6 mai 2017
Problema II. „Acidul de baterie” (38p)
Acidul de baterie este denumirea
electrolitului ce se găsește în interiorul bateriei pentru autoturisme. Aceasta
este o soluție apoasă de acid sulfuric cu partea de masă de 37% și densitatea
egală cu 1,28 g/cm3.
1.
Determinați ce
masă de acid sulfuric este conținută în 4,6 L de electrolit. (2
p)
|
Rezolvare:
Răspuns: m(H2SO4) =
|
Acidul sulfuric se vinde sub formă de
soluții cu ω(H2SO4)=96-98%. Pentru prepararea
electrolitului, se folosește o soluție de acid de 96% (ρ=1,83 g/cm3).
Dizolvarea acidului în apă este un proces puternic exoterm, însoțit de o
contracție de volum importantă. Pentru a prepara electrolitul, trebuie
întotdeauna să se verse acidul într-un volum mare de apă și niciodată invers.
2.
Determinați în ce raport de volum trebuie
amestecate soluția de acid concentrat și apa pentru a prepara electrolitul. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns: Vsol.(H2SO4): V(H2O)=
|
3.
Calculați ce contracție de volum se observă
la prepararea soluției de electrolit. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns: ΔV =
|
4.
Procesul de dizolvare a acidului sulfuric
este exoterm deoarece: (Încercuiți litera
corespunzătoare unor răspunsuri corecte.) (1p)
a. se absoarbe energie pentru disocierea moleculelor de acid;
b. se elimină o cantitate mare de energie la hidratarea ionilor obţinuţi la
disocierea moleculelor de acid;
c. se absoarbe energie la repartizarea uniformă a moleculelor de acid în apă.
5.
Precizați pe scurt de ce trebuie respectată
această regulă. (1p)
|
|
Dizolvarea unui mol de acid sulfuric în
apă degajă o cantitate de căldură egală cu 84 kJ. Cantitatea de căldură
absorbită de apă se poate determina cu formula: Q=m·c·Δt°, unde c
este căldura specifică a apei, care are valoarea de 4,18 J/g, această
reprezentând cantitatea de
căldură necesară pentru a modifica temperatura unui gram de apă cu un grad.
6.
Calculați cu câte grade crește temperatura apei la
prepararea celor 4,6 L de electrolit. (Se va considera că toată căldura degajată
la dizolvarea acidului este absorbită de apă.) (4
p)
|
Rezolvare:
Răspuns: Δt° =
|
7.
La dizolvarea acidului sulfuric în apă au
loc următoarele reacții: (Încercuiți litera/literele
corespunzătoare unor răspunsuri corecte.) (2p)
a. H2SO4 + H2O = H2O2 +
H2SO3
b. H2SO4 = H+ + HSO4−
c. HSO4− + H2O
H3O+
+ SO42−
d. H2SO4 = H2O + SO3
8.
Indicați testele care permit identificarea particulelor prezente
în soluția electrolitului. Scrieți ecuațiile ionice. (2p)
|
1.
2.
|
În
interiorul bateriei, au loc două procese: unul la catod (electrodul pozitiv),
care este confecţionat din PbO2 şi altul la anod (electrodul
negativ, confecţionat din Pb). Ambii electrozi se dizolvă în acid sulfuric cu
formarea sulfatului de plumb (II).
9.
Reacţia sumară a procesului de funcționare a bateriei este: (2p)
|
|
După
un anumit timp de funcţionare, bateria auto se descarcă. În acest moment,
densitatea soluției de electrolit ajunge la valoarea de 1,12 g/cm3.
10.
Determinați concentrația soluției de acid în acest moment (se va considera nesemnificativă modificarea
volumului soluției). (5p)
|
Rezolvare:
Răspuns:
ω(H2SO4) = ................
|
11.
Calculaţi masa de sulfat de plumb (II) formată în urma descărcării
bateriei. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns:
m(PbSO4) =.................
|
Una
din sărurile acidului sulfuric este folosită
ca algicid (produs împotriva algelor) în apele anumitor piscine. Utilizarea ei
permite evitarea înmulțirii algelor, păstrând apa curată și fără riscuri pentru
înotători. Deoarece această substanţă este toxică
şi pentru om dacă este înghițită, masa maximă adăugată la un litru de apă nu
trebuie să depășească 10 mg. Substanţa este un cristalohidrat cu formula
MeSO4·xH2O. Partea de masă a apei este de 36%, iar
raportul de masă Me:S:O este 2:1:2.
12. Identificaţi
metalul ce intră în compoziţia sării. (2
p)
|
Rezolvare:
Răspuns: Metalul este ...............
|
13. Determinaţi
formula cristalohidratului. (3p)
|
Rezolvare:
Răspuns: Formula cristalohidratului este
........................................
|
14.
Ecuația ce reprezintă o reacției de obținere a sulfatului
de cupru (II) este: (Încercuiți litera/literele
corespunzătoare unor răspunsuri corecte.) (3p)
|
a.
CuO+H2SO4= CuSO4 + H2O
b.
Cu+H2SO4= CuSO4 + H2
c.
CuCl2+H2SO4= CuSO4
+ 2HCl
|
d.
CuS+H2SO4= CuSO4 + H2S
e.
Cu(OH)2+K2SO4= CuSO4
+ 2KOH
f.
Cu(OH)2+SO2= CuSO4 + H2
|
Prin dizolvarea în apă a 200 g de
cristalohidrat se prepară 20 L de soluție. Se consideră densitatea soluției
egală cu 1g/cm3.
15.
Calculați partea de masă a sulfatului de cupru (II) în
această soluție. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns: ω(CuSO4) =
|
|
16.
Indicați ce culoare are soluția de sulfat de cupru
(II)? (1p)
|
Răspuns:
|
Conținutul recipientului este dispersat
în apa dintr-o piscină care are volumul de 50 m3.
17.
Aratați dacă se respectă normele de securitate a vieții
în această situație. (2
p)
|
Rezolvare:
Răspuns: .....................................................................................................................................
|
(problemă realizată în colaborare cu Anca Ciobanu, dr. în chimie, Bacău)
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu