CUADERNO DE EJERCICIOS - ciencias...

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Colegio San Esteban Diácono Departamento de Ciencias – 2014 CUADERNILLO DE EJERCICIOS TERCER AÑO MEDIO QUÍMICA PLAN COMÚN Profesores Ana M. Avilés Setz Juan Pastrián Lisboa Nombre: ……………………………………………………………………………………………… Curso: ………………

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!Colegio!San!Esteban!Diácono!Departamento!de!Ciencias!

– " 2 0 1 4 " – "!

!!!

"CUADERNILLO"DE"EJERCICIOS"

TERCER!AÑO!MEDIO!QUÍMICA!PLAN!COMÚN!

!!

!!

Profesores"Ana!M.!Avilés!Setz!Juan!Pastrián!Lisboa!

!!!!!Nombre:!………………………………………………………………………………………………!!!Curso:!………………!!!

! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 2"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

"Q U ÍM I C A "

!Unidad"N°1:"“Termoquímica”"!! I.! Sistemas!termodinámicos! Pág.!3!!! II.! Cálculo!de!Entalpía! Pág.!5!!! III.! Entalpías!de!formación! Pág.!7!!! IV.! Entalpías!de!enlace!! Pág.!8!!! V.! Ley!de!Hess! Pág.!9!!! VI.! Entropía! Pág.!10!!! VII.! Energía!de!Gibbs!y!espontaneidad! Pág.!11!!!Unidad"N°2:!“Cinética+Química”+!! I.! Fundamentos!de!la!cinética! Pág.!13!!! II.! Velocidades!de!reacción! Pág.!16!!! III.! Ley!de!velocidad!y!orden!de!reacción! Pág.!18!!! IV.!! Molecularidad!y!Mecanismos!de!reacción! Pág.!21!!! V.! Factores!cinéticos! Pág.!24!!!Unidad"N°3:!“Equilibrio+Químico”!!

I.! Constantes!de!Equilibrio! Pág.!26!! !! II.! Cálculo!de!constantes!de!equilibrio!y!concentraciones!en!el!equilibrio! Pág.!28!!! III.!! Principio!de!Le!Chatelier! Pág.!30!!!Solucionario" Pág.!32!!Anexos:!!Tabla+Periódica! Pág.!44"! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 3"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Unidad"Nº1:!“ T E RMOQU ÍM I CA ” !

!Objetivos:"• Identificar!sistemas!y!procesos!termodinámicos,!y!comprender!su!importancia!en!el!estudio!de!

las!ciencias.!• Conocer!y!comprender!las!transformaciones!de!energía!que!acompañan!los!procesos!químicos,!

reconociendo!reacciones!endotérmicas!y!exotérmicas.!• Conocer!las!leyes!de!la!termodinámica!y!aplicarlas!a!reacciones!químicas!y!procesos!cotidianos.!• Calcular!entalpía,!entropía!y!energía!de!Gibbs!en!diferentes!procesos.!• Determinar! la! espontaneidad! de! una! reacción! mediante! la! aplicación! de! leyes! de! la!

termodinámica.!!!SECCIÓN"I:"" Sistemas+Termodinámicos!!1.!! Clasifique!los!siguientes!sistemas!como!abiertos,!cerrados!o!aislados.!!

! ! Tipo"de"sistema"

a)! Gasolina!que!se!quema!en!el!motor!de!un!automóvil.! !

b)! Mercurio!en!un!termómetro.! !

c)! Una!planta!viva.! !

d)! Café!en!un!termo!de!alta!calidad.! !

e)! Refrigerante!en!la!bobina!de!un!refrigerador.! !

!!2.!! Se!ha!instalado!un!sistema!que!consiste!en!una!pila!y!una!ampolleta!contenidas!dentro!de!una!

caja!de!paredes!aislantes.!Para!estudiar!la!transferencia!de!energía,!se!ha!cerrado!el!circuito!y!se!ha!medido!la!temperatura!del!aire!cada!5!minutos!registrando!estos!datos!en!una!tabla:!

!Hora" 15:00! 15:05! 15:10!

Temperatura"/ºC" 13! 14.5! 16!!

a) ¿Qué!clase!de!sistema!es!el!utilizado?!!

b) ¿Qué!clases!de!energía!se!han!transferido!o!transformado!en!esta!experiencia?!!

c) ¿Qué!variables!de!estado!son!estudiadas?!!

d) ¿Podrías!predecir!qué!ocurrirá!con!el!sistema?!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 4"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

3.! La! atmósfera! presenta! continuos! cambios! de! temperatura! y! presión.! Para! estudiar! estos!cambios!se!han! introducido!un!termómetro!y!un!barómetro!al! interior!de!un!globo,! los!que!han!registrado!los!siguientes!datos:!

!Día" Presión"/"atm" Temperatura"/"ºC" Condición"del"tiempo"1! 1.0! 25! Parcial!nublado!2! 1.5! 28! Despejado!y!soleado!3! 1.2! 27! Despejado!

!!

a) ¿Qué!tipo!de!sistema!es!la!atmósfera?!!

b) ¿Qué!variables!de!la!atmósfera!son!estudiadas?!!

c) ¿Qué!otras!variables!podrían!estudiarse?!!

d) ¿Qué!dirías!del!estado!inicial!y!final!de!este!sistema?!!

e) ¿Podrías!predecir!las!condiciones!de!tiempo!si!contaras!con!más!mediciones?!Explica.!!!!4.! Discute!la!veracidad!de!las!siguientes!afirmaciones:!!! a)! Los!sistemas!abiertos!presentan!pared!impermeable.!! !! b)! Los!sistemas!aislados!presentan!pared!adiabática.!! !! c)! Los!sistemas!cerrados!no!pueden!presentar!pared!permeable.!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 5"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"II:"" Cálculo+de+Entalpía!"1.! El!aluminio!metálico!reacciona!con!el!cloro!de!acuerdo!a!la!siguiente!ecuación:!

Al!(s)!+!Cl2!(g)!→!AlCl3!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1408.4!kJ!

! ¿Cuánto!calor!se!libera!con!la!reacción!de!5!g!de!Al?!!!2.! ¿Cuánto! calor! se! libera! o! absorbe! en! la! reacción! de! 1! g! de! Na! con! H2O?! ¿La! reacción! es!

endotérmica!o!exotérmica?!

Na!(s)!+!H2O!(l)!→!NaOH!(ac)!+!H2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l368.4!kJ!

!!3.! ¿Cuánto! calor! se! transfiere! en! la! reacción! de! 2.50! g! de! Fe2O3! con! suficiente!monóxido! de!

carbono!para!producir!hierro!metálico?!¿El!proceso!es!endotérmico!o!exotérmico?!

Fe2O3!(s)!+!CO!(g)!→!Fe!(s)!+!CO2!(g)!!!!!!!!!ΔH!=!l24.8!kJ!

!!4.! ¿Cuánto!calor!se!transfiere!en!la!reacción!de!233!g!de!óxido!de!calcio!con!suficiente!carbono!

para!producir!carburo!de!calcio?!¿El!proceso!es!exotérmico!o!endotérmico?!

CaO!(s)!+!C!(s)!→!CaC2!(s)!+!CO!(g)!!!!!!!!!ΔH!=!+464.8!kJ!

!!5.! El!disulfuro!de!carbono!puede!prepararse!a!partir!del!coque!(una!forma!impura!de!carbono)!y!

azufre!elemental.!

C!(s)!+!S2!(s)!→!CS2!(l)!!!!!!!!!ΔH!=!+358.8!kJ!

!! a)! ¿Cuánto!calor!se!absorbe!en!la!reacción!de!1.25!mol!de!S2?!! !! b)! Calcule!el!calor!absorbido!en!la!reacción!de!197!g!de!carbono!con!un!exceso!de!azufre.!!! c)! Si!el!calor!absorbido!en!la!reacción!fue!de!515!kJ,!¿cuánto!CS2!se!produjo?!!!6.! La!oxidación!de!nitrógeno!en!el!tubo!de!escape!caliente!de!motores!a!reacción!y!automóviles!

sucede!por!la!reacción!

N2!(g)!+!O2!(g)!→!NO!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!+180.6!kJ!

!! a)! ¿Cuánto!calor!se!absorbe!en!la!formación!de!1.55!mol!de!NO?!! !! b)! Cuando!se!completó!la!oxidación!de!N2!a!NO!el!calor!absorbido!fue!de!492!J.!¿Qué!masa!de!

nitrógeno!se!oxidó?!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 6"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

7.!! Considere!la!reacción!siguiente:!

Mg!(s)!+!O2!(g)!→!MgO!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1204!kJ!

!! a)!!¿La!reacción!es!exotérmica!o!endotérmica?!!! b)! Calcule!la!cantidad!de!calor!que!se!transfiere!cuando!reaccionan!2.4!g!de!Mg.!!! c)! ¿Cuántos!gramos!de!MgO!se!producen!durante!un!cambio!de!entalpía!de!l96!kJ?!!! d)!!¿Cuántos!kilojoules!de!calor!se!transfieren!cuando!7.5!g!de!MgO!se!descomponen!en!Mg!y!

O2?!!!8.! Un!método!común!para!generar!cantidades!pequeñas!de!oxígeno!gaseoso!en!el! laboratorio!

solía!ser!calentar!KClO3:! !

