PAU Química 2025 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 3

Exercici 3 L’àcid metanoic (HCOOH), anomenat habitualment àcid fòrmic, és un àcid carboxílic monopròtic d’un sol àtom de carboni i té una constant d’acidesa (Ka) a 25 °C d’1,77 × 10–4. Va ser aïllat i identificat per primera vegada en la destiŀlació aquosa de formigues vermelles. Es troba present en el mecanisme de defensa de diversos insectes i plantes. a) Calculeu el pH d’una solució 0,20 m d’àcid metanoic i escriviu la reacció de valoració de l’àcid metanoic amb hidròxid de sodi. Calculeu també el volum de solució d’hidròxid de sodi 0,15 m que serà necessari per a valorar 25 mL de la solució de l’àcid metanoic. [1,25 punts] b) Raoneu qualitativament si el pH en el punt d’equivalència de la valoració anterior serà àcid, bàsic o neutre, i digueu quin dels indicadors de la taula de sota es pot utilitzar per a detectar el punt final d’aquesta valoració. Justifiqueu la resposta. Expliqueu com duríeu a terme en el laboratori aquest procediment, i indiqueu quin material i quines substàn- cies utilitzaríeu. [1,25 punts] Dades: Canvi de color Interval Indicador del pH Àcid Alcalí Verd de bromocresol 3,8-5,4 groc verd blavós Blau de bromotimol 6,0-7,6 groc blau Fenolftaleïna 8,0-9,5 incolor fúcsia

Exercici 3a Formulació. Hidròxid de sodi: NaOH [-0,50 p. si no formulen bé] pH de la solució d’àcid fòrmic 0,20 M Equilibri de l’àcid metanoic HCOOH + H2O ⇄ HCOO- + H3O+ Concentració a l’inici 0,20 -- -- Concentració a l’equilibri 0,20 - x x x [𝐻𝐶𝑂𝑂−][𝐻3𝑂+ ] 𝐾𝑎= [0,15 p.] [H𝐶𝑂𝑂𝐻] Càlcul concentració de ió hidroni (oxidani/oxoni) i pH 1,77 𝑥 10−4 = [(𝑥)·(𝑥)] (0,20−𝑥) (equació 1) 𝑥2 + 1,77 𝑥 10−4 𝑥−3,54 𝑥 10−5 = 0 Resolent l'equació quadràtica, es troba que 𝒙= 𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟖𝟔𝟐. L’altra solució és negativa. [H3O+] = 5,862 x 10-3 M [0,30 p.] pH = - log [H3O+] = - log (5,862 x 10-3)  pH = 2,23 [0,20 p.] Reacció de valoració HCOOH(aq) + OH-(aq) → HCOO-(aq) + H2O(l) [0,20 p.] (o també: HCOOH(aq) + NaOH(aq) → HCOONa(aq) + H2O(l) Càlcul del volum de NaOH A partir de la reacció igualada (estequiometria 1 a 1 perquè es tracta d’un àcid monopròtic) i coneixent que: [HCOOH] = 0,20 M; V (HCOOH) = 25 mL = 0,025 L i [NaOH] = 0,15 M es pot calcular el V(NaOH): (0,20 mol/L) x (0,025 L) = 0,15 mol/L x V(NaOH) […]