FORMULE CHIMICE

Întâlnim substanțe chimice în fiecare zi: alimentele, produsele de igienă, substanțele de sub chiuveta de bucătărie pe care le folosim pentru curățare, substanțe pentru zugrăvit, pictură etc. Aceste produse sunt alcătuite din una sau mai multe substanțe.
O substanță pură are proprietăți constante, determinate de o compoziție constantă.
Din acest motiv, pentru fiecare substanță pură există o formulă chimică care arată compoziția substanței respective.
Pentru scrierea prescurtată a moleculelor s-au utilizat simbolurile chimice ale elementelor componente și indici care arată numărul atomilor fiecărui element din molecula respectivă.

Formula chimică are o dublă semnificație:

• Calitativă – indică tipul atomilor componenți.
• Cantitativă 
– la scară macroscopică:  un mol de substanță.

– la scară microscopică: o moleculă de apă (H2O) formată din 2 atomi de H și un atom de O, un atom (Ne)  sau o pereche de ioni (Na+ Cl–) de substanță;   

Semnificația notației chimice:

2Cl2 : - 2 molecule de clor             2 = coeficient

           - 2 ∙ 2 = 4 atomi de clor        2 = indice

Formula chimică a unei substanțe care are în compoziție un singur element chimic și cel puțin doi atomi ai acestuia este Xn, unde X este simbolul chimic al elementului respectiv, iar indicele n reprezintă numărul de atomi din moleculă.

Formula chimică a unei substanțe simple (conține atomi de același fel)

Nemetale: 

a. monoatomice: C, Si, S, He, Ne, Ar, Xe, Rn, Kr.

b. cu molecule diatomice: H2, O2, N2, Cl2, Br2, I2

c. cu molecule poliatomice: O3, P4, S8.

Formula chimică a unei substanțe compuse (conține atomi ai unor elemente diferite)

a) Compușii binari sunt formați din două elemente diferite. Valența fiecărui element chimic din compoziția substanței devine indice pentru celălalt element.

Pentru stabilirea formulei chimice a unei substanțe formate din două elemente chimice, trebuie respectate etapele:

1.Se scriu simbolurile elementelor componente (metalele se scriu întotdeauna primele)

2.In colțul din dreapta sus al simbolului fiecărui element se scrie valența elementului, cu cifre romane.

3. Se scriu indicii elementelor cu cifre arabe, astfel încât valența unui element devine indice pentru celălalt element. Indicele 1 nu se scrie.

4. In cazul în care indicii au un divizor comun, se simplifică cu acel divizor și se scriu rezultatele.

 

b) Compușii ternari sunt alcătuiți din trei elemente diferite. Aceștia sunt formați din ioni metalici și ioni poliatomici sau pot fi compuși moleculari H2SO4.

Pentru stabilirea formulei, se aplică același algoritm.

Valența ionului poliatomic = numărul de sarcini.

Exemple:

• Formula chimică a oxidului de calciu, CaO, reprezintă perechi de ioni Ca²⁺ O^2-.

Există și substanțe care au în compoziție mai multe elemente chimice:

- NaOH - hidroxid de sodiu

- H₂SO₄ - acid sulfuric

- HNO₃ - acid azotic

- KNO₃ - azotat de potasiu

Metale: K, Na, Al, Fe, Cu, Ag, Zn etc.

Pentru compușii ionici formula chimică nu reprezintă molecule, ci perechi de ioni.

• Formula chimică a clorurii de sodiu, NaCl, reprezintă perechi de ioni Na⁺Cl^-.

CONCLUZIE

Formula chimică este notația prescurtată a unei substanțe cu ajutorul simbolurilor chimice și a indicilor.

Indicele este cifra care reprezintă numărul atomilor. Se scrie în dreapta jos.

Coeficientul este scris în fața formulei și poate fi interpretat la nivel microscopic sau la nivel macroscopic.

TEST 15 - antrenament BAC chimie anorganică 2020

TEST 15

Subiectul I

Subiectul A

1.      A

2.      F  (Un atom este neutru din punct de vedere electric adică p⁺ =e ^-.Ionii pozitivi se formează prin cedare de electroni, deci p⁺>e^-)

3.      F (Acizii în soluţie apoasă cedează protoni)

4.      F (Izotopii au acelaşi Z dar A/număr de neutroni diferit)

5.      F (Caracterul nemetalic creste in ordinea I<Br<Cl<F, nemetalul mai puternic scoate nemetalul mai slab din sarea lui)

Subiectul B

1.      b. 13p⁺, 13e^- , 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ , ultimul substrat este 3p.