KClO3!(s)!→!KCl!(s)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l89.4!kJ!

! !! Para!esta!reacción,!calcule!ΔH!para!la!formación!de!!! a)!!4.34!mol!de!O2.!!! b)!!200.8!g!de!KCl.!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 7"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"III:"" Entalpías+de+formación!" " "

Tabla"de"entalpías"de"formación"Compuesto" ΔH"/"kJ"molZ1" Compuesto" ΔH"/"kJ"molZ1"NH3!(g)! l46.19! CH4(!g)! l74.85!H2O!(l)! l285.90! CaCN2!(g)! l351.50!H2S!(g)! l21.00! H2O!(g)! l241.80!Fe2O3!(s)! l822.20! HF!(g)! l269.00!CaCO3!(s)! l1206.90! NF3!(g)! l113.00!SO2!(g)! l296.90! HCN!(g)! 130.50!CO2!(g)! l393.5! C6H12O6!(s)! l1274.4!H2O2!(l)! l187.8! ! !

"1.!! Determine!si!la!siguiente!reacción!es!endotérmica!o!exotérmica.!

H2O2!(l)!→!H2O!(l)!+!O2!(g)!

""2.!! A! través!de! la! fotosíntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a!partir! del! agua! y!del! dióxido!de!

carbono!del!aire!según!la!siguiente!reacción:!

CO2!(g)!+!H2O!(l)!→!C6H12O6!(s)!+!O2!(g)!

! Calcule!∆H°!de!esta!reacción.!!! !3.! Calcule!ΔH!para!la!siguiente!reacción:!

H2S!(g)!+!O2!(g)!→!H2O!(g)!+!SO2!(g)!

!!4.! Calcule!el!valor!de!ΔH!para!las!siguientes!reacciones:!! !! a)! NH3!(g)!+!3!F2!(s)!→!NF3!(g)!!+!3!HF(g)!!! b)! CaCO3!(s)!+!2!NH3!(g)!!!→!!CaCN2!(g)!+!3!H2O!(l)!!!!! c)! Fe2O3!(s)!!+!!!3!H2!(g)!!!→!!2!Fe!(s)!+!3!H2O!(g)!!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 8"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"IV:"" Entalpías+de+enlace!" " "

Tabla"de"entalpías"de"enlace"

Tipo"de"enlace"Energía"de"enlace"

(kJ"molZ1)"Tipo"de"enlace"

Energía"de"enlace"(kJ"molZ1)"

H!–!H! 436! N!–!F! 195!O!=!O! 494! F!–!F! 158!O!–!H! 460! C!–!O! 352!C!–!H! 412! N!–!N! 159!C!=!C! 610! N!=!N! 410!Cl!–!Cl! 243! O!–!O! 180!C!–!Cl! 338! C!–!C! 347!H!–!Cl! 432! N!≡!N! 944!

"1.! Calcula!la!entalpía!de!formación!del!agua!a!partir!de!las!energías!de!enlace.!

H2!(g)!+!O2!(g)!→!H2O!(g)!

""2.! Considerando!que!la!entalpía!de!reacción!de!hidrogenación!del!etileno!para!formar!etano!es!

de!l131!kJ,!calcula!la!energía!del!enlace!ClC.!

H2C!=!CH2!+!H2!→!H3C!–!CH3!

""3.! Dada!la!reacción:!

CH4!(g)!+Cl2!(g)!→!CH3Cl!(g)!+!HCl!(g)!

!! Calcule!la!entalpía!de!reacción!estándar!utilizando!las!entalpías!de!enlace.!""4.! Utilice!las!energías!de!enlace!para!estimar!la!entalpía!de!la!siguiente!reacción:!

N2!(g)!+!F2!(g)!→!NF3!(g)!

""5.! Calcule!la!entalpía!para!la!síntesis!industrial!del!alcohol!isopropílico!por!medio!de!la!reacción!

de!agua!con!propeno.!

CH3CH=CH2!+!H2O!→!CH3–CH(OH)–CH3!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 9"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"V:"" Ley+de+Hess!" " "1.! Considere!las!reacciones!hipotéticas!siguientes:!

A!→!B!!!!!!!!!!ΔH!=!+30!kJ!B!→!C!!!!!!!!!!ΔH!=!+60!kJ!

! !! a)!!A!través!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpía!en!la!reacción!A!→!C.!! !! b)! Dibuje!un!diagrama!de!entalpía!para!las!sustancias!A,!B!y!C!e!indique!cómo!se!aplica!la!ley!

de!Hess.!!!2.! Suponga!que!tiene!las!reacciones!hipotéticas!siguientes:!

X!→!Y!!!!!!!!!!ΔH!=!l35!kJ!X!→!Z!!!!!!!!!!ΔH!=!+90!kJ!

! !! a)! A!través!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpía!en!la!reacción!Y!→!Z!!! b)!!Construya!un!diagrama!de!entalpía!para!las!sustancias!X,!Y!y!Z.!!!3.! Dadas!las!entalpías!de!reacción:!

P4!(s)!+!O2!(g)!→!P4O10!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l2940.1!kJ!P4!(s)!+!O2!(g)!→!P4O6!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1640.1!kJ!

!! Calcule!el!cambio!de!entalpía!para!la!reacción!

P4O6!(s)!+!2!O2!(g)!→!P4O10!(s)!!!4.! Dados!los!siguientes!datos:!

N2!(g)!+!O2!(g)!→!NO!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!+180.7!kJ!NO!(g)!+!O2!(g)!→!NO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l113.1!kJ!N2O!(g)!→!N2!(g)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l163.2!kJ!

!! Utilice!la!ley!de!Hess!para!calcular!ΔH!en!la!reacción:!!

N2O(g)!+!NO2!(g)!→!3!NO!(g)!!"5.!! La!entalpía!de!combustión!de!C!a!CO2!es!l395.5!kJ,!!y!la!entalpía!de!combustión!de!CO!a!CO2!es!

l283.0!kJ/mol:!C!(s)!+!O2!(g)!→!CO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l393.5!kJ!CO!(g)!+!O2!(g)!→!CO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l283.0!kJ!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 10"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"VI:"" Entropía!"

Tabla"de"entropías"molares"Compuesto" ΔS"/"J"KZ1"molZ1" Compuesto" ΔS"/"J"KZ1"molZ1"H2O2!(l)! 109.60! Cl2!(g)! 223.10!H2O!(l)! 69.90! S!(s)! 31.80!O2!(g)! 205.10! SO3!(g)! 256.76!O3!(g)! 238.93! H2SO4!(ac)! 156.90!Na!(s)! 51.21! CH3OH!(l)! 127.00!NaCl!(s)! 72.13! CO2!(g)! 213.70!

""1." Prediga!el!signo!del!cambio!de!entropía!(ΔS)!en!los!siguientes!procesos:!!! a)! H2!(g)!+!Br2!(g)!→!2!HBr!(g)!!! b)! I2!(s)!→!I2!(ac)!!! c)! N2!(g)!+!3!H2!(g)!→!2!NH3!(g)!!! d)! HCl!(g)!+!NH3!(g)!→!NH4Cl!(s)!!!2.! A!partir!de!los!valores!de!entropía!molares!estándar,!calcule!ΔS!a!25°C!para!cada!una!de!las!

siguientes!reacciones:!!! a)! H2O2!(l)!!!→!!!H2O!(l)!+!O2!(g)!!! b)! Na!(s)!+!Cl2!(g)!!!→!!!NaCl!(s)!!! c)! O3!(g)!!!→!!!O2!(g)!!! d)!!SO3!(g)!+!H2O!(l)!!!→!!!H2SO4!(ac)!!! e)! S!(s)!+!O2!(g)!!!→!!!SO3!(g)!!! f)! CH3OH!(l)!+!O2!(g)!!!→!!!CO2!(g)!+!H2O!(l)! !!!

!

!

! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 11"

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"VII:"" Energía+de+Gibbs+y+espontaneidad!!

Tabla"de"Datos"Termodinámicos"a"25°C"Compuesto" ΔH"/"kJ"molZ1! ΔS"/"J"KZ1"molZ1! Compuesto" ΔH"/"kJ"molZ1! ΔS"/"J"KZ1"molZ1!

CH3OH!(l)! l239.0! 127.00! NO!(g)! 90.3! 210.80!C2H5OH!(l)! lll! 160.50! NOCl!(g)! 52.6! 264.00!C6H12O6!(s)! l1274.4! 212.00! Cl2!(g)! !!!!!!!!!0! 223.10!CO2!(g)! l393.5! 213.70! Cl!(g)! 121.7! 165.20!H2O!(l)! l285.9! 69.90! SO2!(g)! l296.8! 248.20!H2O!(g)! l241.8! 188.80! SO3!(g)! l396.0! 256.76!O2!(g)! !!!!!!!!!!0! 205.10! H2S!(g)! l21.00! 205.70!!1.! Calcule!la!energía!libre!de!Gibbs!para!la!siguiente!reacción!química,!a!25°C:!

CH3OH!(l)!!!+!!!O2!(g)!!!→!!!H2O!(g)!!!+!!!CO2!(g)!

!!2.! Determine!si!a!50°C!es!espontánea!la!reacción!química!entre!NO!y!Cl2.!

NO!(g)!!!+!!!Cl2!(g)!!!→!!!NOCl!(g)!!!+!!!Cl!(g)!!!3.! Determine!si!la!siguiente!reacción!ocurre!de!forma!espontánea!a!25°C:!

H2S!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!→!!!H2O!(g)!!!+!!!SO2!(g)!

!!4.! El!hierro!metálico!se!puede!formar!reduciendo!óxido!de!hierro!(III)!con!hidrógeno.!

Fe2O3!(s)!!!+!!!3!H2!(g)!!!→!!!2!Fe!(s)!!!+!!!H2O!(g)!

! ΔH°!=!+!98.8!kJ!! ΔS°!=!+!141.5!J/K!!! Determine!si!la!reacción!es!espontánea!a!25°C.!En!caso!que!no!lo!fuera,!¿a!qué!temperatura!

se!volverá!espontánea!la!reacción?!!!5.!! La! reacción! principal! del! método! de! contacto! en! la! fabricación! del! acido! sulfúrico! es! la!

oxidación! catalítica! del! dióxido! de! azufre! que! se! lleva! a! cabo! a! una! temperatura! de! unos!400°C!

SO2!(g)!+!O2!(g)!→!SO3!(g)!

!! a)! Determine!si!la!reacción!ocurre!de!forma!espontánea!a!la!temperatura!indicada!!!! b)! ¿Qué!cantidad!de!energía!se!desprendería!en!la!oxidación!de!74,6g!de!dióxido!de!azufre?!!!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 12"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

6.!! En!la!fabricación!del!vino,!la!glucosa!de!la!uva!es!transformada!en!etanol!mediante!la!acción!de!levaduras,!según!la!reacción:!

C6H12O6!(s)!→!2!C2H5OH!(l)!+!2!CO2!(g)!

! !! La!entalpía!estándar!de!reacción!(ΔH°)!es!l67.98!kJ!y!la!energía!libre!estándar!de!esta!reacción!

(ΔG°)!es!l222,76!kJ.!Con!los!datos!entregados,!calcula:!! !! a)! ∆S°!de!la!reacción.!!! b)! ∆H°f!!del!etanol!líquido!(C2H5OH).!!!7.! A! través!de! la! fotosíntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a!partir! del! agua! y!del! dióxido!de!

carbono!del!aire!según!la!siguiente!reacción:!6!CO2!(g)!+!6!H2O!(l)!→!C6H12O6!(s)!+!6!O2!(g)!

!! a)! Calcule!∆H°!de!esta!reacción.!!! b)! Calcule!∆S°!de!esta! reacción!y! justifique,!utilizando!criterios! termodinámicos,!por!qué!es!

imposible! que! los! vegetales! puedan! realizar! la! fotosíntesis,! en! condiciones! estándar! a!25°C,!sin!un!aporte!de!energía!desde!una!fuente!externa.!

!!

!!!!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 13"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Unidad"Nº2:!“ C I N É T I C A !QU ÍM I CA ” !

!Objetivos:"• Conocer! y! comprender! las! teorías! que! explican! los! fenómenos! cinéticos! y! el! concepto! de!

velocidad!de!reacción.!• Calcular!velocidades!de!reacción!a!partir!del!planteamiento!de!la!ley!de!velocidad!y!determinar!

el!orden!de!reacción!para!diferentes!reacciones!químicas.!• Identificar!la!molecularidad!en!reacciones!químicas!y!explicar!la!cinética!de!una!reacción!simple!

a!partir!de!los!mecanismos!de!reacción.!!!SECCIÓN"I:"" Fundamentos+de+la+cinética!!1.!! A!partir!de!la!teoría!de!colisiones,!explique:!!! a)! ¿Cómo!influye!la!orientación!en!la!velocidad!de!reacción?!!! b)! ¿Por!qué!no!todas!las!reacciones!exotérmicas!son!instantáneas?!!! c)! ¿Por!qué!las!reacciones!se!llevan!a!cabo!con!más!rapidez!a!altas!temperaturas?!!!2.! La! reacción!de! formación!del!HBr,!a!partir!de!H2!y!Br2,! se!puede!representar!a! través!de!un!

gráfico!de!energía! v/s! transcurso!de! la! reacción.!Grafique! la! reacción!de! formación!de!HBr,!considerando!que!la!energía!de!activación!es!40!kcal/mol!y!que!ΔH!es!l6!kcal/mol.!

!

!!!! a)! Indique!en!el!gráfico!la!posición!de!reactivos,!productos,!e!inicio!de!reacción.!!! b)!!Calcule!la!energía!de!activación!para!la!reacción!inversa.!! !! c)!! La!reacción!de!formación!de!HBr,!¿es!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?!!!

energía!

transcurso!de!la!reacción!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 14"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

3.! Observe!los!siguientes!perfiles!de!reacción.!En!cada!uno!complete!los!cuadros!dispuestos!con!los! siguientes! conceptos:! reactivos,! productos,! complejo! activado,! energía! de! activación,!entalpía!(ΔH).!

!Perfil+A+

!

Perfil+B+

!!! ¿Representan!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?,!¿cuál!de!las!dos!es!más!rápida!y!por!

qué?!!!4.! Una! reacción! química! hipotética! tiene! una! energía! de! activación! de! 32! kJ/mol.! Para! la!

reacción! inversa,! la! energía! de! activación! es! 58! kJ/mol.! Plantee! un! perfil! de! reacción! y!explique!si! la!reacción!es!exotérmica!o!endotérmica.!¿El!cambio!en!el!valor!de!la!energía!de!activación!tiene!efecto!sobre!la!velocidad!de!reacción?!Explique.!

!!5.! Observe!el!gráfico!que!muestra!dos!caminos!posibles!para!una!cierta!reacción!química.!Uno!

de!ellos!corresponde!a!la!reacción!en!presencia!de!un!catalizador.!

!!! a)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!energía!de!activación!de!la!reacción!catalizada?!!! b)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!entalpía!de!reacción?!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 15"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! c)! ¿Es!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?!!! d)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!energía!de!activación!de!la!reacción!sin!catalizar?!!! e)! ¿Cuál!es!la!diferencia!energética!entre!una!reacción!catalizada!y!una!sin!catalizar?!!! f)! Marque!en!el!gráfico!los!siguientes!ítems:!! !! ! ! ! ! Inicio!de!la!reacción!! !! ! ! ! ! Momento!en!que!hay!100%!de!reactantes!! !! ! ! ! ! Momento!en!que!hay!100%!de!productos!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 16"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"II:"" Velocidades+de+reacción!!1.!! Escriba! las!expresiones!de!velocidad!media,!considerando! los!coeficientes!estequiométricos,!

para! las! siguientes! reacciones!en! términos!de! la!desaparición!de! reactivos!y! la!aparición!de!productos.!

!! a)! H2!(g)!+!I2!(g)!↔!HI!(g)!!! b)! N2!(g)!+!H2!(g)!↔!NH3!(g)!

!

! c)! SO2!(g)!+!H2O!(l)!↔!H2SO3!(ac)!!!2.! La!concentración!de!un!reactante!cambia!de!0.5!M!a!0.1!M!en!un!tiempo!de!480!s.!¿Cuál!es!la!

velocidad!de!reacción!en!M/min!durante!este!intervalo!de!tiempo?!!!3.! Calcule! la! velocidad! de! desaparición! de! C4H9Cl! en! los! intervalos! de! tiempo! que! se! indican,!

considerando!los!datos!de!concentración!señalados!en!la!tabla:!!

C4H9Cl!(ac)!+!H2O!(l)!!→!!C4H9OH!(ac)!+!HCl!(ac)!!

t"(s)" [C4H9Cl]"(M)" Velocidad"(M/s)"

0! 0.1000! !

25! 0.0905!!

50! 0.0820!!

75! 0.0741!!

100! 0.0671!!

125! 0.0549!!

150! 0.0448!!

175! 0.0368!!

200! 0.0200!!

225! 0!

!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 17"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

4.! En!la!reacción!de!formación!del!agua!a!partir!de!sus!componentes!han!desaparecido!0.2!mol/L!de! oxígeno! en! tres! segundos.! Calcula! las! velocidades! de! reacción! ese! intervalo! de! tiempo!referidas!a!los!reactivos!y!al!producto.!

!!5.! Para!la!reacción!de!descomposición!del!tetraóxido!de!dinitrógeno!(N2O4!↔!NO2)!la!velocidad!

de!formación!de!NO2,!en!cierto!intervalo!de!tiempo,!es!0.004!mol!Ll1!sl1.!¿Cuánto!vale!en!ese!intervalo!de!tiempo!la!velocidad!de!desaparición!de!N2O4?!

!!6.! En!la!reacción!de!obtención!del!etano!por!hidrogenación!del!eteno!han!desaparecido!5!mol/L!

de! eteno! durante! los! primeros! 15! s! de! la! reacción.! Calcula! la! velocidad! de! formación! del!etano,!así!como!la!de!desaparición!del!eteno!e!hidrógeno.!

!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 18"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"III:"" Ley+de+velocidad+y+orden+de+reacción!!1.! Las!moléculas!de!Br2!se!forman!a!partir!de!la!reacción!entre!los!radicales!Br,!cuya!ecuación!de!

velocidad!es!v!=!k![Br]2,!¿cuál!es!el!orden!global!de!esta!reacción?!!!2.! La!ecuación!química!de!la!reacción!de!iones!yoduro!con!iones!peroxidisulfato!!es:!

