Exercicis de formulació i nomenclatura química (repàs PAU) — Química 2n Batxillerat

Aquest tema és un repàs de formulació i nomenclatura química pensat per a les PAU. Començaràs amb la formulació inorgànica: òxids, hidrurs, hidròxids, àcids, sals binàries i ions, i després passaràs a les oxosals i a les sals àcides. Tot seguit treballaràs la química orgànica segons la IUPAC: hidrocarburs, alcohols, aldehids, cetones, àcids, èsters, amines, amides i compostos aromàtics. Faràs exercicis de nom a fórmula i de fórmula a nom, de classificació per famílies, d'isomeria i d'ajust de reaccions a partir dels noms, amb un bon nombre de qüestions tipus PAU. Vigila els errors típics: confondre els sufixos -ós i -ic dels oxoàcids, oblidar els parèntesis en fórmules com Ca(OH)2 i numerar la cadena pel costat equivocat.

Tens examen d'aquest tema? Fes un simulacre de 60 minuts com el de l'institut, amb solucions i criteris de correcció.Fes el simulacre →

Nivell bàsic

Exercici 1

Escriu la fórmula dels òxids següents: a) òxid de sodi; b) òxid de calci; c) òxid de ferro(III); d) triòxid de sofre; e) peròxid d'hidrogen.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 1

Apartat a)

Resultat

Na₂O

Resolució

Ions. El sodi forma l'ió Na⁺ i l'oxigen, l'ió òxid O²⁻.
Neutralitat. Calen dos ions Na⁺ (+2) per compensar la càrrega d'un ió O²⁻ (−2): Na₂O.

Apartat b)

Resultat

CaO

Resolució

Ions. El calci forma Ca²⁺ i l'oxigen, O²⁻.
Neutralitat. Les càrregues (+2 i −2) es compensen 1 a 1: CaO.

Apartat c)

Resultat

Fe₂O₃

Resolució

Ions. El nombre romà diu que el ferro(III) és Fe³⁺; l'oxigen és O²⁻.
Es creuen les càrregues. 2 Fe³⁺ sumen +6 i 3 O²⁻ sumen −6, de manera que la fórmula és Fe₂O₃.

Apartat d)

Resultat

SO₃

Resolució

Nomenclatura amb prefixos. El nom diu directament quants àtoms hi ha: el prefix «tri» indica tres àtoms d'oxigen, i el sofre, sense prefix, n'és un.
Comprovació. El sofre hi té nombre d'oxidació +6, perquè 3·(−2) = −6: SO₃.

Apartat e)

Resultat

H₂O₂

Resolució

Ió peròxid. Els peròxids contenen el grup O₂²⁻ (dos oxígens units, cadascun amb nombre d'oxidació −1).
Neutralitat. Dos H⁺ compensen la càrrega 2− del peròxid: H₂O₂.
Compte. No simplifiquis H₂O₂ a HO: en els peròxids el grup O₂ no es pot partir.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 2

Anomena els compostos següents: a) Al₂O₃; b) CO₂; c) Cu₂O; d) P₂O₅; e) Cl₂O₇.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 2

Apartat a)

Resultat

Òxid d'alumini.

Resolució

Nombre d'oxidació. Amb l'O a −2: 2x + 3·(−2) = 0, és a dir, x = +3.
Nom. L'alumini només té nombre d'oxidació +3, així que no cal indicar-lo: òxid d'alumini.

Apartat b)

Resultat

Diòxid de carboni.

Resolució

No-metall. En els òxids dels no-metalls s'usen sobretot prefixos (di-, tri-, penta-, hepta-…).
Nom. Dos oxígens i un carboni: diòxid de carboni.

Apartat c)

Resultat

Òxid de coure(I).

Resolució

Nombre d'oxidació. Els dos Cu compensen la càrrega de l'O²⁻ (−2), així que cada Cu és +1.
Nomenclatura de Stock. En els òxids dels metalls que tenen més d'un nombre d'oxidació (el coure pot ser +1 o +2) s'escriu en xifres romanes: òxid de coure(I).

Apartat d)

Resultat

Pentaòxid de difòsfor.

Resolució

Prefixos. Hi ha 2 àtoms de P (di-) i 5 d'O (penta-).
Nom. Pentaòxid de difòsfor (el fòsfor hi és +5).

Apartat e)

Resultat

Heptaòxid de diclor.

Resolució

Prefixos. Hi ha 2 àtoms de Cl (di-) i 7 d'O (hepta-).
Nom. Heptaòxid de diclor (el clor hi és +7, el seu nombre d'oxidació màxim).

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 3

Escriu la fórmula d'aquestes substàncies: a) hidrur de sodi; b) hidrur de calci; c) amoníac; d) clorur d'hidrogen; e) sulfur d'hidrogen.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 3

Apartat a)

Resultat

NaH

Resolució

Hidrur metàl·lic. En els hidrurs dels metalls l'hidrogen actua com a H⁻ (nombre d'oxidació −1).
Fórmula. Un Na⁺ compensa un H⁻: NaH.

Apartat b)

Resultat

CaH₂

Resolució

Ions. Ca²⁺ i H⁻: calen dos hidrurs per compensar el +2.
Fórmula. CaH₂; també s'anomena dihidrur de calci.

Apartat c)

Resultat

NH₃

Resolució

Nom tradicional. Amoníac és el nom tradicional acceptat del trihidrur de nitrogen.
Fórmula. Un N unit a tres H: NH₃ (N −3, H +1).

Apartat d)

Resultat

HCl

Resolució

Hidrogen amb no-metall. Aquí l'hidrogen actua amb nombre d'oxidació +1 i el clor, com a clorur, amb −1.
Fórmula. HCl; en dissolució aquosa s'anomena àcid clorhídric.

Apartat e)

Resultat

H₂S

Resolució

Hidrogen amb no-metall. El sulfur és S²⁻ i cada H actua amb +1: en calen dos.
Fórmula. H₂S; en dissolució aquosa s'anomena àcid sulfhídric.
Resum. Fixa't en la diferència: en els hidrurs metàl·lics (NaH, CaH₂) l'hidrogen és −1; en el HCl i el H₂S és +1.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 4

Anomena els hidròxids següents: a) NaOH; b) Ca(OH)₂; c) Fe(OH)₃; d) CuOH; e) Zn(OH)₂.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 4

Apartat a)

Resultat

Hidròxid de sodi.

Resolució

Ions. Na⁺ i un OH⁻.
Nom. El sodi només té nombre d'oxidació +1, així que no s'hi escriu nombre romà: hidròxid de sodi.

Apartat b)

Resultat

Hidròxid de calci (també, dihidròxid de calci).

Resolució

Ions. Ca²⁺ i dos OH⁻; els parèntesis de la fórmula indiquen que el grup OH es repeteix.
Nom. El calci només té +2: hidròxid de calci, o dihidròxid de calci amb prefixos.

Apartat c)

Resultat

Hidròxid de ferro(III) (també, trihidròxid de ferro).

Resolució

Nombre d'oxidació. Tres ions OH⁻ compensen un Fe³⁺.
Nom. El ferro pot ser +2 o +3, així que cal el nombre romà: hidròxid de ferro(III).

Apartat d)

Resultat

Hidròxid de coure(I).

Resolució

Nombre d'oxidació. Hi ha un OH⁻ per cada Cu, de manera que el coure és Cu⁺.
Nom. El coure pot ser +1 o +2: hidròxid de coure(I).

Apartat e)

Resultat

Hidròxid de zinc.

Resolució

Ions. Zn²⁺ i dos OH⁻.
Nom. El zinc només té nombre d'oxidació +2 (com el Na i el Ca, en tenen un de sol), així que no cal el nombre romà.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 5

Escriu la fórmula dels àcids següents: a) àcid sulfúric; b) àcid nítric; c) àcid carbònic; d) àcid fosfòric; e) àcid hipoclorós.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 5

Apartat a)

Resultat

H₂SO₄

Resolució

Nombre d'oxidació. Àcid sulfúric: sufix -ic, el sofre amb +6.
Comprovació. Amb H +1 i O −2: 2·(+1) + 6 + 4·(−2) = 0. La fórmula H₂SO₄ és neutra.

Apartat b)

Resultat

HNO₃

Resolució

Nombre d'oxidació. Àcid nítric: el nitrogen amb +5.
Comprovació. 1 + 5 + 3·(−2) = 0: HNO₃.

Apartat c)

Resultat

H₂CO₃

Resolució

Nombre d'oxidació. Àcid carbònic: el carboni amb +4.
Comprovació. 2 + 4 + 3·(−2) = 0: H₂CO₃.

Apartat d)

Resultat

H₃PO₄

Resolució

Nombre d'oxidació. Àcid fosfòric: el fòsfor amb +5.
Comprovació. 3 + 5 + 4·(−2) = 0: H₃PO₄.

Apartat e)

Resultat

HClO

Resolució

Prefix i sufix. El prefix hipo- i el sufix -ós indiquen el nombre d'oxidació més baix del clor en els oxoàcids: +1.
Comprovació. 1 + 1 + (−2) = 0: HClO.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 6

Escriu la fórmula, amb la càrrega, dels ions següents: a) ió sodi; b) ió clorur; c) ió amoni; d) ió sulfat; e) ió nitrat; f) ió coure(II).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 6

Apartat a)

Resultat

Na⁺

Resolució

Catió metàl·lic. El sodi (grup 1) perd un electró.
Nom. Els cations d'un metall porten el nom de l'element: ió sodi, Na⁺.

Apartat b)

Resultat

Cl⁻

Resolució

Anió monoatòmic. El clor guanya un electró.
Nom. Els anions monoatòmics acaben en -ur: ió clorur, Cl⁻.

Apartat c)

Resultat

NH₄⁺

Resolució

Catió poliatòmic. El nitrogen i els quatre hidrògens formen un sol ió.
Fórmula. Ió amoni: NH₄⁺ (no el confonguis amb l'amoníac, NH₃).

Apartat d)

Resultat

SO₄²⁻

Resolució

Oxoanió. Ve de l'àcid sulfúric, H₂SO₄, que perd els dos H⁺.
Fórmula. Els oxoanions acaben en -at o en -it: ió sulfat, SO₄²⁻.

Apartat e)

Resultat

NO₃⁻

Resolució

Oxoanió. Ve de l'àcid nítric, HNO₃, que perd un H⁺.
Fórmula. Ió nitrat: NO₃⁻.

Apartat f)

Resultat

Cu²⁺

Resolució

Nombre romà. El (II) indica la càrrega del catió.
Fórmula. Ió coure(II): Cu²⁺.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 7

Anomena les sals següents: a) NaCl; b) CaF₂; c) FeCl₃; d) K₂S; e) AgBr; f) Al₂S₃.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 7

Apartat a)

Resultat

Clorur de sodi.

Resolució

Sal binària. Les sals binàries porten el nom de l'anió acabat en -ur, seguit de «de» i el nom del metall.
Nom. Cl⁻ i Na⁺: clorur de sodi.

Apartat b)

Resultat

Fluorur de calci.

Resolució

Ions. Ca²⁺ i dos F⁻.
Nom. Fluorur de calci (el calci només té +2).

Apartat c)

Resultat

Clorur de ferro(III) (també, triclorur de ferro).

Resolució

Nombre d'oxidació. Tres Cl⁻ compensen la càrrega +3 del ferro: per això és ferro(III).
Nom. Clorur de ferro(III), o triclorur de ferro amb prefixos.

Apartat d)

Resultat

Sulfur de potassi.

Resolució

Ions. Dos K⁺ i un S²⁻.
Nom. Sulfur de potassi.

Apartat e)

Resultat

Bromur de plata.

Resolució

Ions. Ag⁺ i Br⁻.
Nom. Bromur de plata.

Apartat f)

Resultat

Sulfur d'alumini.

Resolució

Ions. 2 Al³⁺ (+6) i 3 S²⁻ (−6).
Nom. Sulfur d'alumini (l'alumini només té +3).

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 8

Escriu la fórmula semidesenvolupada dels hidrocarburs següents: a) etè; b) propè; c) but-1-è; d) etí; e) propí.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 8

Apartat a)

Resultat

CH₂=CH₂

Resolució

Sufix. El sufix -è indica un doble enllaç (alquè); et- vol dir 2 C.
Fórmula. CH₂=CH₂. No cal localitzador: només hi ha una posició possible.

Apartat b)

Resultat

CH₂=CH-CH₃

Resolució

Cadena. 3 C (prop-) amb un doble enllaç.
Fórmula. CH₂=CH-CH₃; tampoc no cal localitzador.

Apartat c)

Resultat

CH₂=CH-CH₂-CH₃

Resolució

Localitzador. 4 C (but-) i el 1 diu on comença el doble enllaç: entre el C-1 i el C-2.
Fórmula. CH₂=CH-CH₂-CH₃.

Apartat d)

Resultat

CH≡CH

Resolució

Sufix. El sufix -í indica un triple enllaç (alquí).
Fórmula. 2 C units per un triple enllaç: CH≡CH.

Apartat e)

Resultat

CH≡C-CH₃

Resolució

Cadena. 3 C amb un triple enllaç, que només pot anar en una posició.
Fórmula. CH≡C-CH₃. Comprovació: cada carboni té quatre enllaços.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 9

Anomena els compostos següents: a) CH₃-CH₂OH; b) CH₃-CHO; c) CH₃-CO-CH₃; d) CH₃-COOH; e) CH₃-O-CH₃.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 9

Apartat a)

Resultat

Etanol.

Resolució

Família. Grup -OH: alcohol, sufix -ol.
Nom. 2 C: etanol.

Apartat b)

Resultat

Etanal.

Resolució

Família. Grup -CHO: aldehid, sufix -al.
Nom. 2 C: etanal.

Apartat c)

Resultat

Propanona.

Resolució

Família. Grup -CO- entre dos carbonis: cetona, sufix -ona.
Nom. 3 C: propanona.

Apartat d)

Resultat

Àcid etanoic.

Resolució

Família. Grup -COOH: àcid carboxílic, nom «àcid …-oic».
Nom. 2 C: àcid etanoic.

Apartat e)

Resultat

Metoximetà (també, dimetil èter).

Resolució

Família. Grup -O- entre dos radicals: èter.
Nom. Metoximetà; també s'anomena dimetil èter.
Resum. Els sufixos -ol, -al, -ona i àcid -oic identifiquen la família.

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 10

Indica a quina família pertany cada compost i anomena'l: a) CH₃-CH₂-NH₂; b) CH₃-COO-CH₃; c) CH₃-CO-NH₂; d) CH₃-CH₂-Cl; e) C₆H₅-OH.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 10

Apartat a)

Resultat

Amina: etanamina.

Resolució

Família. Grup -NH₂: amina.
Nom. 2 C: etanamina.

Apartat b)

Resultat

Èster: etanoat de metil.

Resolució

Família. Grup -COO- entre dos radicals: èster.
Nom. La part de l'àcid (CH₃-COO-, 2 C) dona «etanoat» i el radical de l'alcohol, «de metil»: etanoat de metil.

Apartat c)

Resultat

Amida: etanamida.

Resolució

Família. Grup -CO-NH₂: amida.
Nom. 2 C: etanamida.

Apartat d)

Resultat

Derivat halogenat (halogenur d'alquil): cloroetà.