2.      d. ₁₁Na,  1s²2s²2p⁶3s¹, Na∙ →Na⁺ +1e^-;       Na⁰ →Na⁺¹ +1e^-, R.O.

                                               Na⁺ : 11p⁺, 10e^-

3.      d.  Anodul (-): Zn⁰ →Zn²⁺ +2e^-,

    Catodul (+): Cu²⁺ +2e^-→Cu⁰

4.      c. Reacţia dintre un acid şi o bază= reacţie de neutralizare

5.      c. Cl₂ + H₂O →HClO +HCl; acid + turnesol=roşu

Subiectul 

Coloana A coresunde bazelor care acceptă H⁺ formând acizi conjugaţi (coloana B)

1. f; 2. d; 3. c; 4. a; 5. e.  

Subiectul al II-lea

Subiectul D

1.    Z_Kr =36

Ionul pe care îl formează atomul E este pozitiv monovalent (are cu 1 electron mai putin decât numărul protonilor) este izolectronic cu Kr.

E∙      →    E⁺    +    1e^-   

37 e^-           36e^-, 48n⁰

37 p⁺

A=Z+n⁰ ⇒ A= 37+48 ⇒A=86

2. a. 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ , 5 substraturi şi unul monoelectronic (3p¹)

    b. 3 electroni pe ultimul strat ⇒grupa IIIA (13^a)

        3straturi ⇒perioada a 3-a

    c. 3p¹ ⇒ blocul p

3.  a. ₁₁Na, 1s²2s²2p⁶3s¹   , 1e^-<4⇒cedează 1e^-⇒formează ion pozitiv monovalent

        ₁₇Cl, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵   ,  7e^->4⇒acceptă 1e^-⇒formează ion negative monovalent

 

    b. legătură ionică

4. 

4.      5. Creşterea temperaturii si agitarea componentelor favorizează dizolvarea soubstantelor solide în apă.

Subiectul E

1.    a. …H⁺¹Cl⁺⁵O^-2₃ + ...H⁺¹₂S⁺⁴ O^-2₃ → ...H⁺¹₂S⁺⁶ O^-2₄ + ...H⁺¹Cl^-1

Cl⁺⁵  + 6e^-  → Cl^-1 (NO↓, R.R, A.O)

S⁺⁴ → S⁺⁶  + 2e^- (NO↑, R.O, A.R) /∙ 3

b. Agent oxidant : HClO₃

2. H⁺¹Cl⁺⁵O^-2₃ + 3H⁺¹₂S⁺⁴ O^-2₃ → 3H⁺¹₂S⁺⁶ O^-2₄ + H⁺¹Cl^-1

3. m_d = 32,8 g H₂SO₃  ⇒ n=m/M ⇒n=32,8/82⇒n=0,4 moli H₂SO₃

V_s = 800 mL = 0,8 L

c_m  = ?

c_m = n / V_s ⇒ c_m = 0,4 / 0,8 ⇒ c_m = 05 M

4. a. 2HCl + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

   b. m_s = 100 g HCl, c_p = 18,25%

       m_s = 300 g NaOH, c_p = 4%

       m_NaCl = ?

                    40 g          58,5 g

      HCl  +  NaOH   →   NaCl  +  H₂O                      M_HCl = 36,5 g/mol

                  12 g             x g                                M_NaOH = 40 g/mol

     c_p = m_d∙10/m_s ⇒m_d = c_p ∙ m_s / 100

m_dHCl= 18,25∙100 / 100 ⇒ m_dHCl= 18,25 g

m_dNaOH= 4 ∙300 / 100 ⇒ m_dNaOH= 12 g

Se determină excesul de bază sau de acid.

36,5:40 = 0,9125 (referinţa)

18,25 : 12 = 1,52 >0,9125 ⇒HCl este în exces

x  = 17,55  g NaCl

5. Anodul este un grătar de plumb ale cărui ochiuri sunt umplute cu plumb spongios (Pb_s).

Catodul este un grătar de plumb ale cărui ochiuri sunt umplute cu dioxid de plumb (PbO₂).

Electrolitul este o soluţie de H₂SO₄  cu ρ=1,29 g/cm³ şi c=38% pentru acumulatorul încărcat.