S2O8l2(ac)!!+!!3Il(ac)!→!2SO4

l2(ac)!!+!!I3l(ac)!

! Determina! los! órdenes! parciales! y! global! de! la! reacción,! considerando! que!experimentalmente!se!ha!demostrado!que!la!ecuación!de!velocidad!de!esta!reacción!es!v!=!k![S2O8

l2][Il].!!!3.! La! ecuación!de! velocidad!de! la! reacción!NO! (g)! +!H2!(g)!↔!N2!(g)! +! 2!H2O! (g)! viene!dada!por! la!

siguiente!expresión!obtenida!experimentalmente:!v!=!k![NO]2![H2].!¿Cuál!es!el!orden!total!de!esta!reacción!y!el!orden!parcial!respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos?!

!!4.!! Se! ha! comprobado! experimentalmente! que! la! reacción! 2A! +! B!↔! C! es! de! primer! orden!

respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos.!!! a)! Escriba!la!ecuación!de!velocidad!para!este!proceso.!!! b)! ¿Cuál!es!el!orden!total!de!reacción?!!!5.! Para!la!reacción!en!fase!gaseosa!2!A!+!B!↔!3C,!cuyo!orden!de!reacción!es!2!respecto!de!A!y!de!

orden!1!respecto!de!B:!!! a)! Formule!la!expresión!para!la!ley!de!velocidad.!!! b)! ¿Cuál!es!el!orden!global!de!la!reacción?!!!6.! La! reacción! 2! X! +! Y!↔! X2Y! tiene! órdenes! de! reacción! 2! y! 1! respecto! a! los! reactivos! X! e! Y,!

respectivamente.!Determine!el! orden! global! de! la! reacción! y! la! ecuación!de! velocidad!para!este!proceso.!

!!7.! La! hemoglobina! (Hb)! en! la! sangre! se! une! al! oxígeno! formando! oxihemoglobina! (HbO2)! que!

transporta!el!oxígeno!a!los!tejidos!del!cuerpo.!!Hb!(ac)!+!O2!(ac)!↔!HbO2!(ac)!

! La! reacción! es! de! primer! orden! respecto! a! la! hemoglobina! y! de! primer! orden! respecto! al!oxígeno!disuelto,!con!una!constante!de!velocidad!igual!a!4×107!L!moll1!sl1.!Calcula!la!velocidad!inicial! con! la!que! la!hemoglobina!se!unirá!al!oxígeno!si! la!concentración!de!hemoglobina!es!2.5×10l9!M!y!la!de!oxígeno!es!4.0×10l5!M.!

!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 19"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

8.! Para!la!reacción!2!ICl!(g)!+!H2!(g)!↔!I2!(g)!+!2!HCl!(g)!se!obtuvieron!los!siguientes!datos!cinéticos:!!

Experimento" [ICl]"/"M" [H2]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 1.5×10l3! 1.5×10l3! 3.70×10l10!2! 3.0×10l3! 1.5×10l3! 7.40×10l10!3! 3.0×10l3! 4.5×10l3! 2.22×10l9!4! 4.7×10l3! 2.7×10l3! lll!

!! Calcule:!!! a)! Los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción.!! !! b)! La!expresión!de!la!ley!de!velocidad.!! !! c)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!!! d)! La!velocidad!de!reacción!en!el!experimento!4.! !!!9.! Se!ha!medido! la! velocidad!en! la! reacción!A!+!2B!↔! C! a!25°C,!para! lo!que! se!han!diseñado!

cuatro!experimentos!obteniendo!los!siguientes!resultados:!!

Experimento" [A]"/"M" [B]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 0.1! 0.1! 5.50×10l6!2! 0.2! 0.1! 2.20×10l5!3! 0.1! 0.3! 1.65×10l5!4! 0.1! 0.6! 3.30×10l5!

!! Calcule:!!! a)! Los!órdenes!de!reacción!parciales!y!total.!!! b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!!! c)! La!velocidad!cuando!las!concentraciones!de!A!y!B!sean!ambas!5.0×10l2.!!!10.! En! la! reacción!química!de! formación!del!dicloruro!de!manganeso! (MnCl2)! se!obtuvieron! los!

siguientes!resultados!cinéticos:!!

HCl!+!MnO2!+!Cl2!↔!MnCl2!+!H2O!!

Experimento" [HCl]"/"M" [MnO2]"/"M" [Cl2]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 3.1! 2.7! 2.1! !!2.5×10l3!2! 3.1! 5.4! 2.1! 10.0×10l3!3! 3.1! 2.7! 4.2! 10.0×10l3!4! 6.2! 2.7! 2.1! !!5.0×10l3!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 20"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! Calcule:!!! a)! Los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción.!!! b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!!!11.! Para! la!reacción!química!entre!el!ácido!clorhídrico!(HCl)!y!el!tiosulfato!de!sodio!(Na2S2O3)!se!

estudió! la!velocidad!en!función!de!diferentes!concentraciones!de!reactivo,!obteniéndose!los!resultados!que!se!indican.!

!HCl!!+!!Na2S2O3!!→!!SO2!!+!!S!!+!!NaCl!!+!!H2O!

!Experimento" [HCl]"/"M" [Na2S2O3]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"

1! 0.05! 0.06! 5×10l4!2! 0.10! 0.06! 1×10l3!4! 0.05! 0.12! 8×10l3!

!! a)! Exprese!la!ley!de!velocidad,!considerando!los!órdenes!parciales!de!reacción.!!! b)! Calcule!el!valor!de!la!constante!de!velocidad!!! c)! ¿Cuál!es!la!velocidad!de!reacción!considerando!que!la!concentración!de!Na2S2O3!es!0.048!

M!y!la!de!HCl!es!0.35!M?!!!!! !!!!! !!!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 21"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"IV:"" Molecularidad+y+Mecanismos+de+reacción!!1.!! Para! la!reacción!NO! (g)!+!O3!(g)!↔!NO2!(g)!+!O2!(g),!¿se!puede!predecir! la!ecuación!de!velocidad!

sabiendo!que!es!una! reacción!elemental?,!¿por!qué?.!Si! la! respuesta!anterior!es!afirmativa,!escriba!la!ecuación!de!velocidad!para!esta!reacción.!

!!2." Identifique! la! molecularidad! y! escriba! la! ley! de! velocidad! para! cada! una! de! las! siguientes!

reacciones!elementales:!!! a)! I2(g)!→!2!I(g)!! !! b)! 2!NO(g)!+!Br2(g)!→!2!NOBr(g)!!! c)! N2O5(g)!→!NO2(g)!+!NO3(g)!!!3.! De! acuerdo! al!mecanismo!de! descomposición! del! pentaóxido! de! dinitrógeno! (N2O5)! que! se!

indica! a! continuación,! encierre! en! un! círculo! todos! los! intermediarios! que! participan! de! la!reacción.!

!! !! ! ! !!!!!!!!!!2!N2O5(g)!→!2!NO2(g)!+!2!NO3(g)!! !!! !! ! ! NO2(g)!+!NO3(g)!→!NO(g)!+!NO2(g)!+!O2(g)!!! !! ! ! !!NO(g)!+!NO3(g)!→!2!NO2(g)!!!4.! Considere!el!siguiente!mecanismo!para!la!reacción!entre!el!óxido!nítrico!con!el!cloro:!!! ! ! ! Paso!1:! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!NO(g)!+!Cl2(g)!→!NOCl2(g)!! ! ! ! Paso!2:!!!! NOCl2(g)!+!NO(g)!→!2!NOCl(g)!!! a)! Indique!la!ecuación!química!y!la!molecularidad!para!la!reacción!global.!!! b)! Identifique!el!(los)!producto(s)!intermediario(s)!de!la!reacción.!!! c)! ¿Cuál!es!la!molecularidad!de!cada!etapa!elemental?!!!!!!!!!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 22"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

5.! El! siguiente! gráfico!muestra! las! reacciones! catalizada! y! sin! catalizar!para! la!descomposición!del!peróxido!de!hidrógeno!(H2O2)!

!

!! !

! La!ecuación!para!la!reacción!no!catalizada!es:!2!H2O2(ac)!→!2!H2O(l)!+!O2(g)!!

El! mecanismo! para! la! reacción! catalizada! está! descrito! por! las! siguientes! reacciones!elementales:!

! ! ! ! 2!Br–(ac)!+!H2O2(ac)!+!2!H+!→!Br2(ac)!+!2!H2O(l)!! ! ! ! !!!!!!!!!!!!!!!Br2(ac)!+!H2O2(ac)!→!2!Br–(ac)!+!2!H+

(ac)!+!O2(g)!

!a) Indique!la!molecularidad!de!la!reacción!global!catalizada!y!escriba!su!ecuación!química.!