Resolució

Família. Un halogen (Cl) unit a una cadena d'alcà: derivat halogenat.
Nom. El Cl es nomena com a prefix: cloroetà.

Apartat e)

Resultat

Fenol: fenol (nom sistemàtic, benzenol).

Resolució

Família. Grup -OH unit directament a un anell aromàtic: fenol.
Nom. Fenol (benzenol).
Error típic. No confonguis l'èster (-COO-) amb l'èter (-O-) o amb l'àcid (-COOH).

T'has encallat? T'ajudem amb el dubte Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell intermedi

Exercici 11

Anomena els oxoàcids següents: a) H₂SO₃; b) HNO₂; c) HClO₃; d) HBrO; e) H₂CrO₄.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 11

Apartat a)

Resultat

Àcid sulfurós.

Resolució

Nombre d'oxidació. Primer calculem el de l'element central (H +1, O −2): 2·(+1) + x + 3·(−2) = 0, és a dir, S +4.
Nom. El sofre forma àcids amb +4 (-ós) i +6 (-ic): amb +4, àcid sulfurós.

Apartat b)

Resultat

Àcid nitrós.

Resolució

Nombre d'oxidació. 1 + x + 2·(−2) = 0, és a dir, N +3.
Nom. El nitrogen forma HNO₂ (+3, -ós) i HNO₃ (+5, -ic): àcid nitrós.

Apartat c)

Resultat

Àcid clòric.

Resolució

Nombre d'oxidació. 1 + x + 3·(−2) = 0, és a dir, Cl +5.
Nom. En la sèrie del clor (+1, +3, +5, +7), el +5 és -ic: àcid clòric.
Regla. Regla: -ic correspon a un nombre d'oxidació alt i -ós a un de més baix; hipo-…-ós és encara més baix i per-…-ic encara més alt (HClO₄, àcid perclòric).

Apartat d)

Resultat

Àcid hipobromós.

Resolució

Nombre d'oxidació. 1 + x + (−2) = 0, és a dir, Br +1.
Nom. És el nombre d'oxidació més baix de la sèrie del brom: hipo-…-ós, àcid hipobromós.

Apartat e)

Resultat

Àcid cròmic.

Resolució

Nombre d'oxidació. 2·(+1) + x + 4·(−2) = 0, és a dir, Cr +6.
Nom. Amb +6 el crom forma l'àcid cròmic.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 12

Escriu la fórmula de les sals següents: a) sulfat de coure(II); b) nitrat de plata; c) carbonat de calci; d) fosfat de potassi; e) permanganat de potassi; f) clorat de sodi.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 12

Apartat a)

Resultat

CuSO₄

Resolució

Ions. Es combina el catió amb l'oxoanió: Cu²⁺ i SO₄²⁻.
Fórmula. Les càrregues es compensen 1 a 1: CuSO₄.

Apartat b)

Resultat

AgNO₃

Resolució

Ions. Ag⁺ i NO₃⁻.
Fórmula. 1 a 1: AgNO₃.

Apartat c)

Resultat

CaCO₃

Resolució

Ions. Ca²⁺ i CO₃²⁻.
Fórmula. 1 a 1: CaCO₃.

Apartat d)

Resultat

K₃PO₄

Resolució

Ions. K⁺ i PO₄³⁻: es creuen les càrregues.
Fórmula. Calen tres K⁺ per a un fosfat: K₃PO₄.

Apartat e)

Resultat

KMnO₄

Resolució

Ions. K⁺ i l'ió permanganat, MnO₄⁻.
Fórmula. 1 a 1: KMnO₄.

Apartat f)

Resultat

NaClO₃

Resolució

Ions. Na⁺ i l'ió clorat, ClO₃⁻.
Fórmula. NaClO₃. Fixa't que només s'escriuen parèntesis si l'oxoanió es repeteix, com en Ca₃(PO₄)₂.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 13

Anomena les sals següents: a) Na₂SO₃; b) KNO₂; c) Fe₂(SO₄)₃; d) Ca₃(PO₄)₂; e) K₂Cr₂O₇; f) NaClO.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 13

Apartat a)

Resultat

Sulfit de sodi.

Resolució

Anió. SO₃²⁻ prové de l'àcid sulfurós.
Nom. Els àcids acabats en -ós donen anions acabats en -it: sulfit de sodi.

Apartat b)

Resultat

Nitrit de potassi.

Resolució

Anió. NO₂⁻ prové de l'àcid nitrós.
Nom. -ós → -it: nitrit de potassi.

Apartat c)

Resultat

Sulfat de ferro(III).

Resolució

Nombre d'oxidació. Tres SO₄²⁻ donen −6, i els dos Fe han de sumar +6, de manera que cada Fe és +3.
Nom. Sulfat de ferro(III).

Apartat d)

Resultat

Fosfat de calci.

Resolució

Ions. 3 Ca²⁺ (+6) i 2 PO₄³⁻ (−6).
Nom. L'àcid fosfòric (-ic) dona fosfat: fosfat de calci.

Apartat e)

Resultat

Dicromat de potassi.

Resolució

Anió. L'anió és Cr₂O₇²⁻, el dicromat (Cr +6).
Nom. Dicromat de potassi.

Apartat f)

Resultat

Hipoclorit de sodi.

Resolució

Anió. ClO⁻ prové de l'àcid hipoclorós.
Nom. Hipoclorit de sodi.
Regla. Els àcids acabats en -ós donen anions acabats en -it, i els acabats en -ic, anions acabats en -at.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 14

Escriu la fórmula de a) hidrogencarbonat de sodi, b) hidrogensulfat de potassi i c) dihidrogenfosfat de calci, i anomena d) NaHS i e) Mg(HCO₃)₂.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 14

Apartat a)

Resultat

NaHCO₃

Resolució

Ions. Na⁺ i l'ió hidrogencarbonat, HCO₃⁻.
Fórmula. 1 a 1: NaHCO₃.

Apartat b)

Resultat

KHSO₄

Resolució

Ions. K⁺ i HSO₄⁻.
Fórmula. KHSO₄.

Apartat c)

Resultat

Ca(H₂PO₄)₂

Resolució

Ions. Ca²⁺ i l'ió dihidrogenfosfat, H₂PO₄⁻ (conserva dos hidrògens àcids).
Fórmula. Calen dos anions: Ca(H₂PO₄)₂; l'anió, amb parèntesis, es repeteix dues vegades.

Apartat d)

Resultat

Hidrogensulfur de sodi.

Resolució

Anió. HS⁻ és el sulfur que conserva un hidrogen.
Nom. Hidrogensulfur de sodi.

Apartat e)

Resultat

Hidrogencarbonat de magnesi.

Resolució

Ions. Mg²⁺ i dos HCO₃⁻.
Nom. Hidrogencarbonat de magnesi.
Sals àcides. Conserven hidrògens àcids a l'anió: el prefix hidrogen- (o dihidrogen-, si en conserva dos) ho indica.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 15

Escriu la fórmula i el nom del compost iònic que formen els ions següents: a) Al³⁺ i SO₄^2-; b) NH₄⁺ i PO₄^3-; c) Fe³⁺ i CO₃^2-; d) Mg²⁺ i NO₃^-.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 15

Apartat a)

Resultat

Al₂(SO₄)₃, sulfat d'alumini.

Resolució

Neutralitat. La fórmula ha de ser elèctricament neutra: es creuen les càrregues. 2 Al³⁺ (+6) i 3 SO₄²⁻ (−6).
Fórmula i nom. Al₂(SO₄)₃, sulfat d'alumini.

Apartat b)

Resultat

(NH₄)₃PO₄, fosfat d'amoni.

Resolució

Neutralitat. 3 NH₄⁺ (+3) i 1 PO₄³⁻ (−3).
Fórmula i nom. (NH₄)₃PO₄, fosfat d'amoni. El PO₄ no porta parèntesis perquè només hi és una vegada.

Apartat c)

Resultat

Fe₂(CO₃)₃, carbonat de ferro(III).

Resolució

Neutralitat. 2 Fe³⁺ (+6) i 3 CO₃²⁻ (−6).
Fórmula i nom. Fe₂(CO₃)₃, carbonat de ferro(III).

Apartat d)

Resultat

Mg(NO₃)₂, nitrat de magnesi.

Resolució

Neutralitat. 1 Mg²⁺ (+2) i 2 NO₃⁻ (−2).
Fórmula i nom. Mg(NO₃)₂, nitrat de magnesi. Els parèntesis només es posen si un ió poliatòmic es repeteix més d'una vegada.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 16

Classifica cada substància com a òxid, hidrur, hidròxid, oxoàcid o oxosal i anomena-la: a) Li₂O; b) CaH₂; c) KOH; d) HNO₂; e) MgSO₄.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 16

Apartat a)

Resultat

Òxid: òxid de liti.

Resolució

Classificació. Metall + O²⁻: òxid.
Nom. Òxid de liti.

Apartat b)

Resultat

Hidrur metàl·lic: hidrur de calci (també, dihidrur de calci).

Resolució

Classificació. Metall + H⁻: hidrur metàl·lic.
Nom. Hidrur de calci, o dihidrur de calci.

Apartat c)

Resultat

Hidròxid: hidròxid de potassi.

Resolució

Classificació. Metall + OH⁻: hidròxid.
Nom. Hidròxid de potassi.

Apartat d)

Resultat

Oxoàcid: àcid nitrós.

Resolució

Classificació. H + anió amb oxigen: oxoàcid.
Nom. N amb +3: àcid nitrós.

Apartat e)

Resultat

Oxosal: sulfat de magnesi.

Resolució

Classificació. Metall + oxoanió (SO₄²⁻): oxosal.
Nom. Sulfat de magnesi.
Truc per classificar. Si comença per H i té oxigen, és un oxoàcid; si porta el grup OH, és un hidròxid; si té un metall i un oxoanió, és una oxosal.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 17

Anomena els alcans següents: a) CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₂-CH₃; b) CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₂-CH₃; c) CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CH₃; d) CH₃-CH(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 17

Apartat a)

Resultat

2-metilpentà

Resolució

Cadena principal. Es busca la cadena contínua més llarga i es numera pel costat que doni els localitzadors més baixos als substituents. Aquí és de 5 C (pentà).
Nom. Un metil al C-2: 2-metilpentà.

Apartat b)

Resultat

3-metilhexà

Resolució

Cadena principal. 6 C (hexà) amb un metil.
Nom. Un metil al C-3: 3-metilhexà (numerant des de l'altre extrem seria el C-4, un localitzador més alt).

Apartat c)

Resultat

2,2-dimetilbutà

Resolució

Cadena principal. 4 C (butà) amb dos metils al mateix carboni.
Nom. 2,2-dimetilbutà: quan un substituent es repeteix, s'usa el prefix di- i es repeteix el localitzador de cadascun (2,2-).

Apartat d)

Resultat

2,3-dimetilbutà

Resolució

Cadena principal. 4 C (butà) amb metils als C-2 i C-3.
Nom. 2,3-dimetilbutà.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 18

Anomena els hidrocarburs insaturats següents: a) CH₃-CH=CH-CH₃; b) CH₃-C(CH₃)=CH₂; c) CH₂=CH-CH₂-CH₂-CH₃; d) CH₃-C≡C-CH₃; e) CH₂=CH-CH=CH₂.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 18

Apartat a)

Resultat

But-2-è

Resolució

Cadena principal. La cadena principal és la més llarga que conté l'enllaç múltiple, i es numera perquè aquest tingui el localitzador més baix. Aquí, 4 C.
Nom. Doble enllaç entre C-2 i C-3: but-2-è.

Apartat b)

Resultat

2-metilprop-1-è

Resolució

Cadena principal. Cadena de 3 C que conté el doble enllaç, al C-1.
Nom. Metil al C-2: 2-metilprop-1-è.

Apartat c)

Resultat

Pent-1-è

Resolució

Cadena principal. 5 C, doble enllaç en un extrem.
Nom. Pent-1-è (no pent-4-è: el doble enllaç ha de portar el localitzador més baix).

Apartat d)

Resultat

But-2-í

Resolució

Cadena principal. 4 C amb un triple enllaç entre C-2 i C-3.
Nom. But-2-í.

Apartat e)

Resultat

Buta-1,3-diè

Resolució

Enllaços. Dos dobles enllaços, al C-1 i al C-3.
Nom. El sufix és -diè i la cadena conserva la «a» (buta-): buta-1,3-diè.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 19

Escriu la fórmula semidesenvolupada de: a) propan-2-ol; b) butanal; c) pentan-2-ona; d) àcid 2-metilpropanoic; e) età-1,2-diol.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 19

Apartat a)

Resultat

CH₃-CHOH-CH₃

Resolució

Estructura. Alcohol de 3 C amb l'-OH al carboni central (C-2).
Fórmula. CH₃-CHOH-CH₃.

Apartat b)

Resultat

CH₃-CH₂-CH₂-CHO

Resolució

Estructura. Aldehid de 4 C; el grup -CHO és sempre al C-1.
Fórmula. CH₃-CH₂-CH₂-CHO.

Apartat c)

Resultat

CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃

Resolució

Estructura. Cetona de 5 C amb el C=O al C-2.
Fórmula. CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃.

Apartat d)

Resultat

CH₃-CH(CH₃)-COOH

Resolució

Estructura. Cadena de 3 C, començant pel carboni del -COOH (C-1), amb un metil al C-2.
Fórmula. CH₃-CH(CH₃)-COOH.

Apartat e)

Resultat

CH₂OH-CH₂OH

Resolució

Estructura. Un -OH a cada carboni de l'età.
Fórmula. CH₂OH-CH₂OH.
Comprovació. En totes les fórmules cada carboni ha de tenir quatre enllaços.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 20

Anomena els compostos següents: a) CH₃-COO-CH₂-CH₃; b) H-COO-CH₃; c) CH₃-CH₂-CH₂-NH₂; d) CH₃-NH-CH₃; e) CH₃-CH₂-CO-NH₂.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 20

Apartat a)

Resultat

Etanoat d'etil

Resolució

Èster. La part de l'àcid (CH₃-COO-, de 2 C) dona «etanoat».
Nom. El radical de l'alcohol (CH₂-CH₃) dona «d'etil»: etanoat d'etil.

Apartat b)

Resultat

Metanoat de metil

Resolució

Èster. H-COO- és la part de l'àcid metanoic (1 C): «metanoat».
Nom. El radical CH₃ de l'alcohol: metanoat de metil.

Apartat c)

Resultat

Propan-1-amina

Resolució

Família. Amina primària (-NH₂) de 3 C.
Nom. El grup és al C-1: propan-1-amina.

Apartat d)

Resultat

N-metilmetanamina (també, dimetilamina)

Resolució

Família. Amina secundària: el nitrogen porta dos metils.
Nom. N-metilmetanamina; el N- indica que el segon metil està unit al nitrogen. També s'anomena dimetilamina.

Apartat e)

Resultat

Propanamida

Resolució

Família. Amida (-CO-NH₂).
Nom. 3 C, comptant el carboni del grup -CO-: propanamida.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 21

Escriu la fórmula semidesenvolupada i el nom dels quatre alcohols de fórmula molecular $\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}$ .

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 21

Resultat

Butan-1-ol, butan-2-ol, 2-metilpropan-1-ol i 2-metilpropan-2-ol.

