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Grado en Química – Primer CursoPrácticas de aula- Tema 1- Química General

Curso Académico 2014-15

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TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA. El LENGUAJE DE LA QUÍMICA.

1. Calcular la composición centesimal del nitrato de potasio (KNO3).

2. ¿Qué sustancia es más rica en nitrógeno, el nitrato de sodio o el nitrato de potasio?

(Del 3 al 7 se resuelven utilizando los datos que sean necesarios de la tabla periódica)3. Utiliza el símbolo apropiado para indicar el número de protones, neutrones y electrones en

a) Un átomo de bario-135. ¿Cuántos neutrones tiene?b) Un ion con dos cargas negativas selenio-80. ¿Cuántos neutrones y electrones tiene?

4. Representa un ion de estaño que contenga el mismo número de electrones que el isótopo cadmio-112.Explica porqué puede haber varias respuestas.

5. El indio tiene dos isótopos naturales y una masa atómica de 114,82 u. Uno de los isótopos tiene unamasa de 112,9043 u. ¿Cuál de los siguientes supuestos isótopos es el segundo 111In, 112In, 114In y 115In?¿Cuál de los dos es el más abundante?

6. El bromo tiene dos isótopos naturales bromo-79 de masa 78,9183 u y abundancia 50,69 %. ¿Cuál es lamasa y la abundancia natural del isótopo bromo-81?

masa de 81Br = 80,92 u

7. ¿Cuál es el número de protones, de neutrones y de electrones en la fórmula unidad de bicarbonatosódico?

42 en los tres casos

8. Suponiendo que toda la masa de un automóvil de 1000,000 kg es de 56Fe, calcula el número de protonesdel mismo.

2,8 x 1029

9. En una muestra típica de magnesio, el 78,99% es magnesio 24 (con una masa atómica 3.983 10-23 g), el10,00% es magnesio 25 (4,149 10-23 g) y el 11,01% magnesio 26 (4,315 10-23g). Calcule la masa molar deuna muestra típica de magnesio.

24,31 g mol-1

10. Calcular la cantidad de moles de urea, OC(NH2)2, en 2,3 105 kg de urea.3,8 106 moles.

11. ¿Qué masa de ácido acético debe pesar para obtener 1,5 mol de CH3COOH?90 g.

12. La composición porcentual de la masa del compuesto difluoruro de tionilo es 18,59% de O, 37,25% deS y 44,16% de F. Calcular su fórmula empírica.

SOF2

13. La combustión de 0,4080 g de un compuesto orgánico formado exclusivamente por carbono,hidrógeno y oxígeno da como productos 0,5948 g de dióxido de carbono y 0,2448 de agua. ¿Cuál es lafórmula empírica del compuesto?

(CH2O)

14. Deducir la fórmula empírica de un compuesto que contiene 40,25% de potasio 3,2 · 1023 átomos decromo y oxígeno, en 100 g de compuesto.

K2CrO4

15. Al quemar 0,739 g de una sustancia orgánica se forman 2,471 g de CO2 y 0,578 g de H2O. A 100 ºC y722 mmHg, un matraz de 325,6 mL de capacidad contiene 0,932 g de sustancia en estado vapor. Hallar lafórmula molecular de dicha sustancia.

C7H8



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16. Cuando se queman 0,236 g de aspirina con oxígeno, se forman 0,519 g de dióxido de carbono y0,0945 g de agua. Deduzca la fórmula empírica de la aspirina.

C9H8O4

17. Indica el estado de oxidación del azufre en cada uno de los siguientes compuestos SO3, HSO4

,S2O8

2, S4O62.

18. Indica el estado de oxidación de los siguientes elementos:

a). Cl en ácido perclóricob). N en ácido nítricoc). P en ácido pirofosforosod). I en oxido de diyodoe). Mn en H2MnO4

f). Cu en CuSO4g). Si en ácido silícicoh). N en monóxido de nitrógenoi). Mn en MnO3

19. Si diluimos un litro de ácido clorhídrico del 37 %, densidad 1,19 g/mL, hasta obtener un ácido al 25%. ¿Qué cantidad de agua deberá añadirse?

571,2 g de agua.

20. La concentración de etanol en diversas bebidas alcohólicas se reconoce por su graduación. Un gradode alcohol corresponde a 1 mL de alcohol por cada 100 mL de vino. Si la densidad del etanol es 0,8 g/mL,¿qué concentración de alcohol expresada en g/L, tiene un vino cuya graduación es del 12%?

96 g etanol/ L de vino.

21. Se disuelven 4,9 g de ácido sulfúrico en agua hasta completar 200 cm3 de disolución. Deducir lamolaridad de dicha disolución.

0,25 moles/L

22. Se mezclan 50 mL de una disolución 2 M de ácido sulfúrico con 200 mL de otra disolución 0,1 M dedicho ácido. Deducir la molaridad de la disolución resultante (suponer volúmenes aditivos).

M = 0,48 mol de H2SO4 / L disolución.

23. Una disolución de HCl concentrado de densidad 1,19 g/ mL contiene 37% de HCl. Calcular:a) su fracción molarb) su molaridad a) XHCl = 0,225 b) 12,06 M

24. Calcule el volumen de HCl(aq) 0,0155 M que debería usarse para preparar 100 mL de una disoluciónde HCl(aq) 5,23 10-4 M.

3.37 mL

25. Ajustar la ecuación y calcular cuánto carbono se necesita para reducir 1,50 kg de As2O3.As2O3 (s) + C (s) As (s) + CO2 (g)

Se necesitan 0,136 kg de carbono.

26. Disponemos de 500 kg de H2S y 500 kg de SO2 y queremos obtener azufre según la reacción:H2S (g) + SO2 (g) H2O (l) + S (s)

Tras ajustar la reacción y suponiendo que el rendimiento de la reacción sea total, determinar:a) cuál es el reactivo limitanteb) la masa del reactivo que quedará en exceso.c) la cantidad de azufre obtenido.

b) 29,4 kg de SO2, c) 705,9 kg de S

27. La reacción de estaño con HNO3 produce SnO2, NO2 y H2O. ¿Cuántos moles de NO2 se obtienen porgramo de SnO2 formado?

0,0265 moles de NO2 se obtienen por gramo de SnO2 formado



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28. El zinc reacciona con H+ dando Zn2+ e hidrógeno; el aluminio reacciona con H+ dando Al3+ ehidrógeno. Si 1g de una mezcla que contiene solamente zinc y aluminio reacciona con H+ liberando 0,040moles de hidrógeno, ¿cuántos gramos de Zn y Al contiene la mezcla original?