!!

b) ¿Cuál(es)!es!(son)!el!(los)!intermediario(s)!de!la!reacción!catalizada?!!!

c) ¿Cuál!de!los!pasos!elementales!corresponde!a!la!etapa!limitante?!!!6.! Para!la!reacción!entre!el!óxido!de!nitrógeno!!y!el!bromo!se!propuso!el!mecanismo!siguiente:!! ! ! ! Paso!1:! ! !!!!!NO(g)!+!Br2(g)!→!NOBr2(g)! etapa+lenta!! ! ! ! Paso!2:! ! NOBr2(g)!+!NO(g)!→!2!NOBr(g)! etapa+rápida!!!

a) Construya! un! gráfico! que! evidencie! las! variaciones! de! energía! entre! reactivos,!intermedios!y!productos,!considerando!que!esta!reacción!química!es!endotérmica.!!

b) Indique!la!etapa!limitante!de!la!velocidad!!

c) Escriba!la!ecuación!química!para!la!reacción!global.!!

d) ¿Cuáles!son!los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción!global?!!!!!!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 23"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

7.! El!mecanismo!propuesto!para!cierta!reacción!es!el!siguiente:!"

AB!+!C2!→!AC!+!BC! ! 1ª!etapa!(lenta)!

AC!+!AB!→!BC!+!A2! ! 2ª!etapa!(rápida)!

!a) Escribe!la!ecuación!global!de!la!reacción.!

!b) Deduce!la!expresión!de!la!ley!de!velocidad.!

!!8.! Observe!el!gráfico!de!energía!para!la!reacción!de!A!a!D!que!se!presenta!a!continuación,!y!

contesta!las!preguntas.!!

!!! a)! ¿Cuántos!intermedios!hay!en!la!reacción?!!! b)! ¿Cuantos!estados!de!transición!hay!en!la!reacción?!!! c)! ¿Cuál!es!la!etapa!más!rápida!de!la!reacción?!!! d)! ¿Cuál!es!el!reactivo!en!la!etapa!limitante!de!la!velocidad?!!! e)! ¿Cómo!es!la!primera!etapa!de!la!reacción,!endotérmica!o!exotérmica?!!! f)! ¿Cómo!es!la!reacción!global,!endotérmica!o!exotérmica?!""!!! !

Page 24: CUADERNO DE EJERCICIOS - ciencias …ciencias-liceo7.weebly.com/uploads/1/0/1/3/10133473/1._cuadernillo... · Colegio!San!Esteban!Diácono! Departamento!de!Ciencias! –"2014"–"!!!!

!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 24"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"V:"" Factores+cinéticos!!1.!! Explique!los!siguientes!hechos!desde!la!perspectiva!de! la!cinética!química!y! los!factores!que!

modifican!las!velocidades!de!reacción.!!! a)! El!ácido!clorhídrico!10!M!ataca!al!mármol!mucho!más!rápido!que!el!ácido!clorhídrio!0.01!

M.!!! b)! Las!luciérnagas!lucen!con!más!intensidad!en!las!noches!calurosas!que!en!las!noches!frías.!!!2.! La! reacción! entre! el! cinc! y! el! ácido! clorhídrico! 1!M! se! representa! a! través! de! la! siguiente!

reacción:!!! a)! El!Zn!es!una!sustancia!sólida,!¿qué!efecto!tendrá!en!la!velocidad!de!la!reacción!si!se!usa!Zn!

en!polvo?,!¿y!si!se!empleara!en!trozos?!!! b)! ¿Qué!efecto!tendrá!en!la!velocidad!de!reacción!si!se!usa!HCl!0.5!M?,!¿y!si!utilizaramos!HCl!

5!M?!!3." Las!serpientes!son!reptiles!ectotermos,!es!decir,!no!poseen!mecanismos!especializados!para!

regular! su! temperatura! corporal,! sino! que! dependen! del! calor! del! medioambiente.! Por!ejemplo,! en! los!días! fríos!disminuyen! las! reacciones!bioquímicas! en! sus! células!provocando!que!su!actividad!se!reduzca.!

"! a)! Si! aumenta! la! temperatura! en! el! ambiente,! ¿qué! sucederá! con! la! velocidad! de! las!

reacciones!bioquímicas!celulares!de!la!serpiente?!!! b)! ¿Qué! factor! influye!en! la!velocidad!de! las! reacciones!bioquímicas!que!se!producen!en!el!

metabolismo!de!la!serpiente?!!4.! Considere!un!cubo!de!1!m!por!cada!uno!de!sus!lados,!tal!como!aparece!en!la!siguiente!figura.!!

!!! a)! Calcule!el!área!total!del!cubo,!considerando!sus!seis!caras.!!! b)! Si!este!gran!cubo!se!divide!en!8!cubos!más!pequeños!de!0.5!m!por!

cada! lado,! ¿cuál! es! el! área! total! de! cada! uno! de! los! cubos!pequeños?,!¿y!la!suma!total!del!área!de!todos!los!cubos!pequeños?!

!!

1!m!

1!m!

1!m!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 25"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! c)! ¿Qué! conclusión! extrae! al! comparar! la! superficie! de! contacto! del! cubo! grande! con! la!superficie!total!de!los!cubos!más!pequeños?!Extrapole!esta!relación!al!efecto!que!tiene!el!grado!de!división!de!reactivos!en!la!velocidad!de!una!reacción!química.!

!!5.! La! siguiente! reacción! exotérmica! se! lleva! a! cabo! en! un! recipiente! cerrado! provisto! de! un!

émbolo!móvil.!!

2!CO!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!↔!!!2!CO2!(g)!!! Desde!el!punto!de!vista!de!la!cinética!química,!explica:!!! a)! ¿Qué!sucede!al!aumentar!la!presión!del!sistema?!!! b)! ¿Qué!sucede!si!disminuye!la!temperatura!del!sistema?!!! c)! ¿Qué!sucede!con!la!velocidad!de!reacción!si!aumenta!la!concentración!de!CO?!!! d)! ¿Qué!sucede!con!la!velocidad!de!reacción!si!disminuye!la!concentración!de!O2?!!!!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 26"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Unidad"Nº3:!“ EQU I L I B R I O !QU ÍM I CO ” !

!Objetivos:"• Conocer! y! comprender! el! concepto! de! equilibrio! químico,! las! pautas! para! expresar!

matemáticamente!la!constante!de!equilibrio!e!interpretar!la!información!que!ésta!entrega.!• Calcular! constantes! de! equilibrio! y! sus! concentraciones,! e! interpretar! datos! y! formular!

explicaciones!a!partir!de!las!teorías!y!conceptos!tratados!en!clases.!• Comprender!los!factores!que!afectan!el!equilibrio!químico:!principio!de!Le!Chatelier.!!!SECCIÓN"I:"" Constantes+de+Equilibrio!!1.!! Exprese!la!constante!de!equilibrio!de!las!siguientes!reacciones!químicas.!!! a)! NO2!(g)!↔!N2O4!(g)!! !! b)! HI!(g)!↔!H2!(g)!+!I2!(g)!! !! c)! SO2Cl2!(g)!↔!SO2!(g)!+!Cl2!(g)!! !! d)! N2!(g)!+!H2!(g)!↔!NH3!(g)!

! !! e)! CO!(g)!+!O2!(g)!↔!CO2!(g)!! !! f)! NaHCO3!(s)!↔!Na2CO3!(s)!+!H2O!(g)!+!CO2!(g)!! !! g)! Zn!(s)!+!HCl!(ac)!↔!ZnCl2!(ac)!+!H2!(g)!! !! h)! H2O2!(l)!↔!H2O!(l)!+!O2!(g)!

!!2.! Escriba!la!ecuación!química!a!partir!de!las!siguientes!constantes!de!equilibrio.!!

a)! Kc=[NO]2[Br2][BrNO]2

!

b)! Kc=[I2][Cl2][ICl]2

!

c)! Kc=[NO]2

[N2][O2]!

d)! Kc=[NH3]

2

[N2][H2]3 !

e)! Kc=[SO3]

[SO][O2]!

f)! Kc=[HBr]2

[H2][Br2]!

""""

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 27"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

3.! La!ruptura!homolítica!del!oxígeno!molecular!se!representa!mediante!la!ecuación!O2!(g)!!↔!2!O!(g)!

! con! una! constante! de! equilibrio! Kc! =! 1×10l34,! a! 25ºC.! Plantea! una! hipótesis! de! cómo! se!encontraría!el!oxígeno!en!la!vida!cotidiana.!

!!4.! Se!tiene!la!siguiente!reacción!en!equilibrio!

CaCO3!(s)!!↔!CaO!(s)!+!CO2!(g)!!!!!Kc!=!2.5×10l3!a!800°C!!! a)! Escriba!la!expresión!de!la!constante!de!equilibrio!!! b)! ¿Hacia!dónde!se!favorece!el!equilibrio?!!!5.! El! NO! es! un! contaminante! atmosférico! que! producen! los! motores! de! automóvil! por! la!

reacción:!N2!(g)!+!O2!(g)!↔!2!NO!(g)!

!! Para!!esta!reacción,!el!valor!de!Kc!a!2300!K!es!1.7×10l3.!¿Quedará!mucho!reactivo!cuando!la!

reacción!haya!llegado!al!equilibrio?!Explique!su!respuesta.!!!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 28"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"II:"" Cálculo+de+constantes+de+equilibrio+y+concentraciones+en+el+equilibrio!"1.! Considere!la!siguiente!reacción!química!en!equilibrio:!

H2S!(g)!+!O2!(g)!↔!H2SO4!(g)!