Resolució

Plantejament. Hi ha dos esquelets carbonats possibles (cadena lineal o ramificada) i, en cadascun, diferents posicions per a l'-OH.
Cadena lineal. CH₃-CH₂-CH₂-CH₂OH: butan-1-ol.
CH₃-CH₂-CHOH-CH₃: butan-2-ol.
Cadena ramificada. CH₃-CH(CH₃)-CH₂OH: 2-metilpropan-1-ol.
CH₃-C(CH₃)(OH)-CH₃: 2-metilpropan-2-ol.
Comprovació. Tots tenen 4 C, 10 H i 1 O. Els èters metoxipropà, 2-metoxipropà i etoxietà també són C₄H₁₀O, però no són alcohols (són isòmers de funció).

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell avançat

Exercici 22

Anomena els compostos següents, tenint en compte que la prioritat dels grups funcionals és àcid > aldehid > cetona > alcohol > amina > alquè: a) CH₃-CH(OH)-COOH; b) H₂N-CH₂-COOH; c) CH₃-CO-CH₂-CHO; d) CH₂=CH-CH₂-OH; e) HOOC-CH(OH)-CH₂-COOH.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 22

Apartat a)

Resultat

Àcid 2-hidroxipropanoic

Resolució

Grup principal. El grup de més prioritat dona el sufix i els altres es nomenen com a prefixos (hidroxi-, amino-, oxo-). Aquí mana l'àcid: el -COOH és el C-1 d'una cadena de 3 C.
Nom. L'-OH és al C-2: àcid 2-hidroxipropanoic.

Apartat b)

Resultat

Àcid 2-aminoetanoic (àcid aminoetanoic)

Resolució

Grup principal. L'àcid té prioritat sobre l'amina: cadena de 2 C amb el -COOH al C-1.
Nom. El -NH₂ és al C-2: àcid 2-aminoetanoic (o simplement àcid aminoetanoic, perquè només hi ha una posició possible).

Apartat c)

Resultat

3-oxobutanal

Resolució

Grup principal. L'aldehid mana: el -CHO és el C-1 d'una cadena de 4 C.
Nom. El grup C=O de la cetona, com a prefix «oxo», és al C-3: 3-oxobutanal.

Apartat d)

Resultat

Prop-2-en-1-ol

Resolució

Grup principal. L'alcohol té prioritat sobre el doble enllaç i rep el localitzador més baix (1).
Nom. Doble enllaç entre C-2 i C-3: prop-2-en-1-ol.

Apartat e)

Resultat

Àcid 2-hidroxibutanodioic

Resolució

Grup principal. Cadena de 4 C amb dos grups -COOH (C-1 i C-4): àcid butanodioic.
Nom. L'-OH és al C-2: àcid 2-hidroxibutanodioic.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 23

Escriu la fórmula semidesenvolupada de: a) 3-etil-2,2-dimetilpentà; b) 4-metilpent-2-è; c) 2-cloro-3-metilbutan-1-ol; d) àcid 3-metilbutanoic; e) N-etilpropanamida.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 23

Apartat a)

Resultat

CH₃-C(CH₃)₂-CH(CH₂-CH₃)-CH₂-CH₃ (C₉H₂₀)

Resolució

Esquelet. Cadena de 5 C (pentà) amb dos metils al C-2 i un etil al C-3.
Fórmula. CH₃-C(CH₃)₂-CH(CH₂-CH₃)-CH₂-CH₃.
Comprovació. Té 9 C (5 + 2 + 2) i, com que és un alcà, 2·9 + 2 = 20 H: C₉H₂₀.

Apartat b)

Resultat

CH₃-CH=CH-CH(CH₃)-CH₃ (C₆H₁₂)

Resolució

Esquelet. Cadena de 5 C, doble enllaç entre C-2 i C-3 i metil al C-4.
Fórmula. CH₃-CH=CH-CH(CH₃)-CH₃, C₆H₁₂.

Apartat c)

Resultat

CH₂OH-CHCl-CH(CH₃)-CH₃ (C₅H₁₁ClO)

Resolució

Esquelet. Cadena de 4 C, -OH al C-1, Cl al C-2 i metil al C-3.
Fórmula. CH₂OH-CHCl-CH(CH₃)-CH₃, C₅H₁₁ClO.

Apartat d)

Resultat

HOOC-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ (C₅H₁₀O₂)

Resolució

Esquelet. Cadena de 4 C amb el -COOH al C-1 i un metil al C-3.
Fórmula. HOOC-CH₂-CH(CH₃)-CH₃, C₅H₁₀O₂.

Apartat e)

Resultat

CH₃-CH₂-CO-NH-CH₂-CH₃ (C₅H₁₁NO)

Resolució

Esquelet. Propanamida (CH₃-CH₂-CO-NH₂) amb un etil unit al nitrogen (el N- del nom).
Fórmula. CH₃-CH₂-CO-NH-CH₂-CH₃, C₅H₁₁NO.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 24

Anomena els compostos aromàtics següents (en els anells C₆H₄ els dos substituents estan en les posicions indicades): a) C₆H₄(NO₂)₂, grups en 1,3; b) CH₃-C₆H₄-Cl, grups en 1,4; c) HO-C₆H₄-COOH, grups en 1,2; d) H₂N-C₆H₄-COOH, grups en 1,4; e) C₆H₅-CH₂-OH.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 24

Apartat a)

Resultat

1,3-dinitrobenzè

Resolució

Substituents. Dos grups -NO₂ a l'anell benzènic, en posicions 1 i 3.
Nom. Es nomenen amb el prefix nitro-: 1,3-dinitrobenzè.

Apartat b)

Resultat

1-cloro-4-metilbenzè

Resolució

Ordre alfabètic. Els substituents s'ordenen alfabèticament (cloro abans que metil) i el primer rep el localitzador més baix.
Nom. 1-cloro-4-metilbenzè.

Apartat c)

Resultat

Àcid 2-hidroxibenzoic

Resolució

Grup principal. El -COOH és el grup principal (C-1): àcid benzoic.
Nom. L'-OH és un substituent al C-2: àcid 2-hidroxibenzoic.

Apartat d)

Resultat

Àcid 4-aminobenzoic

Resolució

Grup principal. -COOH al C-1 (àcid benzoic).
Nom. -NH₂ al C-4: àcid 4-aminobenzoic.

Apartat e)

Resultat

Fenilmetanol

Resolució

Família. L'-OH està unit al CH₂ i no a l'anell, així que no és un fenol sinó un alcohol.
Nom. Metanol amb el grup fenil, C₆H₅-, com a substituent: fenilmetanol.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 25

Cadascun d'aquests noms conté un error de numeració o d'elecció de la cadena principal. Corregeix-los i escriu el nom correcte: a) 3-metilbutà; b) 2-etilbutà; c) pent-4-è; d) butan-3-ol; e) 1,3-dimetilbutà.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 25

Apartat a)

Resultat

2-metilbutà

Resolució

Error. Numerant des de l'altre extrem, el metil queda al C-2, un localitzador més baix.
Nom correcte. 2-metilbutà.

Apartat b)

Resultat

3-metilpentà

Resolució

Error. La cadena contínua més llarga no és la de 4 C, sinó la de 5 C que passa per l'etil: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃.
Nom correcte. 3-metilpentà.

Apartat c)

Resultat

Pent-1-è

Resolució

Error. El doble enllaç ha de tenir el localitzador més baix possible.
Nom correcte. Pent-1-è.

Apartat d)

Resultat

Butan-2-ol

Resolució

Error. L'-OH ha de tenir el localitzador més baix: numerant des de l'altre extrem, el C-3 passa a ser el C-2.
Nom correcte. Butan-2-ol.

Apartat e)

Resultat

2-metilpentà

Resolució

Error. Un metil al C-1 allarga la cadena, de manera que la cadena principal té 5 C: CH₃-CH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH₃.
Nom correcte. 2-metilpentà.
Pista general. Un metil al C-1 o un etil al C-2 mai no poden ser correctes, perquè en aquest cas la cadena principal es podria allargar.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 26

Determina el nombre d'oxidació del manganès en cadascun d'aquests compostos, anomena'ls i ordena'ls de menor a major nombre d'oxidació: KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, MnSO₄, Mn₂O₃.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 26

Resultat

KMnO₄ (+7), permanganat de potassi; K₂MnO₄ (+6), manganat de potassi; MnO₂ (+4), òxid de manganès(IV); MnSO₄ (+2), sulfat de manganès(II); Mn₂O₃ (+3), òxid de manganès(III). Ordre: MnSO₄ < Mn₂O₃ < MnO₂ < K₂MnO₄ < KMnO₄.

Resolució

Plantejament. Amb K +1, O −2 i sabent que l'ió SO₄²⁻ és 2−, imposem que la suma dels nombres d'oxidació sigui zero.
Oxosals de potassi. KMnO₄: +1 + x + 4·(−2) = 0, x = +7, permanganat de potassi.
K₂MnO₄: 2·(+1) + x − 8 = 0, x = +6, manganat de potassi.
Òxids. MnO₂: x − 4 = 0, x = +4, òxid de manganès(IV) (també, diòxid de manganès).
Mn₂O₃: 2x − 6 = 0, x = +3, òxid de manganès(III).
Sulfat. MnSO₄: x − 2 = 0, x = +2, sulfat de manganès(II).
Conclusió. Ordre creixent: MnSO₄ (+2) < Mn₂O₃ (+3) < MnO₂ (+4) < K₂MnO₄ (+6) < KMnO₄ (+7). El +7 és el màxim possible, perquè el manganès és del grup 7.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 27

Escriu amb fórmules i ajusta les reaccions següents, donades amb noms: a) hidròxid de calci + àcid clorhídric → clorur de calci + aigua; b) carbonat de calci + àcid nítric → nitrat de calci + diòxid de carboni + aigua; c) clorur de bari + sulfat de sodi → sulfat de bari + clorur de sodi.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 27

Apartat a)

Resultat

Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O

Resolució

Fórmules. Hidròxid de calci Ca(OH)₂, àcid clorhídric HCl, clorur de calci CaCl₂, aigua H₂O. Primer es formulen tots els compostos i després s'ajusten els coeficients, sense tocar mai els subíndexs de les fórmules.
Ajust. Calen 2 HCl per als 2 Cl i es formen 2 H₂O: Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O (neutralització).

Apartat b)

Resultat

CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Resolució

Fórmules. Carbonat de calci CaCO₃, àcid nítric HNO₃, nitrat de calci Ca(NO₃)₂.
Ajust. El nitrat de calci té 2 N: calen 2 HNO₃. Un àcid ataca un carbonat i es desprèn CO₂.
Comprovació. 1 Ca, 1 C, 2 H, 2 N i 9 O a cada banda.

Apartat c)

Resultat

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2 NaCl

Resolució

Fórmules. Clorur de bari BaCl₂, sulfat de sodi Na₂SO₄, sulfat de bari BaSO₄, clorur de sodi NaCl.
Ajust. Els 2 Na i els 2 Cl donen 2 NaCl. És una precipitació: el sulfat de bari és insoluble.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 28

Escriu amb fórmules semidesenvolupades i ajusta: a) la combustió completa del butà; b) la reacció de l'àcid etanoic amb l'etanol per donar etanoat d'etil i aigua; c) la reacció de l'àcid etanoic amb l'hidròxid de sodi per donar etanoat de sodi i aigua.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 28

Apartat a)

Resultat

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ +

\tfrac{13}{2}

O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O; amb enters: 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O

Resolució

Combustió completa. El butà reacciona amb oxigen i dona només CO₂ i H₂O.
Ajust. 4 C donen 4 CO₂; 10 H donen 5 H₂O; a la dreta hi ha 8 + 5 = 13 O, és a dir, $\tfrac{13}{2}$ O₂. Multiplicant per 2: 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O.
Comprovació. 8 C, 20 H i 26 O a cada banda.

Apartat b)

Resultat

CH₃-COOH + CH₃-CH₂-OH ⇌ CH₃-COO-CH₂-CH₃ + H₂O

Resolució

Esterificació. L'àcid i l'alcohol s'uneixen pel grup -COO- i s'allibera una molècula d'aigua.
Equació. CH₃-COOH + CH₃-CH₂-OH ⇌ CH₃-COO-CH₂-CH₃ + H₂O. Ja està ajustada (1 : 1 : 1 : 1) i és reversible.

Apartat c)

Resultat

CH₃-COOH + NaOH → CH₃-COONa + H₂O

Resolució

Neutralització. L'àcid cedeix el seu H⁺ a l'OH⁻ de la base.
Equació. CH₃-COOH + NaOH → CH₃-COONa + H₂O; l'etanoat de sodi és la sal de l'àcid etanoic.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 29

Escriu les fórmules semidesenvolupades i els noms dels sis isòmers de fórmula molecular $\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{8}$ : quatre de cadena oberta (comptant els isòmers cis-trans) i dos de cíclics.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 29

Resultat

But-1-è, cis-but-2-è, trans-but-2-è, 2-metilprop-1-è, ciclobutà i metilciclopropà.

Resolució

Plantejament. Amb la fórmula C_nH_2n hi ha un doble enllaç o bé un anell.
Doble enllaç, cadena lineal. CH₂=CH-CH₂-CH₃: but-1-è.
CH₃-CH=CH-CH₃: cis-but-2-è (els dos CH₃ al mateix costat del doble enllaç) i trans-but-2-è (a costats oposats).
Doble enllaç, cadena ramificada. CH₂=C(CH₃)-CH₃: 2-metilprop-1-è.
Cíclics. Ciclobutà (anell de 4 CH₂) i metilciclopropà (anell de 3 carbonis amb un CH₃).
Comprovació. Tots tenen 4 C i 8 H.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 30

Formula els compostos següents: a) hidrogencarbonat de calci; b) àcid perclòric; c) hexan-2-ona; d) àcid but-2-enoic. Anomena els compostos següents: e) Mg(OH)₂; f) KMnO₄; g) CH₃-CH₂-CO-NH-CH₃; h) CH₃-CH(OH)-CH(CH₃)-CH₂-CH₃.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 30

Apartat a)

Resultat

Ca(HCO₃)₂

Resolució

Ions. Ca²⁺ i l'ió hidrogencarbonat HCO₃⁻.
Fórmula. Calen dos anions: Ca(HCO₃)₂.

Apartat b)

Resultat

HClO₄

Resolució

Prefix i sufix. Per- i -ic indiquen el nombre d'oxidació més alt del clor, +7.
Fórmula. 1 + 7 + 4·(−2) = 0: HClO₄.

Apartat c)

Resultat

CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

Resolució

Estructura. Cetona de 6 C amb el C=O al C-2.
Fórmula. CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃.

Apartat d)

Resultat

CH₃-CH=CH-COOH

Resolució

Estructura. Àcid de 4 C: el C-1 és el del -COOH i el doble enllaç és entre C-2 i C-3.
Fórmula. CH₃-CH=CH-COOH.

Apartat e)

Resultat

Hidròxid de magnesi

Resolució

Ions. Mg²⁺ i dos OH⁻.
Nom. El magnesi només té +2: hidròxid de magnesi.