0,38 g de Zn y 0,62 de Al

29. La densidad del roble es de 0,72 g cm-3. Suponiendo que el roble tiene la fórmula empírica CH2O,calcule la masa de agua producida cuando un tronco prismático de 12 cm x 14 cm x 25 cm se quemacompletamente a CO2(g) y H2O(l).

1,81 kg.

30. El compuesto XCl2(NH3)2 puede formarse por la reacción de XCl4 con NH3. Si 3.571 g de XCl4reaccionan con un exceso de NH3 para dar 3,180 g de XCl2(NH3)2, ¿cuál es el elemento X?

Pt



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TEMA 2. ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS.

1. La clorofila absorbe luz con energías de 3,056 x 10 J/fotón y 4,414 x 10 J/fotón. ¿Qué colory frecuencia corresponde a estas absorciones?

4,612 x 10(naranja) y 6,662 x 10 (índigo).

2. a) Calcula la longitud de onda de un electrón que se mueve a 1/1000 de la velocidad de la luz. b)Realiza el mismo cálculo para una canica de 5,00 g que se mueve a 1,00 m s1.

a) 2, 43 nm b) 1,33 x 1031 m

3. Un laser de color rojo tiene una potencia de 100 W. ¿Cuántos fotones de luz roja (700 nm)generaría este laser si se mantuviera encendido durante 8,5 s.

Solución: 3·1021 fotones

4. La energía de los niveles de un átomo hidrogenoide siguen la expresión E=-hRZ2/n2. Calcula elsegundo potencial de ionización del He y el tercer potencial de ionización del Li y compáralos conlos valores experimentales que puedes encontrar en www.webelements.com

Solución: He, 5251.1 kJ/mol (5250.5 kJ/mol webelements),Li, 11814.9 kJ/mol (11815.0 kJ/mol webelements)

5. ¿Cuál es la longitud de onda (en nanómetros) de un fotón emitido durante la transición desde elestado ni =5 al estado nf = 2 en el átomo de hidrógeno? ¿A qué serie corresponde la línea espectraloriginada?

434 nm, serie Balmer

6. De los siguientes grupos de valores de números cuánticos, indicar cuáles son posibles y escribir,en su caso, el orbital correspondiente:

a) n=5; l=4; m1=3; ms=2b) n=4; l=3; m1=-1; ms=+1/2

c) n=3; l=3; ml=-2; ms=-1/2d) n=1; l=0; ml=-1; ms=-1/2

7. Las siguientes gráficas muestran las funciones de distribución radial de las densidades deprobabilidad de los orbitales 1s, 2s, 3s 2p, 3p y 3d. Asigna, razonadamente, a qué orbitalcorresponde cada una de ellas.

8. a) Escribe dos configuraciones electrónicas posibles para el átomo de cromo y razona cuál deellas representa mejor su estado fundamental.

b) Haz lo mismo para el oro.

9. ¿Por qué los únicos metales de transición que forman compuestos estables con números deoxidación +1 son el cobre, la plata y el oro?



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10. A continuación se dan dos propiedades atómicas del elemento fósforo. Estima (>, <, ≈) losvalores de estas propiedades con respecto al fósforo para los elementos de la tabla adjunta. Explicabrevemente las respuestas.

11. La siguiente lista contiene de forma desordenada los valores (en kJ/mol) de las primerasenergías de ionización de los átomos de Mg (Z=12), Al (Z=13) y Si (Z=14): 786.5, 737.7 y 577.6.Ordénalos y justifica brevemente tu respuesta.

12. Ordena los siguientes elementos en función de su afinidad electrónica: As, F, Cl, S.

13. ¿Cómo se puede explicar que la afinidad del nitrógeno sea inferior a la del carbono?

14. Explica la variación de la primera energía de ionización de loselementos del tercer periodo que se observa en el diagrama. Indica aqué es debido la tendencia general observada y comenta lasexcepciones. ¿Cómo sería el perfil de la curva para las segundasenergías de ionización de este grupo?

15. Indicar el número de electrones de valencia de cada una de las siguientes especies:Sr, Cl, N, Br, Ne, O2-, Ca2+, H+, C y B.

Elemento Radio atómico 1ª Energía de ionizaciónP 110 pm 1012 kJ/molNSeCl

Period 3 ElementsNa Mg Al Si P S Cl Ar

Ioni

zatio

n en

ergy

/ kJ

mol

-1400

600

800

1000

1200

1400

1600



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TEMA 3. ENLACE QUÍMICO.1. Los sólidos iónicos KBr, KCl y NaCl cristalizan formando estructuras del mismo tipo. ¿En cuál de ellos laenergía de interacción electrostática es mayor? Argumenta tu respuesta a partir de los radios iónicos y utilizavalores tabulados para calcular esta energía para los tres sólidos.

2. El ClCs da nombre a la estructura cristalina que presenta este sólido en condiciones ambiente. Consta dedos subredes cúbicas simples interpenetradas, una para los cationes y otra para los aniones, de forma que lasposiciones de los cationes se encuentran en los centros de los cubos de los aniones. (a) Obtén la expresión delos tres primeros términos de la energía de interacción electrostática de un catión en esta estructura cristalina.(b) Utiliza la distancia experimental entre los iones en este cristal (357 pm) y la constante de Madelung deesta estructura para calcular la energía electrostática de este cristal. (c) A partir de la energía de red calculadacon el modelo de Born-Lande para el CsCl (623 kJ/mol) y el valor obtenido en el apartado anterior, obtén elvalor del parámetro n de la ecuación de Born-Lande.

Solucion: n=10.9

3. (a) Escribe las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos iónicos: fluoruro de aluminio, sulfurode cinc, óxido de litio, bromuro de potasio, N2Mg3.

(b) Cada uno de los siguientes compuestos es una combinación de iones monoatómicos y poliatómicos:Al(OH)3, Sr(NO3)2, Ca(OCl)2, acetato de magnesio. Represéntalos mediante estructuras de Lewis.