! Si! las! concentraciones! de! cada! especie! son:! [H2SO4]! =! 3.45! M,! [O2]! =! 0.25! M! y! [H2S]! =!! 1.24!M.!!! a)! Determine!el!valor!de!Kc.+!! b)! ¿Existirá!más!cantidad!de!producto!o!reactivo!en!el!equilibrio?!""2." Al! calentar! a! 100ºC!el! bromuro!de!nitrosilo,! éste! se!descompone!de!acuerdo!a! la! siguiente!

reacción!química:!NOBr!(g)!↔!NO!(g)!+!Br2!(g)!

Al!realizar!esta!reacción!en!un!recipiente!de!10!L,!se!aprecia!que,!al!alcanzarse!el!equilibrio,!en!el!recipiente!hay!0.059!moles!de!NOBr,!0.105!moles!de!NO,!y!0.05!moles!de!Br2.!!¿Cuál!es!el!valor!de!la!constante!de!equilibrio!para!esta!reacción?!

!!3." El!acetato!de!etilo!es!un!disolvente!industrial!que!se!obtiene!por!la!reacción!del!ácido!acético!

con!etanol.!CH3COOH!(ac)!!!+!!!C2H5OH!(ac)!!!↔!!!CH3COOC2H5!(ac)!!!+!!!H2O!(l)!

!! a)! Escriba!la!expresión!de!la!constante!de!equilibrio.!!! b)! Una!disolución!que!se!preparó!en!un!matraz!aforado!de!500!mL!mezclando!1!mol!de!ácido!

acético!con!1!mol!de!etanol,!contiene!0.65!mol!de!acetato!de!etilo!en!el!equilibrio.!Calcule!la!concentración!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc.!

!! c)! Una! reacción!característica!del!acetato!de!etilo,!es! la! reacción! inversa!a! la!descrita!en!el!

enunciado! de! este! ejercicio,! también! conocida! como! reacción! de! hidrólisis.! Escriba! la!expresión! de! equilibrio! de! la! reacción! de! hidrólisis! y! calcule! el! valor! de! Kc! para! dicha!reacción,!considerando!los!datos!del!problema!3b.!

!!4.! Se!realiza! la!reacción!de!formación!de!amoníaco!en!un!recipiente!cuyo!volumen!es!de!10!L,!

llegando!al!equilibrio!químico!cuando!existen!2!moles!de!H2,!4!moles!de!N2,!y!5!moles!de!NH3.!!

H2!(g)!+!N2!(g)!↔!2!NH3!(g)!

! Determine!la!concentración!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc!y!Kp.!!!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 29"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

5.! Las! presiones! parciales! en! una! mezcla! en! equilibrio! de! NO,! Cl2! y! NOCl,! a! 500! K,! son! las!siguientes:!PNO!=!0.240!atm;!PCl2!=!0.608!atm!y!PNOCl!=!1.35!atm.!¿Cuánto!vale!Kp!y!Kc!a!500!K,!para!la!reacción!NO!(g)!+!Cl2!(g)!↔!NOCl!(g)?!!

!6.! Determine! la! concentración! de! O2! que! debe! existir! en! el! equilibrio! de! la! reacción! de!

descomposición!del!trióxido!de!azufre:!

SO3!(g)!↔!SO2!(g)!+!O2!(g)!

! Considere!los!siguientes!datos:![SO2]!=!0.125!M,![SO3]!=!2.75!M!y!Kc!=!0.01.!!!7.! En!la!siguiente!reacción!reversible:!

HF!(ac)!↔!H+!(ac)!+!Fl!(ac)!

El! equilibrio! se! logra! cuando! las! concentraciones! molares! de! cada! producto! son! iguales! y!representan!el!5%!de!la!concentración!molar!del!reactante.!Si! la!concentración!en!equilibrio!del!reactante!fuese!0.25!M,!determine:!!

! !! a)! La!concentración!molar!de!cada!producto.+! !! b)! El!valor!de!Kc.+!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 30"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SECCIÓN"III:"" Principio+de+Le+Chatelier!!1.! En!un!recipiente!cerrado!se!establece!el!siguiente!equilibrio:!!!

2!HgO!(s)!↔!2!Hg!(l)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!!!!∆H!>!0!!! a)! ¿Cómo!afecta!al!equilibrio!un!aumento!de!la!presión!parcial!de!oxígeno?!!!! b)! ¿Qué!le!ocurrirá!al!equilibrio!cuando!se!aumente!la!temperatura?!""2.! A!25ºC!y!1!atmósfera,!se!establece!el!equilibrio:!!!

N2!(g)!+!O2!(g)!↔!2!NO!(g)!!!!!!!!!∆H!=!–!180.2!kJ!!! Razone!sobre!la!veracidad!o!falsedad!de!las!siguientes!afirmaciones:!!!! a)! La!constante!de!equilibrio!se!duplica!si!se!duplica!la!presión.!!!! b)! La!reacción!se!desplaza!hacia!la!izquierda!si!se!aumenta!la!temperatura.!!!! c)! Si!se!aumenta!la!concentración!de!NO!la!constante!de!equilibrio!aumenta.!!!3.! Al!calentar!yodo!en!una!atmósfera!de!dióxido!de!carbono,!se!produce!monóxido!de!carbono!y!

pentóxido!de!diyodo:!!!

I2!(g)!+!CO!(g)!↔!CO2!(g)!+!I2O5!(s)!!!!!!!!!!∆H!=!1.175!J!!! Justifique!el!efecto!que!tendrán!los!cambios!que!se!proponen:!!!! a)! Disminución!del!volumen!sobre!el!valor!de!la!constante!Kp.!!!! b)! Adición!de!yodo!sobre!la!cantidad!de!CO.!!!! c)! Reducción!de!la!temperatura!sobre!la!cantidad!de!CO2.!!!4.! Justifique!si!las!siguientes!afirmaciones!son!ciertas!o!falsas:!!! a)! Un! valor! negativo! de! una! constante! de! equilibrio! significa! que! la! reacción! inversa! es!

espontánea.!!! b)! Para! una! reacción! exotérmica,! se! produce! un! desplazamiento! hacia! la! formación! de!

productos!al!aumentar!la!temperatura.!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 31"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! c)! Para! una! reacción! a! temperatura! constante! con! igual! número! de! moles! gaseosos! de!reactivos! y! productos,! no! se! produce! desplazamiento! del! equilibrio! si! se! modifica! la!presión.!

!! d)! Para!una!reacción!a!temperatura!constante!donde!únicamente!son!gases!los!productos,!el!

valor! de! la! constante! de! equilibrio! disminuye! cuando! disminuimos! el! volumen! del!recipiente.!

!!5.! ¿Cómo! influyen! los! cambios! siguientes! en! el! valor! de! la! constante! de! equilibrio! de! una!

reacción!exotérmica!en!fase!gaseosa?!!! a)! Quitar!un!reactivo!o!producto.!!! b)! Reducir!el!volumen.!! !! c)! Disminuir!la!temperatura.!!! d)! Agregar!un!catalizador.!!! !

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 32#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

SOLUC IONAR IO !#

Unidad#N°1:#Termoquímica#!Sección#I:#Sistemas#Termodinámicos#!1.! a)! Abierto.!! b)! Cerrado.!! c)! Abierto.!! d)! Aislado.!! e)! Cerrado.!!2.! a)! Aislado.!! b)! Energía!eléctrica!en!energía!calórica.!! c)! Temperatura!y!tiempo.!! d)! Aumentará!su!temperatura.!!3.! a)! Abierto.!! b)! Presión,! temperatura! y! condición! del!

tiempo.!! c)! Humedad! relativa,! presencia! de! gases!

invernadero,!etc.!! d)! Del! estado! inicial! al! final! hay! un!

aumento! en! la! presión! y! en! la!temperatura.!

! e)! Es! imposible! predecir! el! estado! del!tiempo,! ya! que! no! se! observa! una!relación!de!éste!con!las!otras!variables!en!estudio!(presión!y!temperatura).!

!4.! a)! Falso,! ya! que! las! paredes!

impermeables! no! permiten! el! paso! de!materia.!

! b)! Verdadero,! ya! que! las! paredes!adiabáticas!no!permiten!el!traspaso!de!energía.!

! c)! Verdadero,! en! los! sistemas! cerrados!sólo! hay! intercambio! de! energía,! una!pared!permeable!permitiría! además!el!intercambio!de!materia.!

!

!#Sección#II:#Cálculo#de#Entalpía#!1.! L130.5!kJ!!2.! L8!kJ:!exotérmica.!!3.! L388!J;!exotérmica.!!4.! +1930.45!kJ;!endotérmica!!5.! a)! +448.5!kJ!! b)! +5890!kJ!! c)! 109.08!g!!

6.! a)! 140!kJ!! b)! 0.0763!g!!7.! a)! exotérmica.!! b)! L59427!kJ!! c)! 6.43!g!! d)! 112!kJ!!8.! a)! L129.33!kJ!! b)! L120.39!kJ!!

!Sección#III:#Entalpías#de#formación#!1.! L196.2!kJ;!exotérmica.!!2.! 2802!kJ!!3.! 1035.4!kJ!!

4.! a)! L873.81!kJ!! b)! 9028!kJ!! c)! 96.8!kJ!!!

##

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 33#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Sección#IV:#Entalpías#de#enlace#!1.! L474!kJ!!!2.! +353!kJ!!3.! L115!kJ!!

