PAU Química 2018 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 1

1. L’àcid benzoic (C6H5COOH) és un àcid carboxílic monopròtic que s’utilitza en l’elabo­ ració de cosmètics, tints, plàstics i repeŀlents d’insectes. a) Al laboratori preparem 250 mL d’una solució aquosa que conté 3,050 g d’àcid ben­ zoic. En mesurar el pH d’aquesta solució a 25 °C, obtenim un valor de 2,60. Quin valor té la constant d’acidesa de l’àcid benzoic a 25 °C? [1 punt] b) Una indústria ha comprat una solució aquosa d’àcid benzoic. Per conèixer-ne amb exactitud i precisió la concentració, valorem 25,0 mL d’aquesta solució amb una solució aquosa d’hidròxid de sodi 0,115 m, i gastem 38,6 mL d’aquesta base per arribar al punt final de la valoració. Escriviu la reacció de valoració i calculeu la concentració de la solució aquosa d’àcid benzoic, expressada en g L–1. [1 punt] Dades:  Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

Pregunta 1a Dades inicials: Massa d’àcid benzoic = 3,050 g Volum de solució = 250 mL = 0,250 L Massa molecular del àcid benzoic = (6 x 12) + (5 x 1) + (12 + 16 x 2 + 1) = 122 g/mol Concentració inicial d’àcid benzoic = (3,050 g / 0,250 L) x (1 mol / 122 g) Concentració inicial d’àcid benzoic = 0,100 M [0,1 p] Plantejament de l’equilibri àcid-base (volum 1 L): C6H5COOH + H2O  C6H5COO- + H3O+ mols inicials 0,100 mols en equilibri 0,100 – x x x [0,1 p] pH = - log [H3O+]  [H3O+] = 10– pH  [H3O+] = 10–2,60 = 2,5119x10–3 M Si pH = 2,60 [0,2 p] Per l’estequiometria de la reacció: [C6H5COO-] = [H3O+] = x = 2,5119x10–3 M [C6H5COOH] = 0,100 – x = 0,100 – 2,5119x10–3 = 0,09749 M [0,2 p] Constant d’acidesa (Ka): Ka = ([H3O+][ C6H5COO-]) / [C6H5COOH] [0,2 p] Ka = (2,5119x10–3 M)2 / (0,09749) Ka = 6,5 · 10-5 [0,2 p]  Si expressen la Ka amb unitats es penalitzarà 0,1 p Pregunta 1b Formulació. Hidròxid de sodi: NaOH [− 0,5 p si no formulen bé] Reacció de valoració: C6H5COOH + OH-  C6H5COO- + H2O […]