4. Asigna las cargas formales a los átomos en las siguientes especies y a continuación selecciona el esqueletoestructural más probable.

a) H2NOH o H2ONHb) SCS o CSSc) SOCl2 u OSCl2 u OCl2S

5. Escribe las estructuras de Lewis para los siguientes iones o moléculas: ClO, CH3CO2H, HCN, XeOF4,H2SO3, I3

-, NO2, SeF4, XeF4, IO2F2

-. (El átomo central está escrito en negrita)

6. La estructura de Lewis de ion fosfato, [PO4]3, es un híbrido de resonancia. ¿Cuál crees que sería laimportancia de la contribución al híbrido de la siguiente estructura? Razona la respuesta.

7. (a) Las energías de formación del H2(g), F2(g), Cl2(g), Br2(g) y I2(g) son, respectivamente, 436.0, 160.0,242.7, 192.5 y 151.0 kJ/mol. Las diatómicas heteronucleares HF(g), HCl(g), HBr(g) y HI(g) tienen,respectivamente estas energías de formación 568.2, 431.9, 364.0 y 298.0 kJ/mol. Pauling propuso laexpresión |χA-χB| = 0.102Δ1/2 para obtener las electronegatividades de los elementos tomando el valor 4.0para el F como referencia. Obtén la electronegatividad de los haluros y el hidrógeno en estas moléculas. (b)Las electronegatividades obtenidas pueden ayudarte para asignar a cada uno de los mapas de potencialelectrostático de la figura uno de los haluros de hidrógeno anteriores. ¿Qué conclusiones se pueden deducirde estos mapas respecto a la reactividad de estas moléculas y la polaridad de los enlaces que forman loshaluros con el hidrógeno?



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8. ¿En cuál de las siguientes moléculas, carbonáto sódico, etanol, propanona, acetato sódico, cabe esperar unenlace carbono-oxígeno más corto? ¿Cuál de ellas presentará un color rojo más intenso en sucorrespondiente mapa de potencial electrostático?

9. Usa la teoría de la repulsión entre pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR) para predecir lasformas geométricas de las siguientes moléculas o iones: OSCl2, SeICl3, PBr3, NO2

, SF6, BF4, PCl5, SiF6

2,XeO2F2? Discute si se trata de moléculas polares o apolares.

10. ¿Cuáles de las siguientes moléculas serán polares? Justifica la respuesta en términos de la geometríamolecular y la polaridad de los enlaces.

a) H2C=CH–CH3 b) NH3 c) SO3 d) CCl4e) CS2 f) SiF4 g) POF3

11. Representa un esquema de la molécula de propeno, CH3CH=CH2. Indica los ángulos de enlace de estamolécula y qué átomos están en el mismo plano. ¿Cómo cambiarían los ángulos de enlace si los átomos de Hse sustituyen por átomos de F?

12. Relaciona cada una de las siguientes moléculas o iones con una de estas hibridaciones: sp, sp2, sp3, sp3d2,sp3d. PF6

, OCS, SiCl4, NO3, AsF5.

13. Indica cuál de las siguientes moléculas o iones es plana, lineal o tiene otra geometría. Propón losesquemas de hibridación para el átomo o átomos centrales.

14. Describe el anión azida N3 mediante sus estructuras resonantes.

Teniendo en cuenta su mapa de potencialelectrostático, ¿cuál será la estructura que máscontribuye al híbrido de resonancia? ¿Qué hibridaciónpresenta el nitrógeno central en esta estructura?

15. El ácido málico es un ácido orgánico común que se encuentra en las manzanas y en otras frutas sinmadurar.Con la ayuda de la estructura que se muestra acontinuación, indica, qué orbitales atómicosintervienen en cada uno de los enlaces de lamolécula y de qué tipo son los enlaces ( o ).

HO

OH

O

OHO

16. Dada la estructura de la molécula de aleno,propón la hibridación de cada uno de los carbonos eindica de qué tipo es cada enlace ( o ) y losorbitales implicados en los mismos.

C C C

H

H

H

H

17. Se ha comprobado el paramagnetismo de la molécula de B2 en estado gaseoso. Explica por qué estaobservación confirma que los orbitales 2p tienen una energía menor que el orbital 2p para el B2.

18. Las longitudes de enlace para O2+, O2, O2

y O2 son 112, 121, 128 y 149 pm, respectivamente. ¿Son

consistentes estas longitudes de enlace con el orden de enlace determinado a partir del diagrama de orbitalesmoleculares?

Grado en Química – Primer CursoPrácticas de aula-Tema 4- Química General


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TEMA 4. FUERZAS INTERMOLECULARES.1. Explica a qué es debida la diferencia en el número de aguas de cristalización que presentan elCoCl2.6H2O y el CaCl2.2H2O. Idem para el La2(SO4)3.9H2O y CuSO4.5H2O.

2. Los puntos de ebullición del HCl, HBr y HI siguen esta secuencia: -85 ºC, -67 ºC y -35 ºC.¿Cómo varían sus respectivos momentos dipolares? ¿Cómo se explica entonces esta secuencia?

3. La energía potencial entre dos moléculas separadas por una distancia de 2.5 Å es de 8 kJ/mol. Sila separación aumenta hasta los 5 Å la energía potencial disminuye hasta 1 kJ/mol. ¿Qué tipo deinteracción existe entre estas dos moléculas? ¿Podrías decir que se encuentran formando parte deuna red cristalina?

4. Di en cuáles de los siguientes compuestos existen enlaces de hidrógeno: fluoruro de hidrógeno,etilamina, peróxido de hidrógeno, etanal, metano, dimetil éter, fosfina, ácido acético, H2SO3.¿Pueden formarse puentes de hidrógeno entre el dimetil éter y el agua?

5. Explica por qué sólo una de las siguientes sustancias es líquida a temperatura ambiente, mientrasque las demás son gaseosas: N2, C4H10, N2O, CH3OH.

6. Describe la importancia de las distintas fuerzas intermoleculares en las siguientes sustancias:HCl, Br2, ICl, HF, CH4.

7. Ordena las siguientes parejas según su punto de ebullición esperado: (a) Ne, He; (b) tetrametilbutano, octano; (c) SO2, CO2.