Apartat f)

Resultat

Permanganat de potassi

Resolució

Nombre d'oxidació. 1 + x + 4·(−2) = 0, x = +7: és l'ió permanganat, MnO₄⁻.
Nom. Permanganat de potassi.

Apartat g)

Resultat

N-metilpropanamida

Resolució

Família. Grup -CO-NH-: amida de 3 C (comptant el C del -CO-).
Nom. Amb un metil unit al nitrogen: N-metilpropanamida.

Apartat h)

Resultat

3-metilpentan-2-ol

Resolució

Cadena principal. Cadena de 5 C; numerem perquè l'-OH tingui el localitzador més baix (C-2).
Nom. Metil al C-3: 3-metilpentan-2-ol.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Preparat per a la universitat

Els exercicis més exigents: nivell PAU alt i primer curs de grau. Veure totes les matèries

Exercici 31

La pirita és un sulfur de ferro que, en contacte amb l'aire, es converteix en òxid de ferro i diòxid de sofre. L'anàlisi d'una mostra pura dona 46,5 % de Fe i 53,5 % de S en massa. Dades: M(Fe) = 55,85, M(S) = 32,07, M(O) = 16,00, M(SO₂) = 64,07, M(Fe₂O₃) = 159,70, M(H₂SO₄) = 98,09, M(CaCO₃) = 100,09, M(CaSO₄) = 136,15 g/mol; R = 0,082 atm·L/(mol·K).
a) Determina la fórmula empírica de la pirita i anomena-la (nomenclatura de composició i de Stock). En aquest compost, quin és el nombre d'oxidació del sofre?
b) La tostació dona òxid de ferro(III) i diòxid de sofre (O₂ és el comburent). Formula i anomena els productes, escriu la reacció ajustada i comprova-la amb els nombres d'oxidació (electrons cedits i guanyats).
c) Es tosta 1,00 t d'un mineral amb un 85,0 % de pirita (la resta és inert). Calcula la massa de SO₂ i el seu volum a 25 °C i 1,00 atm, i la massa d'òxid de ferro(III) obtinguda.
d) El SO₂ emès s'oxida a triòxid de sofre i amb l'aigua de pluja forma àcid sulfúric. Escriu les dues reaccions, anomena els compostos i calcula la massa d'H₂SO₄ que potencialment es formaria.
e) Per evitar-ho, els gasos es fan reaccionar amb carbonat de calci (pedra calcària) i oxigen: 2 CaCO₃ + 2 SO₂ + O₂ → 2 CaSO₄ + 2 CO₂. Anomena els compostos i calcula la massa de pedra calcària pura que cal i la de sulfat de calci que s'obté.

Pista 1

Passa els % a mols dividint per la massa atòmica; després divideix pel més petit per obtenir la relació entre els àtoms.

Pista 2

Per a l'ajust, comença pel ferro (Fe₂O₃ en té 2) i el sofre (2 per FeS₂); després ajusta l'oxigen, que és l'últim. Comprova electrons: cada Fe cedeix 1 $e^{-}$ ; cada S, de −1 a +4, cedeix 5.

Pista 3

Cada mol de FeS₂ dona 2 mol de SO₂. El SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ conserva el sofre (1 mol de SO₂ → 1 mol d'H₂SO₄).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 31

Apartat a)

Resultat

FeS₂: disulfur de ferro (composició) o disulfur de ferro(II) (Stock); el sofre hi té nombre d'oxidació −1.

Resolució

Dades. Partim de 100 g de mostra: 46,5 g de Fe i 53,5 g de S. Passem els grams a mols dividint per la massa atòmica.
Mols. $n(\mathrm{Fe}) = \dfrac{46{,}5}{55{,}85} = 0{,}8326\ \text{mol};\qquad n(\mathrm{S}) = \dfrac{53{,}5}{32{,}07} = 1{,}668\ \text{mol}$
Fórmula empírica. Dividim pel més petit: S/Fe = 1,668/0,8326 = 2,00. La fórmula és FeS₂ (comprovació: el % teòric de Fe és 55,85/119,99 = 46,55 %).
Nom i nombre d'oxidació. Disulfur de ferro (prefixos) o disulfur de ferro(II) (Stock). El sofre és a l'ió disulfur, S₂²⁻: cada S té nombre d'oxidació −1, i el Fe és +2.

Apartat b)

Resultat

Fe₂O₃, triòxid de diferro (òxid de ferro(III)); SO₂, diòxid de sofre (òxid de sofre(IV)); 4 FeS₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂.

Resolució

Productes. Fe₂O₃: triòxid de diferro, o òxid de ferro(III). SO₂: diòxid de sofre, o òxid de sofre(IV).
Ajust. Comencem pel ferro (Fe₂O₃ en té 2) i el sofre (2 per FeS₂): 4 FeS₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂. A la dreta hi ha 2·3 + 8·2 = 22 O, és a dir, 11 O₂.
Electrons cedits. Fe: +2 → +3 (cedeix 1 e⁻); S: −1 → +4 (cedeix 5 e⁻). Per FeS₂: 1 + 2·5 = 11 e⁻; per 4 FeS₂, 44 e⁻.
Electrons guanyats. L'oxigen passa de 0 a −2: 11 O₂ capten 11·4 = 44 e⁻. Coincideixen, de manera que la reacció és correcta.

Apartat c)

Resultat

m(\mathrm{SO_2}) \approx 908\ \text{kg}

;

V \approx 3{,}46\cdot10^{5}\ \text{L} = 346\ \text{m}^{3}

;

m(\mathrm{Fe_2O_3}) \approx 566\ \text{kg}

Resolució

Dades. Pirita pura: 0,850·1000 kg = 850 kg; M(FeS₂) = 55,85 + 2·32,07 = 119,99 g/mol.
Mols de pirita. $n(\mathrm{FeS_2}) = \dfrac{850\,000\ \text{g}}{119{,}99\ \text{g/mol}} = 7084\ \text{mol}$
Diòxid de sofre. Cada mol de FeS₂ dona 2 mol de SO₂ (8 : 4): n = 14 168 mol, i m = 14 168·64,07 = 9,08·10⁵ g = 908 kg.
Llei dels gasos ideals. A 25 °C (298,15 K) i 1,00 atm no podem fer servir 22,4 L/mol: $V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{14\,168\cdot0{,}082\cdot298{,}15}{1{,}00} = 3{,}46\cdot10^{5}\ \text{L} = 346\ \text{m}^{3}$
Òxid de ferro(III). n(Fe₂O₃) = 7084/2 = 3542 mol; m = 3542·159,70 = 5,66·10⁵ g = 566 kg.

Apartat d)

Resultat

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃; SO₃ + H₂O → H₂SO₄;

m(\mathrm{H_2SO_4}) \approx 1390\ \text{kg}

Resolució

Reaccions. 2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃ (es forma triòxid de sofre) i SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (àcid sulfúric).
Conservació del sofre. La cadena SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ conserva el sofre: 1 mol de SO₂ dona 1 mol d'H₂SO₄, així que n = 14 168 mol.
Càlcul. m = 14 168·98,09 = 1,39·10⁶ g ≈ 1390 kg d'àcid sulfúric.

Apartat e)

Resultat

Carbonat de calci, diòxid de sofre, oxigen → sulfat de calci, diòxid de carboni; calen

\approx 1418\ \text{kg}

de CaCO₃ i s'obtenen

\approx 1929\ \text{kg}

de CaSO₄.

Resolució

Noms. CaCO₃: carbonat de calci; SO₂: diòxid de sofre; O₂: oxigen (dioxigen); CaSO₄: sulfat de calci; CO₂: diòxid de carboni.
Estequiometria. La relació és 2 : 2 : 2, és a dir, 1 : 1 : 1: n(CaCO₃) = n(CaSO₄) = n(SO₂) = 14 168 mol.
Càlcul. m(CaCO₃) = 14 168·100,09 = 1418 kg; m(CaSO₄) = 14 168·136,15 = 1929 kg.
Conclusió. El sulfat de calci obtingut és guix, aprofitable en construcció.

Errors típics

Dir que el sofre és −2 al FeS₂ (seria FeS amb Fe(II)): a la pirita hi ha l'ió S₂²⁻, amb S a −1.
Oblidar que cada mol de FeS₂ dona 2 mol de SO₂, no 1.
Calcular el volum de gas amb 22,4 L/mol quan el gas és a 25 °C i 1,00 atm.

Conceptes treballats: formulació i nomenclatura d'òxids, sulfurs, oxoàcids i oxosals, nombre d'oxidació, fórmula empírica, ajust de reaccions, estequiometria amb puresa, gasos, pluja àcida i desulfuració.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 32

Els motors de combustió formen òxids de nitrogen (NO_x). Considera els compostos de fórmula N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄ i N₂O₅.
a) Anomena'ls (nomenclatura de composició amb prefixos) i determina el nombre d'oxidació del nitrogen en cada un. Quins són òxids àcids que poden reaccionar amb l'aigua per formar oxoàcids? Escriu les reaccions de l'N₂O₃ i de l'N₂O₅ amb l'aigua i anomena els àcids que s'hi formen.
b) Un òxid de nitrogen té un 30,4 % de nitrogen en massa i una massa molar de 92 g/mol. Quina fórmula té? Quina diferència hi ha entre aquesta fórmula i la del diòxid de nitrogen?
c) El NO₂ dels gasos d'escapament, amb aigua de pluja, dona àcid nítric i NO: NO₂ + H₂O → HNO₃ + NO. Ajusta la reacció mitjançant els nombres d'oxidació i digues de quin tipus de procés redox es tracta.
d) El NO format s'oxida a l'aire a NO₂ (2 NO + O₂ → 2 NO₂) i el cicle es repeteix. Demostra que la reacció global és 4 NO₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 HNO₃.
e) Un vehicle emet 10,0 kg de NO₂ en un any. Calcula la massa d'HNO₃ que es formaria només en un pas (c) i quan el cicle (d) arriba fins al final. Si aquest àcid cau al sòl, quina massa de CaCO₃ el neutralitza, segons 2 HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O, i quina de nitrat de calci es forma?
Masses molars (g/mol): NO₂ 46,01; HNO₃ 63,02; CaCO₃ 100,09; Ca(NO₃)₂ 164,10.

Pista 1

El nombre d'oxidació de l'oxigen és −2 i la suma dels nombres d'oxidació d'una molècula neutra és zero. Per exemple, a N₂O₃: 2x + 3·(−2) = 0.

Pista 2

Per a (c), un mateix element (el N del NO₂) es transforma en dues espècies: una on s'oxida i una altra on es redueix. Compta els electrons: quants en cedeix el N que passa a +5 i quants en capta el que passa a +2?

Pista 3

Per a (d): multiplica la reacció (c) per 2 i suma-hi la d'oxidació del NO (2 NO + O₂ → 2 NO₂); després simplifica el NO i el NO₂ que apareixen a banda i banda.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 32

Apartat a)

Resultat

N₂O monòxid de dinitrogen (+1); NO monòxid de nitrogen (+2); N₂O₃ triòxid de dinitrogen (+3); NO₂ diòxid de nitrogen (+4); N₂O₄ tetraòxid de dinitrogen (+4); N₂O₅ pentaòxid de dinitrogen (+5). Òxids àcids: N₂O₃ i N₂O₅ (i el NO₂): N₂O₃ + H₂O → 2 HNO₂ (àcid nitrós); N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃ (àcid nítric).

Resolució

Nombre d'oxidació. Amb l'O a −2 i suma zero: a N₂O₃, 2x + 3·(−2) = 0, x = +3 (cal dividir pels 2 àtoms de N, no és +6). Igual: N₂O +1, NO +2, NO₂ i N₂O₄ +4, N₂O₅ +5.
Noms. Nomenclatura de composició amb prefixos: monòxid de dinitrogen, monòxid de nitrogen, triòxid de dinitrogen, diòxid de nitrogen, tetraòxid de dinitrogen i pentaòxid de dinitrogen.
Òxids àcids. Són òxids de no-metall; els que tenen el N als estats d'oxidació +3 i +5 (i el NO₂, que es dismuta, apartat c) reaccionen amb l'aigua i donen oxoàcids. El N₂O i el NO no en formen.
Reaccions. N₂O₃ + H₂O → 2 HNO₂ (àcid nitrós, N +3); N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃ (àcid nítric, N +5). El nombre d'oxidació del N es conserva.

Apartat b)

Resultat

N₂O₄, tetraòxid de dinitrogen: té la mateixa composició centesimal que el NO₂ (fórmula empírica NO₂), però el doble de massa molar (n'és el dímer).

Resolució

Àtoms de N. En 1 mol (92 g) hi ha 0,304·92 = 28,0 g de N: 28,0/14,01 = 2 àtoms de N.
Àtoms d'O. La resta, 92 − 28,02 = 64,0 g, és oxigen: 64,0/16,00 = 4 àtoms d'O. Fórmula: N₂O₄ (comprovació: 2·14,01/92,02 = 30,4 %).
Comparació. NO₂ i N₂O₄ tenen la mateixa composició centesimal (el mateix % de N), però diferent massa molar: la fórmula empírica és NO₂ i la molecular de l'òxid de 92 g/mol és N₂O₄, el dímer del NO₂.

Apartat c)

Resultat

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO; és una dismutació.

Resolució

Nombres d'oxidació. NO₂ (N +4) → HNO₃ (N +5): s'oxida, cedeix 1 e⁻. NO₂ (N +4) → NO (N +2): es redueix, capta 2 e⁻.
Igualació d'electrons. Calen 2 N que cedeixin 1 e⁻ per cada N que en capta 2: 2 NO₂ → 2 HNO₃ i 1 NO₂ → NO, en total 3 NO₂.
Ajust final. Els 2 H dels àcids els aporta una molècula d'aigua: 3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO (7 O a cada banda).
Tipus de procés. El mateix element s'oxida i es redueix alhora: és una dismutació (desproporció).

Apartat d)

Resultat

Sumant 2·(c) i l'oxidació del NO i simplificant: 4 NO₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 HNO₃.

Resolució

Reacció (c) per 2. 6 NO₂ + 2 H₂O → 4 HNO₃ + 2 NO.
Suma. Hi afegim 2 NO + O₂ → 2 NO₂: 6 NO₂ + 2 H₂O + 2 NO + O₂ → 4 HNO₃ + 2 NO + 2 NO₂.
Simplificació. Eliminem els 2 NO de cada banda i restem 2 NO₂: 4 NO₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 HNO₃.
Conclusió. Quan el cicle arriba al final, tot el nitrogen acaba com a àcid nítric.

Apartat e)

Resultat

Un sol pas:

\approx 9{,}13\ \text{kg}

d'HNO₃; cicle complet:

\approx 13{,}70\ \text{kg}

; CaCO₃:

\approx 10{,}88\ \text{kg}

; Ca(NO₃)₂:

\approx 17{,}83\ \text{kg}

Resolució

Mols de NO₂. $n(\mathrm{NO_2}) = \dfrac{10{,}0\cdot10^{3}\ \text{g}}{46{,}01\ \text{g/mol}} = 217{,}3\ \text{mol}$
Un sol pas (c). Només 2/3 del NO₂ passa a àcid: 2/3·217,3 = 144,9 mol; m = 144,9·63,02 = 9,13·10³ g = 9,13 kg.
Cicle complet (d). Relació 4 : 4, és a dir, 1 : 1: 217,3 mol d'HNO₃; m = 217,3·63,02 = 13,70 kg.
Neutralització. Per a tot l'àcid del cicle complet, 2 HNO₃ : 1 CaCO₃ : 1 Ca(NO₃)₂: n = 217,3/2 = 108,7 mol. m(CaCO₃) = 108,7·100,09 = 10,88 kg; m(Ca(NO₃)₂) = 108,7·164,10 = 17,83 kg.
Conclusió. El nitrat de calci que es forma és un fertilitzant. (Si només comptessis l'àcid del primer pas, sortirien 7,25 kg de CaCO₃ i 11,89 kg de nitrat de calci.)