 

Subiectul al III-lea

Subiectul F

1.      a. C₃H₈O₃(l) + 7/2O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l) + 1652,9 kJ

Reactanţi →Produşi +Q;  reactie exotermă, ∆H<0

∆_rH = -1652,9 kJ

b. reacţie exotermă

c. ∆_fH⁰_CO2(g) = - 393,5 kL/mol; ∆_fH⁰_H2O(l) = - 285,5 kL/mol; ∆_fH⁰_O2(g) = 0

∆_rH =( 3∆_fH⁰_CO2(g) + 4∆_fH⁰_H2O(l) ) – ( ∆_fH⁰_C3H8O3(l) + 7/2 ∆_fH⁰_O2(g) )

∆_rH =[ 3 (-393,5) +4(-285,5) ] – [∆_fH⁰_C3H8O3(l) + 7/2∙0]

∆_rH =- 669,6 kJ

2.      m=9,2 g C₃H₈O₃

Q=?

∆_rH = -1652,9 kJ⇒ Q = 1652,9 kJ pentru 1 mol de C₃H₈O₃

n=m/M⇒n=9,2/92 ⇒n=0,1 moli C₃H₈O₃

M C₃H₈O₃ = 92 g/mol

1 mol de C₃H₈O₃ …………1652,9 kJ

0,1 mol de C₃H₈O₃ …………x kJ

x = 165,29 kJ

3.      V=600 mL HCl = 0,6 L HCl

Q = 54979,2 J = 54,9792 kJ

Q_neutralizare = 57,27 kJ/mol

c_mHCl  = ?

1 mol HCl ………………..57,27 kJ

x moli HCl………………..54,9792 kJ

x = 0,96 moli HCl

c_m = n/V ⇒ c_m = 0,96/0,6 ⇒ c_m = 1,6 M

4.      Se aplică lehea lui Hess.

∆_fH⁰_C4H10(g) = ∆_rH⁰₁ - ∆_rH⁰₂ +4∆_rH⁰₃ + 4∆_rH⁰₄

5.      C(s) + 2S(s)  + 87,9 kJ → CS₂(l)

Reactanţi + Q → Produşi ;  reacţie endotermă

Subiectul G

1.      V₂O₅ este catalizator

2.      V_O2 =?, t=27⁰C, p=3 atm

V=0,224 m³ SO₂ (c.n.) = 224 L

            2∙22,4L         1 mol

2SO₂(g)   +   O₂(g)  ⎯⎯⎯→  2SO₃(g)

224L            x moli

x = 5 moli O₂

T=27+273=300K

Aplicăm pentru O₂ : p∙V=n∙R∙T⇒3∙V=5∙0,082∙300 ⇒V=41 L O₂.

3.      a. Numărul de molecule se calculează cu relaţia: N=n∙N_A

12,044 ∙10²³ = n∙6,022 ∙10²³

n= 2 moli SO₂

n=V/22,4 ⇒V=n∙22,4 ⇒V= 2∙22,4 ⇒V=44,8L SO₂

b. m=1,6 Kg SO₃ = 1600 g

m_S =?

M_SO3 = 32+3∙16=80 g/mol

80 g SO₃ ………………..32 g S

1600 g SO₃ ……………..x g S

x= 640 g S

4.      A → Produşi

(1)v= k∙ [A]^nA

(2)9∙v = k∙ [3A]^nA

Se face raportul (1):(2)⇒1/3=1/3^nA ⇒n_A = 1

5.      a. Zn⁰ + Cu²⁺ →Zn²⁺ + Cu⁰

b. puntea de sare realizează contactul electric între cele două soluții şi  asigură neutralitatea soluțiilor.

TEST1 - antrenament BAC chimie anorganică 2020

Test 1

Subiectul I

Subiectul A

1.      A ( Izotopii sunt speciile de atomi care au același Z (p⁺) și A diferit)

2.      F

3.      A (Caracterul metalic se repetă după un anumit număr de elemente)

4.      A (Reacția dintre Na si apă are loc cu degajare de H_2, deci este reacție rapidă)

5.      A (Dacă acidul este tare, baza lui conjugată este slabă)

Subiectul B  

     1.      c.  ₇¹⁴N ⇒7p⁺, 7e^-, 14-7=7n⁰, 14 nucleoni, 1s²2s²2p³, 3 orbitali monoelectronici, 3 substraturi

₉¹⁹ F ⇒9p⁺, 9e^-, 19-9=10n⁰, 19 nucleoni, 1s²2s²2p⁵, 2 orbitali monoelectronici, 3 substraturi

2.      b. CCl₄ este solvent nepolar, dizolvă doar compuși nepolari – I₂

3.      b. La electroliza: anodul (+) – R.O. iar catodul (-) – R.R.