8. Explica razonadamente la variación de los puntos de ebullición del benceno y algunos derivadosque se muestran a continuación:

9. Explica la diferencia en los puntos de fusión de los dos isómeros del metilnitrofenol que semuestran en la figura.

10. Explica la diferencia en los puntos de fusión y ebullición de los dos isómeros deldiclorobenceno:

Grado en Química – Primer Curso Ejercicios – Tema 5- Química GeneralCurso Académico 2014-15

TEMA 5. LAS PROPIEDADES DE LOS GASES.1. ¿Cuál es la densidad del gas helio a 298 K y 0,987 atm? ¿Por qué podemos decir que el helio es más “ligero”que el aire? 0,16 g/L

2. ¿A qué temperatura tendrá el O2 (g) una densidad de 1,00 g/L, si se almacena a una presión de 745 mmHg?109,25 ºC

3. a) Estima la masa total de la atmósfera sabiendo que el radio de la Tierra es 6370 km y la presión a nivel delmar es 1 atm. b) Calcula cuál es la masa de aire sobre la palma de tu mano.

a) m== 5x1018 kg b) Suponiendo una superficie de la mano de 10 cm x 15 cm; m = 150 kg aprox.

4. Un recipiente cerrado de 2L de capacidad, que contiene 3,5 g de aire a 20ºC, se abre. Sabiendo que la presiónatmosférica es de 740 mmHg y la temperatura exterior de 20ºC, determinar:

a) Si entra o sale aire del recipiente.b) La cantidad que entra o sale.c) La temperatura a la que debería estar el recipiente para que al abrirlo la cantidad de aire en su interior

no se modifique. b) salen 0,04 moles c) 76,82 ºC5. La reacción de los gases H2 y O2 para producir agua líquida se usa en las pilas de combustible de lostransportes espaciales para proveer electricidad. ¿Qué masa de agua se produce en la reacción de 100,0 L deoxígeno almacenados a 25 ºC y 1 atm? 147 g de H2O

6. Las bolsas de aire (air-bags) de los automóviles se inflan al generarse N2 gas por descomposición de la azidade sodio NaN3, según la ecuación (sin ajustar): NaN3 Na + N2 (g)

a) Calcula el volumen de gas producido en la reacción de 30 g de azida de sodio, medido a la presión de unaatmósfera y temperatura de 25 ºC.

b) Si la naturaleza exotérmica de la reacción hiciera elevarse la temperatura a 100 ºC, ¿cuál sería la presiónresultante en el propio volumen de la bolsa? a) 16,9 L b) 1,25 atm

7. Un frasco de 5L de volumen se vacía y se introducen en él 43,78 g de tetróxido de dinitrógeno N2O4 a196ºC, a esta temperatura, este compuesto es un sólido incoloro. La muestra se calienta posteriormente hasta50ºC, tiempo durante el cual el N2O4 se vaporiza y parte de él se disocia para formar el gas marrón NO2.Durante este proceso, la presión aumenta lentamente hasta que se estabiliza en 2,96 atm.

a) Escribir y ajustar la ecuación de la reacción.b) Si el gas en el frasco a 50 ºC fuera solamente N2O4, ¿cuál sería la presión?c) Si todo el gas del frasco se convirtiera en NO2, ¿cuál sería la presión?d) ¿Cuáles son las fracciones molares de N2O4 y NO2 una vez que la presión se estabiliza en 2,96 atm.?

Atkins pág. 159. 4.85. b) 2,52 atm c) 5,04 atm d) 0,71 y 0,29

8. ¿Cuál es la fórmula molecular de un compuesto de formula empírica CH que efunde 1,017 veces máslentamente que el Kr, aunque la temperatura a la que efunde este compuesto sea 1,5 veces superior?

C10H10

9. A 273.15 K y 1 atm de presión un mol de un gas ocupa 20 L. Calcula el factor de compresibilidad, Z, yexplica a qué es debida la desviación de este gas respecto al comportamiento ideal.

10. Un tanque de 10.0 L que contiene 25 moles de O2 está almacenado en una nave a 298.15 K. El gas cumplela ecuación de van der Waals (a = 1.378 L2·atm·mol-2 y b = 3.183 10-2 L·mol-1).

a) Calcular: - la presión del gas real.- la presión y el volumen que tendría el gas si se comportase idealmente.- el factor de compresibilidad.

b) Explicar si la desviación respecto al comportamiento ideal se debe al predominio de las fuerzas atractivaso de las fuerzas repulsivas, y si el gas está en una región de presiones altas o de temperaturas bajas.

a) Preal = 57,84 atm, Pideal = 66,44 atm, Videal = 9,2 L, Factor de compresibilidad = 0,946

Masa molecular media del aire: 28, 96 g/mol

Grado en Química – Primer CursoPrácticas de aula – Tema 6 - Química General


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TEMA 6. LÍQUIDOS Y SÓLIDOS.

1. Se establece un equilibrio entre Br2 (l) y Br2 (g) a 25 ºC. La masa de una muestra de 250 mL devapor es 0,486 g. ¿Cuál es la presión de vapor del bromo a 25ºC, en milímetros de mercurio?

226 mmHg

2. Cuando se establece el equilibrio entre éter dietílico líquido y su vapor a 25 ºC, una muestra devapor tiene una densidad de 0.701 g/L. M(CH3CH2-O-CH2CH3) = 74.12 g/mol.

a. Calcular la presión de vapor del éter dietílico a 25 ºC.

b. Si una muestra de 2.25 g de éter dietílico se introduce en un matraz vacío de 2 L, cuando sealcance el equilibrio, que fracción de la muestra se habrá vaporizado. (Consideramosdespreciable el volumen de la fase líquida).

c. ¿Qué volumen mínimo debería tener el recipiente para que la muestra de 2.25 g de éter seencuentre en su totalidad en estado gaseoso?

a) Pvapor = 0,23 atm; b) 62%; c) 3,23 L

3. Teniendo en cuenta que el punto triple del yodo es 114 ºC y 90 mmHg. ¿Que fases estaránpresentes a

a) 120 ºC y 90 mmHg?b) 100 ºC y 90 mmHg?c) 115 ºC y 80 mmHg? (Se recomienda hacer un dibujo esquemático del diagrama de fases)

4. Los puntos normales de fusión y ebullición del O2 son 218 ºC y –183 ºC respectivamente. Supunto triple está a –219 ºC y 1,14 torr y su punto crítico está a –119 ºC y 49,8 atm.

a) Dibuja el diagrama de fases del O2, indicando el área de cada fase estable.b) Cuando se calienta una muestra de oxígeno sólido a 1 atm, ¿sublima o se funde?c) La densidad del O2 líquido, ¿es mayor que la del O2 sólido?