Errors típics

Calcular el nombre d'oxidació del nitrogen al N₂O₃ com a +6 en lloc de +3 (cal dividir per 2 àtoms de N).
Pensar que en la dismutació del NO₂ es forma un sol producte nitrogenat.
Considerar només el primer pas (2/3 de HNO₃) i oblidar que el NO es torna a oxidar: al final tot el N acaba com a HNO₃.

Conceptes treballats: nomenclatura d'òxids amb prefixos, nombre d'oxidació, òxids àcids i oxoàcids, dismutació, ajust redox, estequiometria en cadena i neutralització d'àcids amb carbonats.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 33

Un agricultor ha d'aportar 150 kg de nitrogen per hectàrea a 4,0 ha de conreu. Pot triar entre aquests fertilitzants: urea (carbamida), CO(NH₂)₂; nitrat d'amoni; sulfat de diamoni; hidrogenfosfat de diamoni; nitrat de calci; nitrat de potassi.
a) Escriu les fórmules dels cinc fertilitzants que s'han donat pel nom (la urea ja té la fórmula). Indica el nombre d'oxidació del nitrogen a l'ió amoni, a l'ió nitrat i a la urea (en aquest cas, el N és unit a C i a H; N més electronegatiu que C i H).
b) Calcula el percentatge en massa de nitrogen de cada un i ordena'ls de més a menys ric en N.
c) Calcula la massa de cada un d'aquests tres fertilitzants: urea, nitrat d'amoni i sulfat de diamoni, que necessita l'agricultor per aportar tot el nitrogen.
d) Si un 20 % del nitrogen aplicat es perd com a nitrat que s'infiltra a l'aqüífer, i la recàrrega anual de l'aqüífer sota la finca és de 8000 $\text{m}^{3}$ , calcula la concentració de nitrat (en mg/L) que s'hi afegeix. El límit per a l'aigua de consum és 50 mg/L de NO₃^-. Què en deduïm?
e) La urea s'obté industrialment a partir d'amoníac i diòxid de carboni: 2 NH₃ + CO₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O. Calcula la massa d'NH₃ i de CO₂ necessària per produir 1,00 t d'urea.
Masses atòmiques: H 1,008; C 12,01; N 14,01; O 16,00; Na 22,99; P 30,97; S 32,07; K 39,10; Ca 40,08.

Pista 1

L'ió amoni és NH₄⁺, el nitrat NO₃^-, l'ió hidrogenfosfat HPO₄^2-. Comprova que les fórmules són neutres (suma de càrregues igual a zero).

Pista 2

% N = (nombre de N en la fórmula · M(N))/M(compost) · 100. Compte amb els parèntesis: (NH₄)₂SO₄ té 2 N; Ca(NO₃)₂ té 2 N.

Pista 3

Per a (d): 1 ha = 10 000 $\text{m}^{2}$ ; la recàrrega ja la dona l'enunciat. Passa kg de N a kg de NO₃^- amb $\tfrac{62{,}00}{14{,}01}$ i els kg a mg.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 33

Apartat a)

Resultat

NH₄NO₃; (NH₄)₂SO₄; (NH₄)₂HPO₄; Ca(NO₃)₂; KNO₃. Nombre d'oxidació del N: −3 a NH₄⁺, +5 a NO₃⁻ i −3 a la urea.

Resolució

Fórmules. Amb NH₄⁺, NO₃⁻, SO₄²⁻ i HPO₄²⁻, i fórmules neutres: nitrat d'amoni NH₄NO₃; sulfat de diamoni (NH₄)₂SO₄; hidrogenfosfat de diamoni (NH₄)₂HPO₄; nitrat de calci Ca(NO₃)₂; nitrat de potassi KNO₃; urea (carbamida) CO(NH₂)₂.
Ions. A NH₄⁺: x + 4·(+1) = +1, x = −3. A NO₃⁻: x + 3·(−2) = −1, x = +5.
Urea. Cada N es lliga a 2 H i a 1 C, i és més electronegatiu que tots dos: s'apropia dels electrons dels tres enllaços, x = −3.

Apartat b)

Resultat

Urea 46,7 %; nitrat d'amoni 35,0 %; hidrogenfosfat de diamoni 21,2 %; sulfat de diamoni 21,2 %; nitrat de calci 17,1 %; nitrat de potassi 13,9 %. Ordre: urea > nitrat d'amoni > hidrogenfosfat de diamoni ≈ sulfat de diamoni > nitrat de calci > nitrat de potassi.

Resolució

Fórmula. $\%\,\mathrm{N} = \dfrac{n_{\mathrm{N}}\cdot M(\mathrm{N})}{M(\text{compost})}\cdot100$ Compte amb els parèntesis: (NH₄)₂SO₄ i Ca(NO₃)₂ tenen 2 N cadascun.
Masses molars. Urea 60,06; NH₄NO₃ 80,05; (NH₄)₂SO₄ 132,15; (NH₄)₂HPO₄ 132,06; Ca(NO₃)₂ 164,10; KNO₃ 101,11 g/mol.
Càlcul. Urea 2·14,01/60,06 = 46,7 %; NH₄NO₃ 28,02/80,05 = 35,0 %; (NH₄)₂HPO₄ 21,2 %; (NH₄)₂SO₄ 21,2 %; Ca(NO₃)₂ 17,1 %; KNO₃ 14,01/101,11 = 13,9 %.
Conclusió. La urea és la més rica en N; l'hidrogenfosfat i el sulfat de diamoni gairebé empaten.

Apartat c)

Resultat

Urea

\approx 1286\ \text{kg}

; nitrat d'amoni

\approx 1714\ \text{kg}

; sulfat de diamoni

\approx 2830\ \text{kg}

Resolució

Nitrogen total. 150 kg/ha · 4,0 ha = 600 kg de N.
Massa de fertilitzant. Dividim per la fracció de N: urea 600/0,4665 = 1286 kg; nitrat d'amoni 600/0,3500 = 1714 kg; sulfat de diamoni 600/0,2120 = 2830 kg.
Interpretació. El fertilitzant més ric en N exigeix menys massa (menys transport i emmagatzematge).

Apartat d)

Resultat

c \approx 66\ \text{mg/L}

de NO₃⁻, per sobre del límit de 50 mg/L: l'aqüífer quedaria contaminat.

Resolució

Nitrogen perdut. 0,20·600 = 120 kg de N.
Pas a nitrat. Cada N (14,01 g) va en un NO₃⁻ (62,00 g): $m(\mathrm{NO_3^-}) = 120\cdot\dfrac{62{,}00}{14{,}01} = 531\ \text{kg} = 5{,}31\cdot10^{8}\ \text{mg}$
Concentració. $c = \dfrac{5{,}31\cdot10^{8}\ \text{mg}}{8000\ \text{m}^{3}\cdot1000\ \text{L/m}^{3}} = 66\ \text{mg/L}$
Conclusió. Supera els 50 mg/L: un excés de fertilització o unes pèrdues d'aquest ordre poden contaminar l'aigua subterrània. Cal ajustar la dosi, fraccionar-la i no aplicar-la abans de pluges fortes.

Apartat e)

Resultat

\approx 567\ \text{kg}

de NH₃ i

\approx 733\ \text{kg}

de CO₂.

Resolució

Mols d'urea. $n = \dfrac{1{,}00\cdot10^{6}\ \text{g}}{60{,}06\ \text{g/mol}} = 16\,649\ \text{mol}$
Amoníac. Relació 2 : 1: n(NH₃) = 33 299 mol; m = 33 299·17,03 = 567 kg.
Diòxid de carboni. Relació 1 : 1: 16 649 mol · 44,01 g/mol = 733 kg.

Errors típics

Comptar un sol N al (NH₄)₂SO₄ o al Ca(NO₃)₂: cada fórmula en té 2 (el parèntesi multiplica).
Considerar que tot el N de la bossa és «disponible» sense mirar el % de N: cal convertir per massa de fertilitzant.
Passar de N a NO₃^- sense multiplicar per $\tfrac{62{,}00}{14{,}01}$ (la massa de nitrat és molt més gran que la de nitrogen).

Conceptes treballats: formulació de sals amoniacals i nitrats, nombre d'oxidació, composició centesimal, estequiometria amb massa d'un element, concentració d'un contaminant i síntesi de la urea.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 34

Molts aromes artificials de fruita són èsters: l'etanoat de 3-metilbutil (aroma de plàtan), el butanoat d'etil (aroma de pinya) i el propanoat de metil. Els èsters s'obtenen per reacció d'un àcid carboxílic amb un alcohol en presència d'àcid sulfúric.
a) Escriu les fórmules semidesenvolupades dels tres èsters, la fórmula molecular i la massa molar del butanoat d'etil i de l'etanoat de 3-metilbutil. Indica de quin àcid i de quin alcohol provenen (noms IUPAC) i escriu l'equació de formació de l'etanoat de 3-metilbutil.
b) Escriu les fórmules i els noms de tots els compostos de fórmula molecular C₄H₈O₂ que siguin èsters o àcids carboxílics (n'hi ha sis). Classifica'ls per parelles segons el tipus d'isomeria (de cadena, de posició, de funció).
c) L'àcid butanoic bull a 164 °C, l'etanoat d'etil a 77 °C i el butan-1-ol a 117 °C. Els dos primers tenen la mateixa massa molar. Explica aquestes diferències a partir de les forces intermoleculars.
d) La constant de l'equilibri d'esterificació àcid butanoic + etanol ⇌ butanoat d'etil + aigua és K_c = 4,0. Es barregen 20,0 g d'àcid butanoic amb la quantitat estequiomètrica d'etanol. Calcula la massa d'èster que s'obté a l'equilibri i el rendiment.
e) Si s'utilitza un excés d'etanol de 3 mol per cada mol d'àcid, quin és el nou rendiment? Quin principi explica el canvi i quina altra manera hi ha de millorar el rendiment?
Masses atòmiques: H 1,008; C 12,01; O 16,00.

Pista 1

Un èster R–COO–R' prové de l'àcid R–COOH (nom «àcid ...-oic») i de l'alcohol R'–OH. El nom de l'èster és «...-oat de [radical de l'alcohol]». El 3-metilbutil és –CH₂–CH₂–CH(CH₃)–CH₃.

Pista 2

Separa els casos: àcids (R–COOH, amb 3 C a R) i èsters (R–COO–R′, amb 3 C repartits entre R i R′, i R pot ser H). Recorda que la part de l'alcohol també pot ser ramificada.

Pista 3

Si es parteix d'1 mol d'àcid i 1 mol d'alcohol i x és el nombre de mol convertit: K_c = $x^{2}$ /((1 − x)(1 − x)), de manera que $\tfrac{x}{(1 - x)}$ = $\sqrt{K_c}$ . Amb 3 mol d'alcohol: K_c = $x^{2}$ /((1 − x)(3 − x)).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 34

Apartat a)

Resultat

Etanoat de 3-metilbutil: CH₃COO–CH₂CH₂CH(CH₃)₂ (C₇H₁₄O₂, 130,18 g/mol), de l'àcid etanoic i el 3-metilbutan-1-ol. Butanoat d'etil: CH₃CH₂CH₂COO–CH₂CH₃ (C₆H₁₂O₂, 116,16 g/mol), de l'àcid butanoic i l'etanol. Propanoat de metil: CH₃CH₂COO–CH₃, de l'àcid propanoic i el metanol.

Resolució

Nomenclatura dels èsters. Un èster R–COO–R′ prové de l'àcid R–COOH i de l'alcohol R′–OH; el nom és «…-oat de [radical de l'alcohol]». El 3-metilbutil és –CH₂–CH₂–CH(CH₃)–CH₃.
Fórmules. CH₃COO–CH₂CH₂CH(CH₃)₂ (C₇H₁₄O₂); CH₃CH₂CH₂COO–CH₂CH₃ (C₆H₁₂O₂); CH₃CH₂COO–CH₃.
Masses molars. M(C₇H₁₄O₂) = 7·12,01 + 14·1,008 + 2·16,00 = 130,18 g/mol; M(C₆H₁₂O₂) = 116,16 g/mol.
Formació. CH₃COOH + HOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ ⇌ CH₃COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ + H₂O, amb H₂SO₄ com a catalitzador.

Apartat b)

Resultat

Àcid butanoic, àcid 2-metilpropanoic, metanoat de propil, metanoat d'1-metiletil (d'isopropil), etanoat d'etil i propanoat de metil. Cadena: els dos àcids, i els dos metanoats; funció: qualsevol àcid amb qualsevol èster; posició: entre èsters, com etanoat d'etil / propanoat de metil.

Resolució

Àcids. R–COOH amb 3 C a R: CH₃CH₂CH₂COOH (àcid butanoic) i (CH₃)₂CHCOOH (àcid 2-metilpropanoic).
Èsters. R–COO–R′ amb 3 C repartits entre R i R′ (R pot ser H): HCOO–CH₂CH₂CH₃ (metanoat de propil), HCOO–CH(CH₃)₂ (metanoat d'1-metiletil o d'isopropil), CH₃COO–CH₂CH₃ (etanoat d'etil), CH₃CH₂COO–CH₃ (propanoat de metil).
Isomeria de cadena. Àcid butanoic / àcid 2-metilpropanoic; metanoat de propil / metanoat d'1-metiletil.
Isomeria de funció i de posició. De funció: qualsevol àcid amb qualsevol èster. Entre èsters, com etanoat d'etil / propanoat de metil o metanoat de propil / etanoat d'etil, el grup –COO– es troba en una posició diferent de la cadena (isomeria de posició del grup funcional).

Apartat c)

Resultat

L'àcid fa dímers amb dos ponts d'hidrogen (164 °C); l'alcohol en fa, però menys (117 °C); l'èster no en pot fer i només té forces dipol–dipol i de London (77 °C).

Resolució

Àcid butanoic. Els àcids carboxílics formen dímers units per dos ponts d'hidrogen (O–H···O=C): és el punt d'ebullició més alt (164 °C).
Butan-1-ol. Forma ponts d'hidrogen pel seu O–H, i per això bull a 117 °C tot i tenir menys massa molar (74,12 g/mol).
Etanoat d'etil. Té la mateixa massa molar que l'àcid (88,10 g/mol) i el mateix nombre d'electrons, però no té cap O–H: només hi ha forces dipol–dipol i de London, i bull a 77 °C.

Apartat d)

Resultat

m(\text{èster}) \approx 17{,}6\ \text{g}

; rendiment 66,7 %.