NaCl_(s)→Na⁺ + Cl^-

A(+) Cl^-  →Cl⁰ + 1e^-, Cl⁰ + Cl⁰ → Cl₂

C(-)  Na⁺ +1e- →Na⁰

4.      b. HCl + NaOH = NaCl + H₂O

   acid    +   bază = neutralizare (reacție rapidă, exotermă, cu transfer de protoni)

5.      b. [Cu(NH₃)₄](OH)₂

    Cu⁺² – ion metalic central, N.C. = 4, sarcina ionului complex [Cu(NH₃)₄] = +2, ligand=NH₃

Subiectul C

1.      ₁₁Na⇒11 e^-, 1s²2²2p⁶3s¹, 1 e^- de valență, cedează 1e^- și formează ioni pozitivi (cationi) monovalenți

2.      ₁₃Al⇒13 e^-, 1s²2²2p⁶3s²3p¹, 3 e^- de valență, cedează 3e^- și formează ioni pozitivi (cationi) trivalenți

3.      ₈O⇒8 e^-,8 p⁺, 1s²2²2p⁴, 6 e^- de valență, acceptă 2e^- și formează ioni negativi (anioni) divalenți

4.      ₂He ⇒2 e^-,2 p⁺, 1s², 2 e^- de valență, structură stabilă de dublet

5.      ₇N⇒ 7 e^-, 7p⁺, 1s²2²2p³, 5 e^- de valență, acceptă 3e^- și formează ioni negativi (anioni) trivalenți

 

1-d

2-f

3-b

4-c

5-e

Subiectul al II-lea

Subiectul D

1.      ₄₆¹⁰⁶ Pd ⇒ 46 p⁺, 106-46=60 n⁰

2.      a. 4 orbitali ocupati cu electroni ⇒1s²2s²2p²

b. 4 electroni pe ultimul strat ⇒ grupa IV A (14^a)

    2 straturi ocupate cu electroni ⇒poada a2-a

3.      a.  ₃Li ⇒3e^-, 1s²2s¹, Li∙→Li⁺ + 1e^-

b. cedând 1 electron se formează un ion pozitiv, are caracter metalic

            4. a. ₁₇Cl⇒1s²2²2p⁶3s²3p⁵, 7 e^- de valență.

             b. legătură covalentă nepolară (atomi identici)

            5. Solubilitatea CO₂ în apă creste cu creșterea presiunii si cu scăderea temperaturii.

Subiectul E

1.      …K⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + ...Fe⁰ → …Fe⁺³₂O^-2₃ +  ...N₂⁰ + …K⁺¹₂O^-2

a.         2N⁺⁵ + 10e^- → N₂⁰ (NO↑, R.R, A.O) / ∙3

                    2Fe⁰ → Fe⁺³₂ + 6e^- (NO↓, R.O, A.R) / ∙5

b.      KNO₃ – agent oxidant

2.        6K⁺¹N⁺⁵O^-2₃ + 10Fe⁰ → 5Fe⁺³₂O^-2₃ +  3N₂⁰ + 3K⁺¹₂O^-2

3.      m_s1=50 g, c_p1 = 10%

m_s2,  c_p2 = 80%

m_sf,  c_pf = 20%

m_sf =?

 

Se aplică regula dreptunghiului.

m_s1: m_s2 = 40:10 = 4:1 ⇒ m_s1= 4 m_s2 ⇒50 = 4 m_s2⇒ m_s2= 12,5 g

m_s1+ m_s2 = m_sf ⇒ m_sf = 50 + 12,5 ⇒ m_sf = 62,5 g soluție

 

4.      a. Zn + CuSO₄→ZnSO₄ + Cu↓

b.  m_plăcuță = 10 g

     m_Cu = 1,6 g

   % Zn transformat=?