5. A continuación se muestra una parte del diagrama de fases del fósforo.a) Indica las fases presentes en las zonas señaladas con (?).b) Una muestra de fósforo rojo sólido no puede fundirse por calentamiento directo a la

atmósfera. ¿Por qué?c) ¿Qué cambios de fase tienen lugar cuando la presión sobre la muestra se reduce

desde el punto A al punto B, a temperatura constante?d) De acuerdo con el diagrama, ordena las distintas fases según su densidad. Explica la

respuesta.

Grado en Química – Primer CursoPrácticas de aula – Tema 6 - Química General


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6. a) Utilizando el diagrama de fases del CO2, Supón que tienes una muestra a 100ºC y vasaumentando la temperatura hasta 50 ºC. ¿Qué cambios de fase observarás para cada una de lassiguientes presiones?

i)1,00 atm. ii) 10,0 atm. iii) 100 atm.

b) Un trozo de hielo seco, CO2 (s), de 80 g se coloca en un recipiente de 0,500 L y el recipientese cierra. Si este recipiente se mantiene a 25 ºC, ¿qué estado o estados de la materia deben estarpresentes?

7. Una muestra de 0,240 g de H2O (l) se cierra al vacío en un matraz de 3,20 L. Determina lacantidad de líquido y de gas en el interior del matraz si la temperatura es de:

a) 30 ºC b) 50 ºC c) 70 ºC

Las presiones de vapor del agua a 30, 50 y 70 ºC son, respectivamente: 31,82, 92,50 y 233,7mmHg.

a) Pv=31.82 mmHg, n(gas)= 0.0054 mol, n(liquido)=0.0079; b) y c) n(gas)=0.0133 mol

8. El polonio es el elemento de mayor tamaño del grupo 16 y el único elemento conocido quecristaliza en condiciones ambiente en una red cúbica simple. Teniendo en cuenta que la distanciaentre los átomos de polonio vecinos más próximos en el metal es de 335 pm y que la masa atómicadel polonio es de 209 g/mol contesta a las siguientes cuestiones.

a) ¿Cuál es la densidad del metal polonio?b) Demuestra que el porcentaje ocupado de la celda unidad es de un 52%.

a) 9,2 g/cm3



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TEMA 7. DISOLUCIONES.1. Las sustancias que se disuelven en agua generalmente no se disuelven en benceno. Sin embargo, algunas

sustancias son moderadamente solubles en ambos disolventes. Una de las siguientes sustancias tiene estapropiedad, ¿cuál de ellas puede ser?

2. Dos de las siguientes sustancias son solubles en agua, otras dos parcialmente solubles y otras dosinsolubles. ¿Cuál es cada una de ellas?

CHCl3OH

O

H OH

OOH

Cl HO OHOH

cloroformo ácido benzóico ácido fórmico n-butanol clorobenceno glicerina .

3. Una disolución acuosa de sacarosa, C12H22O11, de 10 % en masa, tiene una densidad de 1,040 g/mL. ¿Cuáles la molaridad, la molalidad y la fracción molar de la sacarosa en esta disolución?

0,3038 M, 0,3246 m, Xsacarosa = 0,005815.

4. ¿Cuántos gramos de iodo, I2, deben disolverse en 725 mL de disulfuro de carbono CS2 (d = 1,261 g/mL),para obtener una disolución 0,236 m?

54,8 g de I2

5. Calcula la fracción molar de un soluto en las siguientes disoluciones acuosas:a) glucosa (C6H12O6), 0,112 M, d =1,006 g / mL,b) etanol del 3,20% en volumen (d = 0,993 g / mL). Densidad del etanol puro, d = 0,789 g/mL.

a) 0,002, b) 0,0101.

6. Un laboratorio dedicado al estudio de los efectos de los productos químicos en el cuerpo humano, haestablecido que no se puede sobrepasar la concentración de 10 ppm (v/v) de HCN en el aire durante 8 hseguidas, si se quieren evitar riesgos para la salud. Sabiendo que la dosis letal de HCN en el aire es de300 mg/Kg. de aire a temperatura ambiente, ¿a cuántos mg de HCN/kg. de aire equivalen las 10 ppm?,¿qué fracción de la dosis letal corresponde a las 10 ppm?

9,3 mg de HCN/Kg aire, 3,1 %

7. Utilizando las curvas de solubilidad que semuestran en la figura, indica qué ocurrecuando una disolución saturada de KNO3 a70ºC se enfría a 20ºC. ¿Ocurre lo mismo en elcaso de disoluciones saturadas de NaNO3 yNaBr? ¿En cuál de estas sales se obtendrá unrendimiento más alto para la recristalización?



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8. En un manual de datos se encuentra que la solubilidad del monóxido de carbono en agua a 0 ºC y 1 atm depresión es 0,0354 mL de CO por mL de H2O. ¿Cuál debería ser la presión del CO(g) sobre la disoluciónpara obtener una concentración 0,0100 M de CO?

6,33 atm

9. Utilizando la gráfica determinaaproximadamente:

c) la molalidad del NH4Cl en una disoluciónacuosa saturada a 40ºC.

d)Una disolución que contiene 20g de K2SO4

en 500g de agua se lleva a unatemperatura de 40ºC. ¿Cómo es ladisolución a esta temperatura, no saturadao sobresaturada?

e) Si la disolución del apartado b) es nosaturada, ¿qué masa en gramos debemosañadir para saturar la disolución? Sioriginalmente esta sobresaturada, ¿quémasa de K2SO4 puede ser recristalizada?