Resolució

Dades. n(àcid) = 20,0/88,10 = 0,227 mol, amb la mateixa quantitat d'etanol (0,227·46,07 = 10,5 g, uns 13,3 mL).
Constant d'equilibri. Si x és la fracció d'àcid convertida, a l'equilibri hi ha (1 − x), (1 − x), x i x (per mol inicial): $K_c = \dfrac{x^{2}}{(1-x)^{2}} = 4{,}0 \;\Rightarrow\; \dfrac{x}{1-x} = 2 \;\Rightarrow\; x = 0{,}667$
Massa d'èster. m = 0,227·0,667·116,16 = 17,6 g; rendiment del 66,7 %.

Apartat e)

Resultat

Rendiment

\approx 90{,}3\ \%

(

m \approx 23{,}8\ \text{g}

); principi de Le Châtelier; també es pot eliminar l'aigua (o l'èster) del medi.

Resolució

Equilibri amb excés. Amb 3 mol d'etanol per mol d'àcid: $4{,}0 = \dfrac{x^{2}}{(1-x)(3-x)} \;\Rightarrow\; 3{,}0x^{2} - 16{,}0x + 12{,}0 = 0$ La solució vàlida (x < 1) és x = 0,903.
Massa. m = 0,227·0,903·116,16 = 23,8 g: rendiment del 90,3 %.
Principi de Le Châtelier. Un excés de reactiu desplaça l'equilibri cap als productes. També es pot eliminar l'aigua del medi (amb un agent deshidratant o destil·lant-la) o l'èster a mesura que es forma.

Errors típics

Posar el nom de l'èster en l'ordre contrari («d'etil butanoat» o «butanoat de etanol»): primer el radical de l'àcid acabat en «-oat» i després el de l'alcohol.
Oblidar la funció àcid carboxílic entre els isòmers de C₄H₈O₂: també són isòmers (de funció) dels èsters.
Aplicar K_c amb les quantitats inicials o amb masses en lloc de les quantitats a l'equilibri de cada espècie (1 − x, 1 − x, x, x).

Conceptes treballats: nomenclatura i formulació d'èsters i àcids carboxílics, isomeria de cadena, de posició i de funció, forces intermoleculars i punts d'ebullició, equilibri d'esterificació, Le Châtelier.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 35

Hi ha set compostos de fórmula molecular $\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}$ : quatre alcohols i tres èters.
a) Escriu les fórmules semidesenvolupades dels set isòmers i anomena'ls. Classifica'ls per parelles segons siguin isòmers de cadena, de posició o de funció (una parella de cada tipus).
b) Es tenen tres flascons sense etiqueta, X, Y i Z, cada un amb un dels isòmers. X reacciona amb sodi i desprèn hidrogen, s'oxida amb dicromat de potassi en medi àcid a una cetona, i té un carboni asimètric. Y no reacciona amb sodi, no té banda a 3 300 cm^-1 a l'IR, i el seu RMN de ¹H dona només dos senyals: un triplet de 6 H i un quartet de 4 H. Z reacciona amb sodi, però no s'oxida amb dicromat, i dona dos senyals de RMN, tots dos singlets (9 H i 1 H). Identifica'ls.
c) Escriu la reacció de X amb sodi. Calcula el volum d' $\mathrm{H}_{2}$ (25 °C i 1,00 atm) que s'allibera amb 7,41 g de X en excés de sodi. Quin volum d' $\mathrm{H}_{2}$ es desprendria amb 7,41 g de Y?
d) Els punts d'ebullició (°C) dels isòmers són: butan-1-ol 117; 2-metilpropan-1-ol 108; butan-2-ol 99; 2-metilpropan-2-ol 82; etoxietà 35. Justifica aquest ordre.
e) Escriu els productes de l'oxidació amb excés de dicromat del butan-1-ol i del 2-metilpropan-1-ol, i digues per què el 2-metilpropan-2-ol no s'oxida.
Masses atòmiques: H 1,008; C 12,01; O 16,00.

Pista 1

Primer les cadenes de 4 C: lineal (butà) o ramificada (2-metilpropà). A cada cadena, posa el grup –OH en un carboni diferent. Els èters tenen la forma R–O–R': etoxietà, 1-metoxipropà i 2-metoxipropà.

Pista 2

Alcohol primari → aldehid → àcid; alcohol secundari → cetona; alcohol terciari → no s'oxida. Els èters no tenen H unit a l'oxigen i no reaccionen amb sodi. Un carboni asimètric té quatre substituents diferents.

Pista 3

2 R–OH + 2 Na → 2 R–ONa + $\mathrm{H}_{2}$ : es forma $\tfrac{1}{2}$ mol d' $\mathrm{H}_{2}$ per mol d'alcohol.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 35

Apartat a)

Resultat

Alcohols: butan-1-ol, butan-2-ol, 2-metilpropan-1-ol, 2-metilpropan-2-ol. Èters: etoxietà, 1-metoxipropà, 2-metoxipropà. Cadena: butan-1-ol / 2-metilpropan-1-ol; posició: butan-1-ol / butan-2-ol; funció: butan-1-ol / etoxietà.

Resolució

Alcohols. CH₃CH₂CH₂CH₂OH (butan-1-ol); CH₃CH₂CH(OH)CH₃ (butan-2-ol); (CH₃)₂CHCH₂OH (2-metilpropan-1-ol); (CH₃)₃COH (2-metilpropan-2-ol).
Èters. CH₃CH₂OCH₂CH₃ (etoxietà); CH₃OCH₂CH₂CH₃ (1-metoxipropà); CH₃OCH(CH₃)₂ (2-metoxipropà).
Classificació. Cadena: butan-1-ol / 2-metilpropan-1-ol (canvia l'esquelet). Posició: butan-1-ol / butan-2-ol (canvia el lloc de l'-OH). Funció: butan-1-ol / etoxietà (alcohol / èter).

Apartat b)

Resultat

X = butan-2-ol; Y = etoxietà; Z = 2-metilpropan-2-ol.

Resolució

X. Reacciona amb Na (és un alcohol), s'oxida a cetona (és secundari: dona butanona) i té un carboni asimètric: és el butan-2-ol, l'únic dels set amb un C quiral (el C-2 té –H, –OH, –CH₃ i –CH₂CH₃).
Y. No reacciona amb Na ni té banda O–H a 3300 cm⁻¹: és un èter. Només dos senyals (triplet de 6 H dels CH₃ i quartet de 4 H dels CH₂): és simètric, amb dos etils iguals, l'etoxietà.
Z. Reacciona amb Na però no s'oxida: alcohol terciari, el 2-metilpropan-2-ol. Els tres CH₃ equivalents donen el singlet de 9 H i l'OH, el singlet d'1 H.

Apartat c)

Resultat

2 CH₃CH₂CH(OH)CH₃ + 2 Na → 2 CH₃CH₂CH(ONa)CH₃ + H₂;

V(\mathrm{H_2}) \approx 1{,}22\ \text{L}

; amb Y, 0 L.

Resolució

Reacció. 2 CH₃CH₂CH(OH)CH₃ + 2 Na → 2 CH₃CH₂CH(ONa)CH₃ + H₂: es forma ½ mol d'H₂ per mol d'alcohol.
Mols. n(X) = 7,41/74,12 = 0,100 mol, així que n(H₂) = 0,0500 mol.
Llei dels gasos ideals. $V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0{,}0500\cdot0{,}082\cdot298{,}15}{1{,}00} = 1{,}22\ \text{L}$
Amb Y. 0 L: l'èter no té cap H unit a l'oxigen i no reacciona amb el sodi.

Apartat d)

Resultat

Els alcohols fan ponts d'hidrogen i l'èter no (bull molt més baix); entre els alcohols, com més compacta és la molècula i més impedit l'OH, menys forces intermoleculars i menor punt d'ebullició.

Resolució

Alcohols davant de l'èter. Els alcohols tenen ponts d'hidrogen (O–H···O); l'etoxietà no pot fer-ne com a donador i bull a només 35 °C.
Entre alcohols. Com més ramificada és la molècula, més compacta és, té menys superfície de contacte i menys forces de London.
Ordre. Butan-1-ol (lineal, 117) > 2-metilpropan-1-ol (108) > butan-2-ol (99) > 2-metilpropan-2-ol (82, el més compacte i amb l'OH més impedit).

Apartat e)

Resultat

Butan-1-ol → butanal → àcid butanoic; 2-metilpropan-1-ol → 2-metilpropanal → àcid 2-metilpropanoic; el 2-metilpropan-2-ol és terciari i no s'oxida.

Resolució

Alcohols primaris. Amb excés de dicromat, un alcohol primari s'oxida a aldehid i després a àcid: butan-1-ol → butanal → àcid butanoic; 2-metilpropan-1-ol → 2-metilpropanal → àcid 2-metilpropanoic.
Alcohol terciari. El carboni que porta l'OH no té cap H; per oxidar-lo caldria trencar enllaços C–C, i en les condicions habituals no reacciona.

Errors típics

Oblidar que els èters també són isòmers dels alcohols (isomeria de funció) i comptar només quatre isòmers.
Pensar que els èters reaccionen amb sodi: no tenen H àcid unit a l'oxigen.
Dir que el butan-2-ol s'oxida a àcid: un alcohol secundari s'oxida a cetona (no pot continuar sense trencar C–C).

Conceptes treballats: isomeria constitucional (cadena, posició, funció), nomenclatura d'alcohols i èters, oxidació segons el tipus d'alcohol, carboni asimètric, espectroscòpia, reaccions amb sodi, gasos i punts d'ebullició.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 36

Moltes sals cristal·litzen amb aigua de cristal·lització. Se'n coneixen, entre d'altres: sulfat de coure(II) pentahidrat, sulfat de magnesi heptahidrat (sal d'Epsom), carbonat de sodi decahidrat, sulfat de calci dihidrat (guix natural) i sulfat de calci hemihidrat (guix de París o guix per a emmotllar).
a) Escriu la fórmula de cada hidrat i calcula'n el percentatge en massa d'aigua.
b) Es calenten 3,000 g d'una sal de magnesi hidratada de fórmula MgSO₄·xH₂O fins a massa constant i queden 1,465 g de MgSO₄ anhidre. Determina x. Dades: M(MgSO₄) = 120,38 g/mol; M(H₂O) = 18,02 g/mol.
c) El guix per a emmotllar es fabrica calcinant el guix natural: CaSO₄·2H₂O → CaSO₄·½H₂O + $\tfrac{3}{2}$ H₂O. Calcula la massa de guix natural per fabricar 1,00 t de guix de París i la d'aigua que se n'allibera.
d) En barrejar el guix de París amb aigua, es forma de nou el dihidrat (el guix «fragua»): CaSO₄·½H₂O + $\tfrac{3}{2}$ H₂O → CaSO₄·2H₂O. Calcula la massa mínima d'aigua que es combina químicament amb 25,0 kg de guix de París. Per què en la pràctica s'usa més aigua?
e) El sulfat de coure(II) anhidre és blanc i el pentahidrat, blau. Quin ús té aquest canvi? Escriu la reacció.
Masses atòmiques: H 1,008; C 12,01; O 16,00; Na 22,99; Mg 24,31; S 32,07; Cu 63,55; Ca 40,08.

Pista 1

Un hidrat es formula com a sal·nH₂O. El percentatge d'aigua és n·M(H₂O)/M(hidrat). El guix de París (hemihidrat) conté $\tfrac{1}{2}$ molècula d'aigua per CaSO₄, de manera que s'escriu també 2CaSO₄·H₂O.

Pista 2

Per determinar x: massa d'aigua = massa inicial − massa d'anhidre; x = mol d'aigua/mol d'anhidre.

Pista 3

Per a (c) i (d), els coeficients són 1 mol de dihidrat per 1 mol d'hemihidrat, i $\tfrac{3}{2}$ mol d'aigua per mol d'hemihidrat. Treballa amb les masses molars dels hidrats.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 36

Apartat a)

Resultat

CuSO₄·5H₂O (36,1 % d'aigua); MgSO₄·7H₂O (51,2 %); Na₂CO₃·10H₂O (63,0 %); CaSO₄·2H₂O (20,9 %); CaSO₄·½H₂O, o 2CaSO₄·H₂O (6,2 %).

Resolució

Fórmula d'un hidrat. S'escriu sal·nH₂O, i el percentatge d'aigua és n·M(H₂O)/M(hidrat)·100, amb M(H₂O) = 18,02 g/mol.
Masses molars. CuSO₄·5H₂O 249,70; MgSO₄·7H₂O 246,49; Na₂CO₃·10H₂O 286,15; CaSO₄·2H₂O 172,18; CaSO₄·½H₂O 145,16 g/mol.
Càlcul. Per exemple, 5·18,02/249,70 = 36,1 %. Igualment: 51,2 %, 63,0 %, 20,9 % i 9,01/145,16 = 6,2 %. El guix de París conté ½ molècula d'aigua per CaSO₄, i per això també s'escriu 2CaSO₄·H₂O.
Interpretació. El carbonat de sodi decahidrat és gairebé 2/3 aigua.

Apartat b)

Resultat

x = 7

: MgSO₄·7H₂O, sulfat de magnesi heptahidrat.

Resolució

Massa d'aigua. La massa perduda és l'aigua: 3,000 − 1,465 = 1,535 g, és a dir, 1,535/18,02 = 0,08518 mol.
Mols d'anhidre. n(MgSO₄) = 1,465/120,38 = 0,01217 mol.
Relació. x = 0,08518/0,01217 = 7,00: és el sulfat de magnesi heptahidrat (sal d'Epsom).

Apartat c)

Resultat

Calen

\approx 1{,}186\ \text{t}

de guix natural i s'alliberen

\approx 186\ \text{kg}

d'aigua.

Resolució

Estequiometria. 1 mol de dihidrat (172,18 g/mol) dona 1 mol d'hemihidrat (145,16 g/mol) i allibera 3/2 mol d'aigua (no 2).
Guix natural. $m = 1{,}00\ \text{t}\cdot\dfrac{172{,}18}{145{,}16} = 1{,}186\ \text{t}$
Aigua alliberada. La diferència de masses: 1,186 − 1,000 = 0,186 t = 186 kg d'aigua.

Apartat d)

Resultat

m(\text{aigua}) \approx 4{,}65\ \text{kg}

(el 18,6 % de la massa del guix); a la pràctica se n'afegeix més per obtenir una pasta treballable.

Resolució

Estequiometria. Per cada mol d'hemihidrat es combinen 3/2 mol d'aigua.
Càlcul. $m = 25{,}0\ \text{kg}\cdot\dfrac{\tfrac{3}{2}\cdot18{,}02}{145{,}16} = 4{,}65\ \text{kg}$
Per què se n'usa més. Cal més aigua per fer una pasta treballable; l'excés s'evapora en assecar-se i deixa porus, i per això el guix és lleuger i aïllant.

Apartat e)

Resultat

CuSO₄ (blanc) + 5 H₂O ⇌ CuSO₄·5H₂O (blau): serveix per detectar la presència d'aigua (humitat) o com a assecant.

Resolució

Reacció. CuSO₄·5H₂O (blau) ⇌ CuSO₄ (blanc) + 5 H₂O; escalfant es deshidrata i, amb aigua, s'hidrata de nou.
Ús. Com que l'anhidre blanc es torna blau en absorbir aigua, serveix per detectar la presència d'aigua (humitat) en un líquid o per assecar.