4.! +248!kJ!!5.! L41!kJ!!!

!Sección#V:#Ley#de#Hess#!1.! a)! 90!kJ!!! b)!

! !!!! !!!2.! a)! 125!kJ!!

! b)! !

! !!!!! !!3.! L1300!kJ!!4.! 155.65!kJ!!5.! L504!kJ!

!!Sección#VI:#Entropía#!1.! a)! +! !!! b)! +!!! c)! –!!!! d)! –!!2.! a)! Coeficientes:!2,2,1!! ! ΔS!=!125.7!J!KL1!

!! b)! Coeficientes:!2,1,2!! ! ΔS!=!181.26J!KL1!!

! c)! Coeficientes:!2,3!! ! ΔS!=!L137.44!J!KL1!!! d)! Coeficientes:!1,1,1!! ! ΔS!=!L169.76!J!KL1!!! e)! Coeficientes:!2,3,2!! ! ΔS!=!L165.38!J!KL1!!! f)! Coeficientes:!2,3,2,4!! ! ΔS!=!L162.3!J!KL1!

!

!#####

Y!

Z!

ΔH=L35!kJ!

ΔH=90!kJ!ΔH=125!kJ!

X!

ΔH!

A!

C!

ΔH=30!kJ!

ΔH=60!kJ!ΔH=90!kJ!

B!

ΔH!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 34#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Sección#VII:#Energía#de#Gibbs#y#espontaneidad#!1.! Coeficientes:!2,!3,!2,!4.!! ΔG!=!1471.39!kJ!!2.! Coeficientes:!1,!1,!1,!1.!! ΔG!=!85.5181!kJ;!reacción!no!espontánea.!!3.! Coeficientes:!2,!3,!2,!2.!! ΔG!=!L989.654!kJ;!reacción!espontánea.!!4.! ΔG!=!56.633!kJ;!reacción!no!espontánea.!La!reacción!se!vuelve!espontánea!a!temperaturas!mayores!a!

698.23!K.!!5.! a)! ΔG!=!L71.89!kJ;!reacción!espontánea.!!! b)! ΔH!=!L115.63!kJ!!6.! a)! ΔS!=!519.4!J!KL1!!! b)! ΔHetanol!=!L277.69!kJ!!7.! a)! ΔH!=2802!kJ!!! b)! ΔS!=!L259.6!J!KL1!! ! ΔG!=!2879.36!kJ!!

! ! La!entropía!disminuye.!Además,!La! reacción!es!endotérmica,! lo!que!significa!que!el!valor!de!ΔG!será!siempre!positivo!y!por!ende!la!reacción!no!será!espontánea!a!ninguna!temperatura.!

!!!# #

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 35#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Unidad#N°2:#Cinética#Química#!Sección#I:#Fundamentos#de#la#cinética#!1.! a)! Para!que!una!reacción!química!se!produzca!es!necesario!que!las!moléculas!de!reactivos!choquen!

entre!ellas!con!una!orientación!adecuada.!En!la!medida!que!estos!choques!no!son!efectivos!o!no!tienen! la! orientación! que! corresponde! es! más! difícil! alcanzar! la! energía! de! activación! y! la!velocidad! de! reacción! es!más! lenta;! por! el! contrario,! cuando! los! choques! intermoleculares! son!efectivos!la!reacción!ocurre!con!mayor!rapidez.!

!! b)! Porque!algunas!reacciones!exotérmicas!presentan!gran!energía!de!activación.!!! c)! Al!aumentar!la!temperatura!aumenta!también!la!energía!cinética!de!las!moléculas!y!por!ende,!el!

número!de!choques!efectivos.!En!este! sentido,!al!haber!mayor!número!de!choques!efectivos! la!velocidad!de!reacción!es!mayor.!

!2.! !! a)! !

! ! !!! b)! 46!kJ.!!! c)! exotérmica.!!!3.! !

Perfil+A+

!

Perfil+B+

!!

6!kJ!

40!kJ!

HBr!

H2!+!Br2!

inicio!de!la!reacción!

energía!

transcurso!de!la!reacción!

Productos!Reactivos! ΔH!

Ea!

‡!

Productos!

Reactivos!

ΔH!

Ea!

‡!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 36#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! El! perfil! A! corresponde! a! una! reacción! exotérmica! y! el! perfil! B! a! una! endotérmica.! Las! reacciones!exotérmicas!al! tener,!por! lo!general,!una!menor!energía!de!activación!son!aquellas!que!ocurren!más!rápidamente.!

!!4.! !

!! !! La!reacción!química!hipotética!es!exotérmica.!El!valor!de!la!energía!de!activación!influye!en!la!velocidad!

de! una! reacción,! ya! que! al! disminuir! la! energía! de! activación! las! reacciones! ocurren! con! mayor!velocidad.!

!!5.! !! a)! 40!kJ.!!! b)! 20!kJ.!!! c)! exotérmica.!!! d)! 80!kJ.!!! e)! 40!kJ.!!! f)! !

! ! !!

energía!

transcurso!de!la!reacción!

58!kJ!32!kJ!

100%!R!

100%!P!

inicio!de!!la!reacción!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 37#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Sección#II:#Velocidades#de#reacción#!1.! !

! a)!Δt

Δ[HI]21

Δt][I

11

Δt][H

11v 22 =−=−= !

!

! b)!Δt

]Δ[NH21

Δt][H

31

Δt][N

11v 322 =−=−= !

!

! c)!Δt

]SOΔ[H11

ΔtO][H

11

Δt][SO

11v 3222 =−=−= ! !

!!2.! 0.0625!M/min!!!3.! !

t#(s)# [C4H9Cl]#(M)# Velocidad#(M/s)#

0! 0.1000!L!3.8×10L4!

25! 0.0905!L!3.4×10L4!

50! 0.0820!

L!3.16×10L4!75! 0.0741!

L!2.8×10L4!100! 0.0671!

L!4.88×10L4!125! 0.0549!

L!4.04×10L4!150! 0.0448!

L!3.2×10L4!175! 0.0368!

L!6.72×10L4!200! 0.0200!

L!8×10L4!225! 0!

!!4.!

2Hv =!8!M/min;!

2Ov =!4!M/min,! OH2

v !=!8!M/min!

!!5.! 2×10L3!M/min!!!6.!

62242 HCHHC vvv == =!20!M/min!

!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 38#

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Sección#III:#Ley#de#velocidad#y#orden#de#reacción##1.! Orden!global!de!reacción:!2!!2.! Orden!respecto!a!S2O8

2L:!1!! Orden!respecto!a!IL:!1!!3.! Orden!total!de!reacción:!2!! Orden!respecto!a!NO:!1!! Orden!respecto!a!H2:!1!!4.! a)! v!=!k![A]![B]!! b)!! Orden!total:!2!!5.! a)! v!=!k![A]2![B]!! b)! Orden!total:!3!!6.! v!=!k![X]2![Y];!!!Orden!total:!3!!7.! v!=!4×10L6!M/s!!8.! a)! Orden!respecto!a!ICl:!1!! ! Orden!respecto!a!H2:!1!! ! Orden!total:!2!!! b)! v!=!k![ICl]![H2]!!! c)! k!=!1.64×10L4!L!molL1!sL1!!! d)! v!=!2.08×10L9!M/s!!9.! a)! Orden!respecto!a!A:!2!! ! Orden!respecto!a!B:!1!! ! Orden!total:!3!!! b)! k!=!5.5×10L3!L2!molL2!sL1!! !! c)! v!=!0.022!M/min!!10.! a)! Orden!respecto!a!Cl2:!2!! ! Orden!respecto!a!MnO2:!2!! ! Orden!respecto!a!HCl:!1!! ! Orden!total:!5!!! b)! k!=!2.508×10L5!L4!molL4!sL1!!11.! a)! Orden!respecto!a!Na2S2O3:!4!! ! Orden!respecto!a!HCl:!1!! ! Orden!total:!5!!! b)! 771.6!L4!molL4!sL1!!! c)! 1.43×10L3!M/s!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 39#

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

Sección#IV:#Molecularidad#y#Mecanismos#de#reacción##1.! El!orden!asociado!a!cada!una!de! los! reactivos!para!expresar! la!ecuación!de!velocidad!coincide,!en!el!

caso! de! las! reacciones! elementales,! con! el! coeficiente! estequiométrico! de! la! ecuación! química!balanceada.! De! este! modo,! si! conocemos! los! coeficientes! estequiométricos! sabemos! también! los!órdenes!parciales!de!la!reacción!y!por!lo!tanto!podemos!predecir!la!ecuación!de!velocidad.!

v!=!k![NO]![O3]!!2.! a)! unimolecular;!v!=!k![I2]!!! b)! trimolecular;!v!=!k![NO]2![Br2]!!! c)! unimolecular;!v!=!k![N2O5]!!3.! Los!intermediarios!para!la!reacción!global!son:!2!mol!de!NO3,!1!mol!de!NO!y!1!mol!de!NO2.!!4.! a)! 2!NO!+!Cl2!!!↔!!!2!NOCl!!!–!!!trimolecular!!! b)! NOCl2!!! c)! Ambas!etapas!son!bimoleculares!!5.! a)! 2!H2O2!!!↔!!2!H2O!+!O2!!!–!!!bimolecular!!! b)! BrL,!H+,!Br2.!!! c)! El!paso!elemental!corresponde!al!que!tiene!una!mayor!energía!de!activación,!en!este!caso!es!el!

paso!número!dos,!en!que!el!bromo!reacciona!con!agua.!!6.! a)!