10. Se prepara una disolución con 1 L de agua y 0,2637 g de iodo. Se pone en contacto en un embudo dedecantación con 25 mL de disulfuro de carbono y se espera a que se alcance el equilibrio. En estemomento, en la disolución de disulfuro de carbono se encuentran 0,2405 g de I2.

a) Hallar el coeficiente de distribución del iodo entre el disulfuro de carbono y el agua.

b) Calcular la cantidad de yodo que quedará en el agua después de una segunda extracción con otros 25mL de disulfuro de carbono en equilibrio con la disolución de agua resultante de la primera extracción.Idem después de una tercera extracción con otros 25 mL de disulfuro de carbono. Calcular el rendimientototal después de las tres extracciones.

c) Calcular el rendimiento si la extracción se realizase en una sola etapa con 75 mL de disulfuro decarbono.

a) k= 415,

b) En la segunda extracción se obtienen otros 0,021 g de yodo, en la tercera 0,0018 g de yodo.

Total extraído tras las tres operaciones: 0,2405 + 0,021 + 0,0018 = 0,263 g de I2 (un 99,7 %)

c) 0,2555 g de I2 (un 96,9 %)

Grado en Química – Primer Curso Prácticas de aula - Tema 8- Química General

Curso Académico 2014-15 TEMA 8. PROPIEDADES COLIGATIVAS.

1. ¿Qué masa de urea [CO(NH2)2] debe disolverse en agua para obtener 225 mL de una disolución con una presión osmótica de 0,015 atm. a 25 ºC?

2. Una mezcla liquida de benzaldehido y acetofenona (feniletanona) conteniendo un 20% en peso del primero, se quiere separar por destilación para recuperar el benzaldehido. Calcular: a) La presión de vapor de la mezcla liquida a 90ºC; b) si se disminuye la presión en el destilador hasta alcanzar la presión de vapor de la mezcla a 90ºC, ésta hierve a dicha temperatura. Calcular la composición de la primera gota de vapor condensado que se recoja expresado en % en peso del benzaldehido. Datos: Pvº (benzaldehido, 90ºC) = 48 torr; M (benzaldehido) = 106 g/mol; Pvº (acetofenona, 90ºC) = 13 torr; M (acetofenona) = 120 g/mol.

a) 20,73 Torr, b) xvap = 0,51

3. ¿Cuál es el peso molecular de un compuesto, no electrolito, si 2.01 g del mismo se disuelven en 100 mL de agua a 25ºC y la disolución resultante tiene un punto de ebullición normal de 100.20 ºC? La densidad del agua a 25ºC es 0,997 g/cm3.

51,7 g/mol

4. La nicotinamida es una vitamina soluble en agua, importante en el metabolismo. Una deficiencia de esta vitamina provoca una enfermedad conocida como pelagra. La composición de la nicotinamida (expresada en % en masa) es: 59,02% de C; 4,92% de H; 22,95% de N y 13,11% de O. Si disolvemos 3,88 g de nicotinamida en 30,0 mL de nitrobenceno C6H5NO2 (d = 1,204 g/mL), el punto de congelación del nitrobenceno disminuye desde 5,7 hasta – 1,4 ºC. ¿Cuál es la fórmula molecular de la nicotinamida? Datos: Constante molal del punto de fusión del nitrobenceno Kf = 8,1 ºC·Kgdisovente·(molsoluto)

−1 Masas atómicas: C: 12; H: 1; N: 14; O: 16

5. La presión osmótica, de una disolución acuosa de lactosa, C12H22O11, a 18ºC es de 3.54 atm. La densidad de la disolución es 1.015 g/cm3. Calcular la molaridad y la molalidad de la misma, así como su punto de congelación.

0,148 M, 0,151 m, ∆Tf = −0,281 ºC

6. El sistema propanol-agua presenta, a presión atmosférica, un azeótropo de punto de ebullición mínimo (86,4ºC) para una composición del 71,69% en masa de propanol. Sabiendo que los puntos de ebullición normales del agua y del propanol son 100 y 97,4ºC respectivamente:

a. Dibujar el diagrama temperatura de ebullición de la disolución frente a las composiciones del líquido y del vapor.

b. ¿Podremos separar completamente, mediante destilación fraccionada, los dos componentes de una mezcla propanol- agua de composición 70% en masa de propanol?

c. Si realizamos una destilación fraccionada de una mezcla propanol-agua de composición 50% en masa de propanol, ¿Cuál será el producto que se recoge por cabezas? ¿Qué se obtiene en las colas?

Grado en Química – Primer Curso

Prácticas de aula - Tema 8- Química General Curso Académico 2014-15

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7. Se colocan dos vasos de precipitados en una caja sellada que se encuentra a la temperatura de 25ºC y a la que previamente se le ha practicado el vacío. Un vaso contiene 100 mL de agua en los que se han disuelto 0,5 moles de un soluto no electrolito y no volátil, el otro vaso contiene 100 mL de agua en los que se han disuelto 0,35 moles de glucosa. Una vez alcanzado el equilibrio:

a) ¿En cuál de los vasos aumenta el volumen de la disolución y en cuál disminuye?

b) ¿Cuáles son los volúmenes en los dos vasos una vez alcanzado el equilibrio, asumiendo comportamiento ideal?

c) ¿Cuál es la presión en el interior de la caja una vez alcanzado el equilibrio?

Datos: Presión de vapor del agua a 25ºC: 23,76 mmHg. Masa molecular del agua: 18. Suponer despreciable la cantidad de vapor de agua en el interior de la caja.

b) 117,3 mL y 82,7 mL c) 22,1 mmHg

8. 100 g de una disolución acuosa de acetona, CH3COCH3, se congelan a −1,04 ºC. La disolución se enfría hasta −3,20 ºC. Calcular: a) el % en peso de la disolución inicial; b) el % en peso de la disolución final; c) la cantidad de agua que ha pasado al estado sólido.

a) 3,146 %, b) 9,07 %, c) se solidifican 65,32 g de agua.

9. Calcular la cantidad de acetona (C3H6O) que hay que disolver en 1000g de benceno (C6H6) para que la presión de vapor, a 80ºC, de la disolución resultante sea 1213 mmHg.

Datos: Las presiones de vapor, a 80ºC, del benceno y de la acetona son 760 y 1620 mmHg respectivamente. Masas atómicas: C: 12; O: 16; H: 1

10. Una disolución acuosa 2M de CaC12 es isotónica con una disolución 4.2 M de un compuesto no electrolito. Calcular el grado de disociación aparente de esta sal y la concentración de Cl−.