Errors típics

Posar x = 5 per a qualsevol hidrat de sulfat sense calcular-lo.
Oblidar que el guix de París té 1/2 molècula d'aigua per CaSO₄ i fer servir 1.
Restar només una part de l'aigua: en passar de dihidrat a hemihidrat se'n perden 3/2 mol, no 2.

Conceptes treballats: formulació i nomenclatura de sals hidratades, composició centesimal, determinació de la fórmula d'un hidrat, estequiometria en processos industrials (guix) i reaccions de deshidratació.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 37

La calç s'utilitza des de l'Antiguitat en construcció. El cicle té tres etapes: (1) la calcinació de la pedra calcària (carbonat de calci) a uns 900 °C, que dona calç viva (òxid de calci) i diòxid de carboni; (2) l'apagat de la calç viva amb aigua, que dona calç apagada (hidròxid de calci), amb despreniment de calor; (3) la carbonatació, en què la calç apagada del morter reacciona amb el diòxid de carboni de l'aire i es torna a convertir en carbonat de calci, que endureix.
a) Formula i anomena els compostos de les tres etapes i escriu-ne les reaccions ajustades.
b) Per obtenir 1,00 t de calç viva, calcula la massa de pedra calcària pura necessària i la d'una pedra del 92,0 % de CaCO₃, i la massa de CO₂ que s'emet per la descomposició del carbonat (sense comptar el combustible del forn).
c) Calcula la massa de calç apagada que s'obté d'1,00 t de calç viva i la d'aigua que es combina químicament.
d) Si el morter fa la carbonatació completa, quina massa de CO₂ absorbeix l'hidròxid de calci de l'apartat anterior? Compara-la amb la de l'apartat (b) i explica en quin sentit el cicle «es tanca».
e) L'aigua de calç és una dissolució saturada d'hidròxid de calci (K_s = 5,5· $10^{-6}$ ) i s'enterboleix en bufar-hi (diòxid de carboni). Calcula'n el pH. Quin volum de CO₂ (25 °C, 1,00 atm) enterboleix 1,00 L d'aigua de calç, i què passa si se'n continua bufant en excés? Escriu les reaccions i anomena el producte que s'hi forma.
Masses molars (g/mol): CaO 56,08; CaCO₃ 100,09; Ca(OH)₂ 74,10; CO₂ 44,01; H₂O 18,02.

Pista 1

Carbonat de calci: CaCO₃; òxid de calci: CaO; hidròxid de calci: Ca(OH)₂. Les tres reaccions són 1 : 1 : 1 en mols, de manera que els mols de CaCO₃, CaO, Ca(OH)₂ i CO₂ són iguals en cada etapa.

Pista 2

Una pedra del 92,0 % de puresa necessita $\tfrac{1}{0{,}920}$ més massa que una de pura. Per a (e): s = (K_s/4)^{$\tfrac{1}{3}$}, [OH⁻] = 2s.

Pista 3

Amb excés de CO₂, el carbonat de calci insoluble reacciona amb CO₂ i aigua i forma un hidrogencarbonat soluble.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 37

Apartat a)

Resultat

(1) CaCO₃ → CaO + CO₂; (2) CaO + H₂O → Ca(OH)₂; (3) Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O.

Resolució

Compostos. Carbonat de calci CaCO₃ (pedra calcària); òxid de calci CaO (calç viva); diòxid de carboni CO₂; hidròxid de calci Ca(OH)₂ (calç apagada); aigua H₂O.
Reaccions. (1) Calcinació: CaCO₃ → CaO + CO₂. (2) Apagat: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ (exotèrmica). (3) Carbonatació: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O.
Observació. Les tres reaccions són 1 : 1 : 1 en mols. La carbonatació és una reacció àcid-base entre l'òxid àcid CO₂ i la base Ca(OH)₂.

Apartat b)

Resultat

\approx 1{,}785\ \text{t}

de CaCO₃ pur;

\approx 1{,}940\ \text{t}

de pedra del 92,0 %;

\approx 0{,}785\ \text{t}

de CO₂.

Resolució

Mols de calç viva. $n(\mathrm{CaO}) = \dfrac{1{,}00\cdot10^{6}\ \text{g}}{56{,}08\ \text{g/mol}} = 17\,832\ \text{mol} = n(\mathrm{CaCO_3})$
Pedra calcària. m(CaCO₃) = 17 832·100,09 = 1,785 t de carbonat pur. Amb una pedra del 92,0 %: 1,785/0,920 = 1,940 t.
Diòxid de carboni. n(CO₂) = 17 832 mol; m = 17 832·44,01 = 0,785 t de CO₂ per cada tona de calç viva.

Apartat c)

Resultat

\approx 1{,}321\ \text{t}

de Ca(OH)₂;

\approx 0{,}321\ \text{t}

d'aigua.

Resolució

Estequiometria. 1 : 1 : 1: n(Ca(OH)₂) = n(H₂O) = 17 832 mol.
Càlcul. m(Ca(OH)₂) = 17 832·74,10 = 1,321 t; aigua combinada: 17 832·18,02 = 0,321 t.

Apartat d)

Resultat

\approx 0{,}785\ \text{t}

de CO₂, exactament el que es va emetre en la calcinació: el cicle es «tanca» químicament.

Resolució

Càlcul. n(CO₂) = n(Ca(OH)₂) = 17 832 mol, és a dir, 0,785 t.
Comparació. És el mateix CO₂ que es va alliberar en descompondre el carbonat: el carboni del carbonat torna a quedar fixat.
Matís. A la pràctica la carbonatació és molt lenta (anys) i parcial, i el combustible del forn i el transport sí que afegeixen CO₂ net.

Apartat e)

Resultat

pH = 12,35; s'enterboleix amb

\approx 0{,}27\ \text{L}

de CO₂; amb excés el precipitat es redissol com a Ca(HCO₃)₂, hidrogencarbonat de calci.

Resolució

Solubilitat. Ca(OH)₂ ⇌ Ca²⁺ + 2 OH⁻, amb $K_s = s\cdot(2s)^{2} = 4s^{3}$ : $s = \sqrt[3]{\dfrac{5{,}5\cdot10^{-6}}{4}} = 0{,}0111\ \text{M}$
pH. [OH⁻] = 2s = 0,0222 M; pOH = 1,65 i pH = 14 − 1,65 = 12,35.
Enterboliment. Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Cal 0,0111 mol de CO₂ per litre: $V = \dfrac{nRT}{P} = 0{,}0111\cdot0{,}082\cdot298{,}15 = 0{,}27\ \text{L}$
Excés de CO₂. CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂: es forma hidrogencarbonat de calci, soluble, i el precipitat es redissol (calen uns 0,27 L més). En sentit invers, aquesta reacció explica la formació d'estalactites i estalagmites.

Errors típics

Pensar que el morter «absorbeix» CO₂ sense que es produeixi una reacció química: és una reacció àcid-base entre l'òxid àcid CO₂ i la base Ca(OH)₂.
Oblidar la puresa de la pedra: la massa total és superior a la teòrica.
Anomenar el Ca(HCO₃)₂ «carbonat de calci»: és l'hidrogencarbonat de calci, una sal soluble diferent del CaCO₃.

Conceptes treballats: formulació i nomenclatura de compostos del calci, reaccions d'òxids àcids i bàsics, estequiometria industrial amb puresa, balanç de CO₂, pH d'una dissolució saturada, gasos i hidrogencarbonats.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 38

El clor forma quatre oxoàcids, de fórmula HClO, HClO₂, HClO₃ i HClO₄, i les sals corresponents. L'hipoclorit de sodi és el principi actiu del lleixiu; el clorat de potassi s'ha utilitzat com a font d'oxigen en llum de bengala i en coets; el perclorat s'utilitza com a oxidant.
a) Anomena els quatre àcids, formula'n les sals de sodi i anomena-les, i dona el nombre d'oxidació del clor en cada cas. Quin òxid de clor és l'anhídrid de l'àcid perclòric? Formula'l i anomena'l, i escriu la reacció amb l'aigua; fes el mateix amb el monòxid de diclor i l'àcid hipoclorós.
b) Si es guarda calenta una dissolució de lleixiu, l'hipoclorit es dismuta: ClO⁻ → Cl⁻ + ClO₃⁻ (sense ajustar). Ajusta la reacció pel mètode dels nombres d'oxidació. Calcula, per a 100 mL de NaClO 0,500 M que es dismutin completament, la massa de clorat de sodi i de clorur de sodi que s'hi forma.
c) El clorat de potassi es descompon amb calor en clorur de potassi i oxigen. Escriu-ne la reacció ajustada. Calcula el volum d'O₂ (25 °C i 1,00 atm) que s'obté a partir de 10,0 g de KClO₃.
d) Els pK_a aproximats són: HClO 7,5; HClO₂ 1,96; HClO₃ −1; HClO₄ −10. Ordena'ls per força àcida i justifica la tendència per la quantitat d'oxígens. Calcula el pH de HClO₄ 0,0100 M i de HClO 0,0100 M (K_a = 3,0· $10^{-8}$ ).
Masses molars (g/mol): NaClO₃ 106,44; NaCl 58,44; KClO₃ 122,55.

Pista 1

Els noms dels oxoàcids del clor segueixen una sèrie: hipo-...-ós (+1), ...-ós (+3), ...-ic (+5), per-...-ic (+7). Les sals canvien «-ós» per «-it» i «-ic» per «-at».

Pista 2

En la dismutació, el mateix element va a dos estats d'oxidació: +1 → −1 (guanya 2 $e^{-}$ ) i +1 → +5 (perd 4 $e^{-}$ ). Calen 2 ClO⁻ que es redueixin per cada ClO⁻ que s'oxidi.

Pista 3

Un oxoàcid fort té molts oxígens terminals que deslocalitzen la càrrega negativa de l'anió. Per a un àcid fort, pH = −log c; per a un de feble, [ $\mathrm{H}^{+}$ ] = √(K_a·c).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 38

Apartat a)

Resultat

HClO àcid hipoclorós (+1), NaClO hipoclorit de sodi; HClO₂ àcid clorós (+3), NaClO₂ clorit de sodi; HClO₃ àcid clòric (+5), NaClO₃ clorat de sodi; HClO₄ àcid perclòric (+7), NaClO₄ perclorat de sodi. Anhídrids: Cl₂O₇ + H₂O → 2 HClO₄; Cl₂O + H₂O → 2 HClO.

Resolució

Sèrie dels oxoàcids. hipo-…-ós (+1), …-ós (+3), …-ic (+5), per-…-ic (+7): HClO àcid hipoclorós, HClO₂ àcid clorós, HClO₃ àcid clòric, HClO₄ àcid perclòric.
Sals de sodi. -ós passa a -it i -ic a -at: NaClO hipoclorit de sodi, NaClO₂ clorit de sodi, NaClO₃ clorat de sodi, NaClO₄ perclorat de sodi (el Cl manté el nombre d'oxidació de l'àcid).
Anhídrid perclòric. És el Cl₂O₇, heptaòxid de diclor (Cl +7): Cl₂O₇ + H₂O → 2 HClO₄.
Monòxid de diclor. Cl₂O (Cl +1) és l'anhídrid de l'àcid hipoclorós: Cl₂O + H₂O → 2 HClO.

Apartat b)

Resultat

3 ClO⁻ → 2 Cl⁻ + ClO₃⁻;

m(\mathrm{NaClO_3}) \approx 1{,}77\ \text{g}

;

m(\mathrm{NaCl}) \approx 1{,}95\ \text{g}

Resolució

Nombres d'oxidació. Cl +1 → −1 (guanya 2 e⁻) i Cl +1 → +5 (perd 4 e⁻): és una dismutació.
Ajust. Calen 2 ClO⁻ que es redueixin (4 e⁻) per cada ClO⁻ que s'oxidi (4 e⁻): 3 ClO⁻ → 2 Cl⁻ + ClO₃⁻ (no 1 : 1, que no iguala els electrons).
Estequiometria. n(ClO⁻) = 0,100·0,500 = 0,0500 mol. n(ClO₃⁻) = 0,0500/3 = 0,01667 mol → m(NaClO₃) = 0,01667·106,44 = 1,77 g. n(Cl⁻) = 0,03333 mol → m(NaCl) = 0,03333·58,44 = 1,95 g.
Conclusió. Per això un lleixiu vell o guardat a la calor perd poder desinfectant: el clorat no és l'oxidant desitjat.

Apartat c)

Resultat

2 KClO₃ → 2 KCl + 3 O₂;

V(\mathrm{O_2}) \approx 2{,}99\ \text{L}

Resolució

Reacció. Clorat de potassi → clorur de potassi + oxigen: 2 KClO₃ → 2 KCl + 3 O₂.
Mols. n(KClO₃) = 10,0/122,55 = 0,0816 mol, i n(O₂) = 3/2·0,0816 = 0,1224 mol.
Llei dels gasos ideals. $V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0{,}1224\cdot0{,}082\cdot298{,}15}{1{,}00} = 2{,}99\ \text{L}$

Apartat d)

Resultat

Força: HClO₄ > HClO₃ > HClO₂ > HClO; pH(HClO₄ 0,0100 M) = 2,00; pH(HClO 0,0100 M) = 4,76.

Resolució

Ordre. Com més petit és el pKa, més fort és l'àcid: HClO₄ (−10) > HClO₃ (−1) > HClO₂ (1,96) > HClO (7,5).
Justificació. Com més oxígens terminals (=O) té l'àcid, més electronegatiu és l'entorn del Cl, més feble és l'enllaç O–H i més estable és l'anió (la càrrega negativa es deslocalitza entre més oxígens).
Àcid fort. HClO₄ es dissocia totalment: pH = −log 0,0100 = 2,00.
Àcid feble. $[\mathrm{H^+}] = \sqrt{K_a\cdot c} = \sqrt{3{,}0\cdot10^{-8}\cdot0{,}0100} = 1{,}73\cdot10^{-5}\ \text{M}$ És molt més petit que 0,0100, així que l'aproximació és vàlida: pH = 4,76.

Errors típics

Confondre els sufixos: «-ós/-it» són per al nombre d'oxidació menor i «-ic/-at» per al major.
Fer la dismutació amb coeficients 1 : 1 (un ClO⁻ dona Cl⁻ i un altre ClO₃⁻): no s'igualen els electrons.
Pensar que els oxoàcids amb més oxígens són més febles: és al revés, com més oxígens terminals i com més oxidat és el clor, més fort és l'àcid.