! !!! b)! Por!la!misma!razón!expuesta!en!el!ejercicio!5c,!la!etapa!limitante!es!el!paso!1.!!! c)! 2!NO!+!Br2!!!↔!!!2!NOBr!!! d)! La! ecuación! de! velocidad! está! determinada! por! el! paso! elemental! de! la! reacción! global,! esto!

quiere! decir! que! la! ley! de! velocidad! para! el! paso! 1! (etapa! limitante)! coincide! con! la! ley! de!velocidad!de! la!reacción:!v!=!k! [NO]![Br2].!A!partir!de! la! ley!de!velocidad!podemos! inferir!que!el!orden!parcial!respecto!a!cada!reactivo!es!1!y!el!orden!total!es!2.!

! energía!

transcurso!de!la!reacción!

NO!+!Br2!

NOBr2!

NOBr!Ea

’!

Ea’’!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 40#

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

7.! a)! 2!AB!+!C2!!!↔!!!2!BC!+!A2!!! b)! La!ley!de!velocidad!está!determinada!por!la!etapa!limitante,!por!tanto!v!=!k![AB]![C]!!8.! a)! 2!intermediarios,!B!y!C.!!! b)! Hay!tres!estados!de!transición,!entre!A!→!B,!B!→!C!y!C!→!D.!!! c)! La!etapa!más!rápida!es!aquella!que!tiene!una!menor!energía!de!activación,!en!este!caso!sería!la!

tercera!etapa,!en!que!C!→!D.!!! d)! En!la!etapa!más!lenta,!donde!la!energía!de!activación!es!mayor,!el!reactivo!es!B.!!! e)! Endotérmica,!ya!que!la!energía!de!los!productos!es!mayor!a!la!de!los!reactivos.!!! f)! Exotérmica,!la!energía!de!los!productos!es!menor!a!la!de!los!reactivos,!hay!energía!que!se!libera.!!!Sección#V:#Factores#cinéticos.#!1.! a)! Por! efecto! de! la! concentración,! al! haber! mayor! cantidad! de! reactivo! aumentan! las! choques!

efectivos!y!por!tanto!aumenta!también!la!velocidad!de!reacción.!!! b)! Las!luciérnagas!se!encienden!por!una!reacción!química!que!ocurre!entre!el!aire!y!la!luciferina.!Si!

entendemos!la!temperatura!como!una!propiedad!física!asociada!al!movimiento!de!las!partículas,!al! aumentar! la! temperatura! aumentan! los! choques! efectivos! y! por! tanto! la! reacción! aireLluciferina,!ocurre!con!mayor!velocidad!y!por!eso!se!observa!mayor!intensidad!en!su!luz.!

!2.! a)! Al! aumentar! el! grado! de! división! aumenta! la! superficie! de! contacto! y! también! el! número! de!

choques! efectivos,! razón! que! justifica! una! mayor! velocidad! de! reacción! usando! Zn! en! polvo!comparado!con!Zn!en!trozos.!

!! b)! De! igual! forma! que! en! el! ejercicio! 1a,! un! HCl! concentrado! comparado! con! uno! diluído! va! a!

permitir!que!la!reacción!ocurra!con!mayor!velocidad.!!3.! a)! Al! aumentar! la! temperatura! aumentará! también! las! reacciones! bioquímicas! celulares! de! la!

serpiente.!!! b)! Temperatura.!!4.! a)! 6!m2.!!! b)! Área!total!de!cada!cubo!=!1.5!m2;!Área!total!=!12m2.!!! c)! Al!dividir!un!gran!cubo!aumenta!la!superficie!de!contacto.!Desde!el!punto!de!vista!de!la!cinética!

química,!si!aumentamos!la!superficie!de!contacto!la!velocidad!de!la!reacción!aumenta.!!5.! a)! Al! aumentar! la! presión! del! sistema,! el! volumen! disminuye! y! el! número! de! colisiones!

intermoleculares!aumenta,!por!lo!que!la!velocidad!de!reacción!aumenta.!!! b)! Si!la!temperatura!disminuye,!la!cinética!molecular!disminuye!y!como!consecuencia!el!número!de!

colisiones!baja.!Por!tanto,!la!reacción!toma!más!tiempo!en!desarrollarse.!!

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!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 41#

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COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!!

! c)! !Si! aumenta! la! concentración! de! monóxido! de! carbono,! la! velocidad! de! la! reacción! también!aumentará,! ya! que! habrá! un! mayor! número! de! colisiones! con! oxígeno! para! transformarse! en!producto.!

!! d)! Si!disminuye!la!concentración!de!oxígeno!habrá!una!disminución!en!el!número!de!colisiones!con!

monóxido!de!carbono,!por!lo!que!la!reacción!será!más!lenta.!!!# #

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Unidad#N°3:#Equilibrio#Químico#!Sección#I:#Constantes#de#Equilibrio#!1.! !

! a)! 22

42eq ][NO

]O[NK = !

! b)!222

eq [HI]]][I[H

K = !

! c)! 222

22eq ]Cl[SO

]][Cl[SOK = !

! d)! 322

23

eq ]][H[N][NH

K = !

! e)!][O[CO]

][COK

22

22

eq = !

! f)! ]O][CO[HK 22eq = !

! g)![HCl]

]][ZnCl[HK 22

eq = !

! h)! ][OK 2eq = !

!2.!! a)! 2!BrNO!!!↔!!!2!NO!+!Br2!!

!b)! 2!ICl!!!↔!!!I2!+!Cl2!!

c)! N2!+!O2!!!↔!!!2!NO!

d)! N2!+!3!H2!!!↔!!!2!NH3!!e)! SO!+!O2!!!↔!!!SO3!!f)! H2!+!Br2!!!↔!!!2!HBr!

!!3.! La!constante!de!equilibrio!de!la!ruptura!homolítica!tiene!un!valor!menor!a!1,!lo!que!nos!indica!que!el!

equilibrio!se!encuentra!favorecido!hacia! los!reactivos.!De!este!modo,!el!oxígeno!debería!encontrarse,!mayoritariamente,!como!oxígeno!molecular!(O2).!

!4.! a)! Keq!=![CO2]!!! b)! El!equilibrio!se!favorece!hacia!los!reactivos.!!5.! Debido!el!valor!de!constante,!el!equilibrio!se!encuentra!desplazado!hacia!los!reactivos,!por!lo!que!en!el!

equilibrio!existirá!gran!cantidad!de!N2!y!O2.!!!Sección#II:#Cálculo#de#constantes#de#equilibrio#y#concentraciones#en#el#equilibrio##1.! a)! 44.5!!! b)! Existirá!más!producto.!!2.! Keq!=!0.0158!!

3.! a)!OH]HCOOH][C[CH]HCOOC[CH

K523

523eq = !

!

! b)! [CH3COOH]!=!2!mol/L!! ! [C2H5OH]!=!2!mol/L!! ! [CH3COOC2H5]!=!1.3!mol/L!! ! Kc!=!0.325!!

! c)!]HCOOC[CHOH]HCOOH][C[CH

K523

523eq = ;!Kc!=!3.077!

4.! [H2]!=!0.2!mol/L!! [N2]!=!0.4!mol/L!! [NH3]!=!0.5!mol/L!! Kc!=!78.125!! Kp!=!0.015!!5.! Kp!=!52.04;!Kc!=!2133.66!!6.! [O2]!=!4.84!mol/L!!7.! a)! [H+]!=![FL]!=!0.0125!mol/L!!! b)! Kc!=!6.25×10L4!!

!

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Sección#III:#Principio#de#Le#Chatelier! !!1.! a)! Un!aumento!de!la!presión!favorece!el!equilibrio!hacia!donde!hay!una!menor!cantidad!de!moles!en!

estado!gaseoso.!En!este!caso,!la!reacción!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! b)! Al!aumentar!la!temperatura!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!!!2.! a)! Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia,!ésta!sólo!varía!con!la!temperatura.!!! b)! Verdadero,! un! aumento! de! la! temperatura! en! una! reacción! exotérmica! desplaza! el! equilibrio!

hacia!los!reactivos.!!

a) Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia.!!!3.! a)! Las!constantes!varían!sólo!con!la!temperatura,!no!con!el!volumen.!!! b)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!!! c)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!!4.! a)! Falso,!las!constantes!de!equilibrio!no!pueden!tener!valores!negativos.!!! b)! Falso,!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! c)! Verdadero,! la! presión! varía! el! equilibrio! solo! cuando! hay! diferencia! en! el! número! de! moles!

presentes!en!reactivos!y!productos.!!! d)! Falso,! el! valor! de! la! constante! sólo! cambia! con! la! temperatura! y! en! este! caso! la! temperatura!

permanece!constante.!!!5.! a)! Se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! b)! Se!desplaza!hacia!el!lado!en!que!haya!un!menor!número!de!moles!en!estado!gaseoso.!!! c)! Se!desplaza!hacia!los!productos.!!! d)! No!cambia!la!constante!de!equilibrio,!sólo!cambia!la!velocidad!con!que!ocurren!las!reacciones.!.!!!!!!!!!!!

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