissolució de concentració
0,5 M d’àcid cianhídric té un pH 5 4,85.
a) 6 ? 10 29
b) 2 ? 10 25
c) 8 ? 10 23
d) 4 ? 10 210
La resposta correcta és la d).