           65g                                                    64 g

Zn    +   CuSO₄    →    ZnSO₄    +    Cu↓

x g                                                    1,6 g

 

x= 65 ∙1,6 /64 = 1,625 g Zn transformat

10 g plăcuță.................1,625 g Zn s-a transformat

100 g plăcuță.................y  g Zn s-a transformat

y = 16,25 % Zn s-a transformat

 

5.      a. Elementul galvanic a cărui funcționare se bazează pe reacția dintre zinc și sulfatul de cupru este pila Daniel.

b.    Zn este anodul pilei (polul negativ la nivelul căruia are loc reacția de oxidare)

Subiectul al III-lea

Subiectul F

1.   C₂H₄(g) + 6F₂(g) → 2CF₄(g) + 4HF(g), ∆rH⁰

∆_fH⁰_CF4(g) = - 680 kJ/ mol, ∆_fH⁰_C2H4(g) = 52 kJ/ mol, ∆_fH⁰_HF(g) = - 273 kJ/ mol

∆rH⁰ =( 2∆_fH⁰_CF4(g) + 4∆_fH⁰_HF(g) ) – (∆_fH⁰_C2H4(g) + 6 ∆_fH⁰_F2(g))             

∆rH⁰ =( 2 ∙ (-680) + 4 ∙ (-273)) – (52 + 6 ∙0)

∆rH⁰ =-1360-1092- 52

∆rH⁰ = - 2504kJ

2.      ∆rH⁰ = Q

Q = 2504 kJ pentru 4 moli de HF

 

4 moli HF...............2504 kJ

x moli HF..............12520kJ⇒ x = 20 moli HF

3.      m_apă = 35 Kg

t_i = 10⁰C

t_f = 60⁰C

c_apă = 4,18 kJ·kg^-1·K^-1

Q =?

Q = m∙c∙∆T

Q = 35 ∙ 4,18 ∙50

Q = 7315 kJ

4.      N₂(g) + 5/2O₂(g) → N₂O₅ (g),  ∆_rH⁰

(1) 4NO₂(g) + O₂(g) → 2 N₂O₅ (g) + 110 kJ  ⇒∆_rH₁ = - 110 kJ (reacție exotermă)

(2) N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g) – 180,5 kJ   ⇒∆_rH₂ =  180,5  kJ(reacție endotermă)

(3) 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) + 114,5 kJ⇒∆_rH₃ = - 114,5 kJ(reacție exotermă)

Se aplică legea lui Hess.

∆_rH⁰ = ½ ∙∆_rH₁ + ∆_rH₂ + ∆_rH₃

∆_rH⁰ = ½ ∙ (-110) + 180,5 + (-114,5)

∆_rH⁰ = 11 kJ

5.      O substanță este cu atât mai stabilă cu cât entalpia standard de formare este mai mică.

c<a<b

Subiectul G

1.      Cl^-(aq) + AgNO₃(aq)  → AgCl(s) + 3NO^- (aq)

Reacția este rapidă deoarece are loc cu formarea precipitatului AgCl, alb brânzos.

2.      m_HCl = 14,6 g⇒ n=m/M ⇒n=14,6/36,6 ⇒n =0,4 moli HCl

t = 127⁰C ⇒T = 127+273⇒T=400K

V= 4,1 L

p=?

p∙V=n∙R∙T

p∙4.1=0,4 ∙0,082∙400⇒p=3,2 atm

3.      a. n= 0,3Kmoli SO₃ = 300 moli

nr. atomi de O = ?

1 mol SO₃........................3∙N_A atomi O

300 moli SO₃...................x atomi O

x= 900 ∙ N_A atomi O

b. V = 4,48 L SO₂⇒n=V/22,4 ⇒n=4,48/22,4 ⇒n=0,2 moli

m_S =?

1 mol SO₂…………….32 g S

0,2 moli SO₂…………..x g S

x = 6,4 g S

4.      A + B → Produși

(1)   v= k ∙ [A]^nA ∙ [B]^nB

(2)   2v= k ∙ [A]^nA ∙ [2B]^nB

(3)   16v= k ∙ [2A]^nA ∙ [2B]^nB

              Pentru a determina n_B se face raportul (1):(2)⇒1/2=1/2^nB ⇒n_B = 1

              Pentru a determina n_A se face raportul (2):(3)⇒2/16=1/2^nA ⇒n_A = 3

5.      V = 400 mL HCl = 0,4 L

m = 1,46 g HCl ⇒n=m/M ⇒n=1,46/36,5 ⇒n = 0,04 moli HCl

pH=?

                   HCl este acid tare ⇒c_M= [H₃O⁺]=10^-pH

                    c_M= n/V(L)⇒ c_M= 0,04/0,4⇒ c_M=0,1 M

                     pH = 1