α = 0,55; [Cl−] = 2,2 M.

Constantes del descenso del punto de fusión y elevación del punto de ebullición del agua:

kf = 1,86 ºC·Kgdisovente·(molsoluto)−1 ke = 0,512 ºC · Kgdisovente·(molsoluto)

−1


Prácticas de aula –Tema 9 - Química General Curso Académico 2014-15

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TEMA 9. PRIMER PRINCIPIO.

1. El agua se expande cuando se congela. ¿Cuánto trabajo realizan 100g de agua cuando se congelan a 0ºC y hacen estallar una cañería de agua que ejerce una presión opuesta de 1070 atm.? Las densidades del agua y del hielo a OºC son 1,00 g·cm−3 y 0,92 g·cm−3, respectivamente.

-943 J.

2. Un gas se confina dentro de un cilindro con un pistón y un calentador eléctrico como se muestra en la figura.

Supongamos que se aplica una corriente eléctrica al calentador, de tal forma que se suministran 100 J de energía y vamos a considerar dos posibles situaciones: 1) Se permite al pistón moverse mientras se suministra la energía; 2) El pistón está fijo de modo que no puede moverse. a) ¿En cuál de los casos el gas adquiere mayor temperatura después de aplicar la energía calorífica? Explicar razonadamente la respuesta. b) ¿Qué podemos decir respecto a los valores q y w del sistema (gas encerrado en el cilindro) en cada uno de los casos? c) ¿Qué podemos decir respecto a los valores relativos de ∆U del sistema en ambos casos?

3. Determinar la temperatura final de una mezcla de: a) 2.00 kg de hielo a 0ºC con 500 g de agua líquida a 60 ºC. b) 500 g de agua líquida a 60ºC con 100 g de hielo a −10 ºC. Datos: ce(hielo)=0.50 cal/(g ºC) y ∆Hº f u s= 79.72 cal/g.

a) 0ºC b) 35.88ºC.

4. Explicar en cuál de las siguientes reacciones la variación de entalpía y la de energía interna son iguales: a) La combustión de eteno (C2H4) gaseoso, quedando el agua en fase gas. b) La formación de amoniaco gas a partir de sus elementos. c) La descomposición CaCO3(s) en CaO(s) y CO2(g).

5. La gasolina, que contiene octano, puede quemarse dando monóxido de carbono si se restringe el aporte de aire. Determinar la entalpía de reacción estándar para la combustión incompleta del octano líquido a monóxido de carbono y agua líquida, a partir de las entalpías de reacción estándar para las combustiones de octano y monóxido de carbono. 2 C8H18 (l) + 25 O2 (g) � 16 (CO2) (g) + 18 H2O (l) ∆Hº = −10 942 kJ 2 CO (g) + O2 (g) � 2 (CO2) (g) ∆Hº = −566,0 kJ

−6414 kJ.

6. Calcular la entalpía estándar para la síntesis de 1 mol de pentano, C5H12 (l), de acuerdo a la siguiente reacción: 5CO(g) + 11H2(g) C5H12(l) + 5H2O(l) sabiendo que las entalpías estándar de formación de CO(g), CO2(g) y H2O(l) valen: -110,5; -393,5 y -285,8 kJ/mol respectivamente y que la entalpía estándar de combustión del pentano líquido, quedando el agua en estado líquido, vale -3509 kJ/mol.


Prácticas de aula –Tema 9 - Química General Curso Académico 2014-15

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7. La siguiente reacción es muy utilizada como fuente comercial de gas hidrógeno: CH4 (g) + 1/2 O2 (g) � CO (g) + 2 H2 (g) ∆Hº = ? kJ Calcular ∆Hº para esta reacción utilizando los datos siguientes: CH4 (g) + 2 O2 (g) � CO2 (g) + 2 H2O (g) ∆Hº = −802 kJ CH4 (g) + CO2 (g) � 2 CO (g) + 2 H2 (g) ∆Hº = + 247 kJ CH4 (g) + H2O (g) � CO (g) + 3 H2 (g) ∆Hº = + 206 kJ ∆Hº = −35,8kJ

8. En el metabolismo de la glucosa (C6H12O6) se obtienen CO2(g) y H2O(l) como productos. El calor liberado se transforma en trabajo útil con un rendimiento del 70%. Calcular la masa de glucosa metabolizada por una persona de 58,0 kg que sube una montaña de 1450 m de altitud. Suponer que el trabajo realizado al subir es aproximadamente 4 veces el necesario para elevar 58,0 kg a 1450m de altura. Datos: ∆Hfº (C6H12O6) = - 1273,3 kJ/mol ; ∆Hfº [CO2(g)] = - 393,5 kJ/mol ∆Hfº [H2O(l)] = - 285,8 kJ/mol ; M(C6H12O6) = 180

9. Calcular la entalpía de red del cloruro de calcio, CaCl2. Datos necesarios: 1ª energía de ionización del calcio 590 kJ · mol−1; 2ª energía de ionización del calcio 1145 kJ · mol−1; afinidad electrónica del cloro 349 kJ · mol−1; ∆Hºsublimación(Ca) = 178,2 kJ · mol−1. (Los demás datos termodinámicos necesarios están tabulados en los apéndices finales de cualquier libro de texto o en el campus virtual).

−2255 kJ mol−1.

10. Calcular la entalpía estándar de la reacción en la que 1,00 mol de CH4 reacciona con F2 para formar CH2F2 y FH. (Tanto los reactivos como los productos están en estado gaseoso).

−958 kJ ・ mol-1

Grado en Química – Primer Curso Prácticas de aula – Tema 10- Química General


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TEMA 10. SEGUNDO Y TERCER PRINCIPIO.

1. La temperatura de 5,5 g de acero inoxidable se incrementa a presión constante desde 20ºC a 100ºC. ¿Cuál es el cambio de entropía del acero inoxidable? Capacidad calorífica a presión constante 0,51 J ·K−1· g−1.