Conceptes treballats: formulació i nomenclatura d'oxoàcids, oxosals i òxids del clor, nombre d'oxidació, anhídrids, ajust de dismutacions, estequiometria amb gasos, força àcida i càlcul de pH.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 39

Els aminoàcids són els components de les proteïnes. La glicina i l'alanina són els dos més senzills: la glicina és H₂N–CH₂–COOH i l'alanina CH₃–CH(NH₂)–COOH. També interessen l'àcid làctic, CH₃–CH(OH)–COOH, i l'àcid pirúvic, CH₃–CO–COOH, de la ruta metabòlica de la fermentació làctica.
a) Anomena els quatre compostos amb nomenclatura IUPAC (el nom de l'àcid carboxílic fa de base; els altres grups són substituents) i indica'n els grups funcionals.
b) Quins d'ells tenen un carboni asimètric? Dibuixa (descriu) els dos enantiòmers de l'alanina i digues què tenen en comú i en què es diferencien.
c) Quan dos aminoàcids reaccionen, el grup –COOH d'un s'uneix al grup –NH₂ de l'altre i s'hi forma un enllaç amida (peptídic) i una molècula d'aigua. Escriu la reacció que dona el dipèptid glicil-alanina (Gly-Ala; la glicina aporta el –COOH) i calcula'n la massa molar.
d) Es barregen 7,51 g de glicina i 8,91 g d'alanina (equimolars) i es fan reaccionar sense protegir cap grup. Quants dipèptids diferents poden formar-se? Si totes les unions tinguessin la mateixa probabilitat, quin percentatge seria Gly-Ala i quina seria la seva massa, partint de les quantitats de l'enunciat i convertint-ho tot en dipèptids? Per què cal protegir grups per fer un dipèptid concret?
e) En el múscul, l'àcid pirúvic es redueix a àcid làctic. Calcula el nombre d'oxidació del carboni central en cada compost i digues si el carboni central s'oxida o es redueix en el pas pirúvic → làctic.
Masses molars (g/mol): glicina 75,07; alanina 89,10; H₂O 18,02.

Pista 1

La cadena principal és la que conté el grup àcid (–COOH, carboni 1). –NH₂ es diu «amino», –OH «hidroxi» i =O «oxo»; el nom és «àcid» + substituents amb locants + nom de la cadena acabat en «-oic».

Pista 2

Un carboni asimètric té quatre substituents diferents. L'enllaç peptídic és –CO–NH–. El dipèptid conserva un –NH₂ lliure i un –COOH lliure, i tots dos aminoàcids poden fer de «donador de –COOH».

Pista 3

Nombre d'oxidació d'un carboni: +1 per cada enllaç amb O o N, −1 per cada enllaç amb H, 0 per C–C. Un doble enllaç C=O compta com dos enllaços.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 39

Apartat a)

Resultat

Glicina: àcid aminoetanoic (amina + àcid carboxílic); alanina: àcid 2-aminopropanoic (amina + àcid); àcid làctic: àcid 2-hidroxipropanoic (alcohol + àcid); àcid pirúvic: àcid 2-oxopropanoic (cetona + àcid).

Resolució

Criteri. La cadena principal és la que conté el –COOH (C-1), que dona el nom «àcid …-oic»; –NH₂ es diu «amino», –OH «hidroxi» i =O «oxo». No posis l'amina com a grup prioritari.
Noms. H₂N–CH₂–COOH: àcid aminoetanoic. CH₃–CH(NH₂)–COOH: àcid 2-aminopropanoic. CH₃–CH(OH)–COOH: àcid 2-hidroxipropanoic. CH₃–CO–COOH: àcid 2-oxopropanoic.

Apartat b)

Resultat

Tenen un carboni asimètric l'alanina i l'àcid làctic. Els enantiòmers de l'alanina són imatges especulars no superposables: mateixes propietats físiques i químiques en entorns no quirals, però desvien la llum polaritzada en sentits oposats i interactuen diferent amb molècules quirals.

Resolució

Carbonis asimètrics. El C-2 de l'alanina (–H, –NH₂, –CH₃, –COOH) i el de l'àcid làctic (–H, –OH, –CH₃, –COOH) tenen quatre substituents diferents. La glicina (dos H) i l'àcid pirúvic (carboni sp² del C=O) no en tenen.
Enantiòmers. Les dues formes de l'alanina (L i D) són com la mà dreta i l'esquerra: els quatre grups al voltant del C-2 disposats en un ordre especular.
Semblances i diferències. Tenen la mateixa fórmula, el mateix punt de fusió i les mateixes propietats químiques en entorns no quirals; es diferencien en el sentit en què fan girar la llum polaritzada i, sobretot, en la manera com interactuen amb molècules quirals (enzims i receptors): als éssers vius s'hi incorpora gairebé només la L-alanina.

Apartat c)

Resultat

H₂N–CH₂–COOH + H₂N–CH(CH₃)–COOH → H₂N–CH₂–CO–NH–CH(CH₃)–COOH + H₂O;

M = 146{,}15\ \text{g/mol}

Resolució

Enllaç peptídic. El –COOH de la glicina s'uneix al –NH₂ de l'alanina: es forma –CO–NH– i s'allibera una molècula d'aigua (condensació).
Reacció. H₂N–CH₂–COOH + H₂N–CH(CH₃)–COOH → H₂N–CH₂–CO–NH–CH(CH₃)–COOH + H₂O.
Massa molar. M(Gly-Ala, C₅H₁₀N₂O₃) = 75,07 + 89,10 − 18,02 = 146,15 g/mol.

Apartat d)

Resultat

4 dipèptids (Gly-Gly, Ala-Ala, Gly-Ala, Ala-Gly); Gly-Ala seria el 25 %,

\approx 3{,}65\ \text{g}

; cal protegir grups per obtenir-ne només un.

Resolució

Combinacions. Cada aminoàcid pot ser donador o receptor del –COOH: Gly-Gly, Ala-Ala, Gly-Ala i Ala-Gly. Gly-Ala i Ala-Gly no són el mateix: l'ordre importa.
Quantitats. n(Gly) = 7,51/75,07 = 0,100 mol i n(Ala) = 8,91/89,10 = 0,100 mol: en total es poden formar 0,100 mol de dipèptid.
Gly-Ala. Si les quatre unions fossin equiprobables, el Gly-Ala seria el 25 %: m = 0,25·0,100·146,15 = 3,65 g (en lloc dels 14,6 g que s'obtindrien si tot s'unís com a Gly-Ala).
Protecció de grups. Per fer un dipèptid determinat cal protegir els grups que no han de reaccionar (el –NH₂ de la glicina i el –COOH de l'alanina) i activar el que sí.

Apartat e)

Resultat

Carboni central: +2 a l'àcid pirúvic i 0 a l'àcid làctic: es redueix.

Resolució

Regla. +1 per cada enllaç amb O o N, −1 per cada enllaç amb H i 0 per C–C; un doble enllaç C=O compta com dos enllaços.
Àcid pirúvic. Carboni central: =O (+2) i dos enllaços amb C (0, 0): +2.
Àcid làctic. Carboni central: –OH (+1), –H (−1) i dos enllaços amb C: 0.
Conclusió. Passa de +2 a 0: el carboni central es redueix (la cetona es redueix a alcohol secundari, amb ajuda del coenzim NADH).

Errors típics

Posar el grup –NH₂ com a prioritari: en un àcid, el nom és el de l'àcid carboxílic i els altres grups són substituents.
Dir que el glicil-alanina i l'alanil-glicina són el mateix dipèptid: l'ordre importa perquè un té el –NH₂ lliure a la glicina i l'altre a l'alanina.
Comptar el doble enllaç C=O com un sol enllaç en el càlcul del nombre d'oxidació.

Conceptes treballats: nomenclatura IUPAC de compostos polifuncionals, grups funcionals, carboni asimètric i enantiòmers, enllaç amida (peptídic), condensació amb pèrdua d'aigua, massa molar d'un dipèptid, nombre d'oxidació en orgànica, vincle amb bioquímica.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 40

En revisar l'armari de reactius d'un laboratori de secundària apareixen flascons amb la fórmula i el nom escrits per un ajudant. Alguns noms són incorrectes:
1) NaHCO₃ — «carbonat de sodi»; 2) Fe₂O₃ — «òxid de ferro(II)»; 3) Na₂SO₄ — «sulfur de sodi»; 4) Ca(OH)₂ — «hidròxid de calci»; 5) CuSO₄·5H₂O — «sulfat de coure(I) pentahidrat»; 6) NH₄Cl — «clorur d'amoníac»; 7) HNO₂ — «àcid nítric»; 8) CH₃–CO–CH₃ — «propanona».
a) Indica quines etiquetes són correctes i corregeix-ne les errònies amb el nom adequat, justificant l'error (nombre d'oxidació, sufix o tipus de compost).
b) Un flascó rep l'etiqueta «Na₂CO₃, carbonat de sodi». En escalfar-ne 5,00 g fins a massa constant a 300 °C es perd un 36,9 % de la massa, i es desprèn un gas que enterboleix l'aigua de calç. Compara aquest valor amb el que s'esperaria si el sòlid fos Na₂CO₃, Na₂CO₃·H₂O, Na₂CO₃·10H₂O i NaHCO₃ (aquest últim es descompon en Na₂CO₃, H₂O i CO₂). Quin és realment el sòlid?
c) Escriu la reacció de descomposició i calcula el volum de CO₂ (25 °C i 1,00 atm) que es desprèn a partir de 5,00 g del sòlid.
d) Per confirmar-ho, s'afegeix un excés d'àcid clorhídric a 5,00 g del sòlid. Escriu la reacció i calcula el volum de CO₂. Quin volum es desprendria si fos Na₂CO₃ pur (reacció: Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H₂O + CO₂)? Es poden distingir els dos sòlids així?
Masses molars (g/mol): NaHCO₃ 84,01; Na₂CO₃ 105,99; H₂O 18,02; CO₂ 44,01.

Pista 1

Nomenclatura: els sulfurs són $\mathrm{S}^{2-}$ ; els sulfats SO₄²⁻. Els sufixos dels oxoàcids: «-ós» per al menor nombre d'oxidació i «-ic» per al major. Per a l'amoni, NH₄⁺, el nom no és amoníac (que és NH₃).

Pista 2

El nombre d'oxidació del metall es dedueix de la neutralitat: Fe₂O₃ → 2x + 3·(−2) = 0. Per al coure a CuSO₄: x + (−2) = 0.

Pista 3

Per a la pèrdua de massa, tracta l'equació: 2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂: la pèrdua és (M(H₂O) + M(CO₂))/(2·M(NaHCO₃)).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 40

Apartat a)

Resultat

Correctes: 4 i 8. Errònies: 1) hidrogencarbonat de sodi; 2) òxid de ferro(III); 3) sulfat de sodi; 5) sulfat de coure(II) pentahidrat; 6) clorur d'amoni; 7) àcid nitrós.

Resolució

Correctes. 4) Ca(OH)₂, hidròxid de calci, i 8) CH₃–CO–CH₃, propanona.
Tipus de compost. 1) NaHCO₃ conté l'anió HCO₃⁻: hidrogencarbonat de sodi (el carbonat de sodi és Na₂CO₃). 3) Na₂SO₄ conté l'anió sulfat SO₄²⁻, no sulfur (S²⁻, el del Na₂S): sulfat de sodi. 6) L'ió NH₄⁺ és l'amoni; l'amoníac és NH₃: clorur d'amoni.
Nombre d'oxidació. 2) A Fe₂O₃: 2x + 3·(−2) = 0, x = +3: òxid de ferro(III) (triòxid de diferro). 5) A CuSO₄: x + (−2) = 0, x = +2: sulfat de coure(II) pentahidrat.
Sufix. 7) HNO₂ té N +3, el nombre d'oxidació menor: àcid nitrós (l'àcid nítric és HNO₃, amb N +5).

Apartat b)

Resultat

Només el NaHCO₃ perd un 36,9 % (i desprèn CO₂): el sòlid és hidrogencarbonat de sodi, no carbonat.

Resolució

Na₂CO₃. No es descompon a 300 °C: pèrdua del 0 %.
Hidrats. Na₂CO₃·H₂O: 18,02/124,01 = 14,5 %. Na₂CO₃·10H₂O: 180,2/286,2 = 63,0 %. Només perden aigua, cap gas que enterboleixi l'aigua de calç.
NaHCO₃. 2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂: $\text{pèrdua} = \dfrac{18{,}02 + 44{,}01}{2\cdot84{,}01} = \dfrac{62{,}03}{168{,}02} = 36{,}9\ \%$
Conclusió. El valor mesurat i el despreniment de CO₂ només coincideixen amb el NaHCO₃ (bicarbonat): l'etiqueta és errònia.

Apartat c)

Resultat

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂;

V(\mathrm{CO_2}) \approx 0{,}73\ \text{L}

Resolució

Mols. n(NaHCO₃) = 5,00/84,01 = 0,0595 mol; per la relació 2 : 1, n(CO₂) = 0,0298 mol.
Llei dels gasos ideals. $V = \dfrac{nRT}{P} = 0{,}0298\cdot0{,}082\cdot298{,}15 = 0{,}73\ \text{L}$
Compte. En escalfar només s'allibera la meitat del carboni com a CO₂; l'altra meitat queda al Na₂CO₃.

Apartat d)

Resultat

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂;

V \approx 1{,}46\ \text{L}

; si fos Na₂CO₃ pur,

V \approx 1{,}15\ \text{L}

. Es poden distingir, però la prova de l'escalfament és més concloent.

Resolució

Reacció. NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂: 1 mol de CO₂ per mol de NaHCO₃, ara es desprèn tot el carboni.
Volum. 0,0595 mol → V = 0,0595·0,082·298,15 = 1,46 L, el doble que per escalfament.
Si fos Na₂CO₃. n = 5,00/105,99 = 0,0472 mol de CO₂ → V = 1,15 L.
Conclusió. Les dues xifres són diferents (1,46 L davant d'1,15 L), però la prova de l'escalfament és molt més concloent: el carbonat de sodi no perd massa ni desprèn gas a 300 °C.

Errors típics

Confondre sulfur i sulfat, o carbonat i hidrogencarbonat: cal comprovar l'anió complet i la càrrega.
Dir «clorur d'amoníac»: amoni (NH₄⁺) és el catió; amoníac (NH₃) és la molècula neutra.
Creure que, en escalfar el NaHCO₃, es perd tot el carboni com a CO₂: només s'allibera la meitat (l'altra meitat queda al Na₂CO₃).

Conceptes treballats: formulació i nomenclatura d'oxosals, òxids, oxoàcids, hidrats i compostos orgànics, nombre d'oxidació, identificació d'una substància per pèrdua de massa, estequiometria amb gasos i anàlisi de resultats.

Nivell PAU: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Preguntes freqüents

Com es distingeixen els oxoàcids acabats en -ós i en -ic?

El sufix -ós indica el nombre d'oxidació més baix de l'element central i -ic el més alt; hipo- (encara més baix) i per- (encara més alt) marquen els extrems. Per al clor: HClO és l'àcid hipoclorós, HClO2 el clorós, HClO3 el clòric i HClO4 el perclòric. Els oxoanions corresponents acaben en -it (de -ós) i en -at (de -ic).

Com es numera la cadena principal d'un compost orgànic?

Es tria la cadena contínua més llarga que contingui el grup funcional principal i es numera pel costat que doni el localitzador més baix primer a aquest grup, després als enllaços múltiples i finalment als substituents. Els substituents s'escriuen per ordre alfabètic davant del nom de la cadena, per exemple 3-etil-2,2-dimetilpentà.

Quan cal escriure un nombre romà al nom d'un compost inorgànic?

Quan el metall pot tenir més d'un nombre d'oxidació, com el Fe, el Cu, el Pb o el Sn: òxid de ferro(III), clorur de coure(I). Si el metall només en té un (Na, Ca, Al, Zn, Ag...) no se n'escriu cap. També es poden fer servir els prefixos multiplicatius, per exemple triclorur de ferro.

Tornar a Química