∆S = 0,68 J · K−1

2. Utilizando los datos de las tablas de propiedades termodinámicas, hallar la variación de entropía en condiciones estándar que corresponde a las reacciones:

a) N2 (g) + 3 H2 (g) � 2 NH3 (g) b) C (grafito) + H2O (l) � CO (g) + H2 (g)

a) −198,7 ; b) 252,7 J/K

3. Con los datos que se muestran, indicar en que condiciones de temperatura se puede esperar que se produzcan espontáneamente, en condiciones estándar, cada una de las siguientes reacciones, o si no es posible predecirlo.

a) N2 (g) + 3 H2 (g) � 2 NH3 (g) ∆Hº = −92,22 kJ. b) 2 C (grafito) + 2 H2 (g) � C2H4 (g) ∆Hº = 52,26 kJ. c) PCl3 (g) +Cl2 (g) � PCl5 (g) ∆Hº = −87,9 kJ. d) CO2 (g) + H2 (g) � CO (g) + H2O (g) ∆Hº = 41,2 kJ. e) NH2CO2NH4 (s) � 2 NH3 (g) + CO2 (g) ∆Hº = 159,2 kJ. f) H2O (g) + 1/2 O2 (g)� H2O2 (g) ∆Hº = 41,2 kJ.

4. Sabiendo que para la vaporización del agua en condiciones estándar ∆Hº = 44,275 kJ/mol y ∆Sº = 118,7J/mol K, y suponiendo que ambas funciones sean independientes de la temperatura, determinar la espontaneidad o no de dicho proceso, en condiciones estándar, a las temperaturas 0ºC, 100ºC y 227 ºC.

∆Gº = 11870 J/mol a 0ºC; ∆Gº = 0 J/mol a 100ºC ; ∆Gº = −15075 J/mol a 227 ºC.

5. Determinar ∆Sº ∆Hº y ∆Gº para la siguiente reacción: N2H4 (g) + 2 OF2 (g) � N2F4 (g) + 2 H2O (g)

a) En condiciones estándar, ¿en qué sentido se producirá la reacción? b) ¿Esta favorecida a altas o a bajas temperaturas?

Datos: Sº [N2F4 (g)]= 301,2 J/Kmol, energías medias de enlace F−O = 222 kJ/mol, F−N = 301 kJ/mol, N−H =389 kJ/mol, O−H = 464 kJ/mol.

6. La siguiente tabla muestra ∆Hº y ∆Gº de formación de los tres alquenos isómeros que tienen de fórmula C4H8:

Compuesto ∆Hfº (kJ/mol) ∆Gfº (kJ /mol)

2-metilpropeno −16,90 +58,07

cis-2-buteno −6,99 +65,86

trans-2-buteno −11,17 +62,97



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a) Calcular ∆Sº, ∆Hº y ∆Gº para las tres reacciones que interconvierten cada par de compuestos. b) En condiciones estándar, ¿cuál de los isómeros es termodinámicamente más estable? c) Clasificar los isómeros en orden creciente de entropía molar estándar.

7. El calentamiento de los ácidos carboxílicos orgánicos puede conducir a la descarboxilación (pérdida de CO2). Por ejemplo C6H5COOH (s) � CO2 (g) + C6H6 (l).

Suponiendo que tanto la entropía como la entalpía sean independientes de la temperatura, determinar la temperatura a la cual se torna espontánea, en condiciones estándar, la descarboxilación de: a) ácido fórmico, HCOOH (l). b) ácido acético, CH3COOH (l). c) ácido benzoico, C6H5COOH (s). d) ¿Cuál es la fuerza impulsora de estas reacciones, el cambio de entalpía o el cambio de entropía? Datos para el HCOOH (l): ∆Hºf = −424,72 kJ/mol, Sº = 128,95 J/K mol. (Buscar el resto de los datos necesarios en las tablas)

a) T > 144,9 K, b) T > 67,4 K, c) 185 K. 8. Predecir si la entropía aumenta, disminuye o si el resultado es incierto en las siguientes reacciones que se producen a presión y temperatura constantes y conversión completa de reactivos en productos:

a) CaCO3 (s) � CaO (s) + CO2 (g) b) C (grafito) + O2 (g) � CO2 (g) c) HCl (g) + NH3 (g) �NH4Cl (s) a) ∆S > 0; b) la variación será muy pequeña, no se puede predecir, c) ∆S < 0.

9. Discutir la espontaneidad de las siguientes reacciones:

a. H2(g) 2H(g) ∆Hº = +436,0 kJ b. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ∆Hº = −197,8 kJ c. N2H4(g) N2(g) + 2H2(g) ∆Hº = −95,4 kJ

d. N2(g) + 3Cl2(g) 2NCl3(g) ∆Hº = +230,0 kJ

10. Una muestra de gas ideal a 412K ocupa inicialmente 12,62L a 0,6789 atm. Se deja que el gas se expanda hasta 19,44L por dos vías: a) expansión isotérmica reversible y b) expansión isotérmica libre irreversible. Calcular para ambas vías: ∆Ssistema, ∆Stotal y ∆Sentorno

Dato: R = 0,082 atm L/ K mol = 8,314 J/K mol



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TEMA 11. EQUILIBRIO QUÍMICO.

1. El hierro metálico y el vapor de agua [H2O (g)] reaccionan obteniéndose Fe3O4 (s) y H2 (g). Escribir las expresiones para las constantes Kc y Kp. ¿Cuál es la relación entre ellas para esta reacción reversible? Kc = Kp

2. ¿Cuál es la expresión de la constante de equilibrio termodinámica para las siguientes reacciones? Donde sea adecuado relaciona esta constante con Kc o Kp.

a) Si (s) + Cl2 (g) ⇌ SiCl4 (g)

b) Cl2 (g) + H2O (l) ⇌ HOCl (aq) + H+ (aq) + Cl− (aq) a) Keq = Kp = PSiCl4/ (PCl2)

2 b) Keq = [HOCl] [H+] [Cl−]/ PCl2

3. Para una de las siguientes reacciones Keq = Kp = Kc. Identifica esta reacción e indica la relación que existe entre las constantes para las otras dos.

a) 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g)

b) HI (g) ⇌ ½ H2 (g) + ½ I2 (g)

c) NH4HCO3 (s) ⇌ NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (l) a) Keq = Kp = Kc (RT)−1; b) Keq = Kp = Kc ; c) Keq = Kp = Kc (RT)2.

4. a) Utilizando los datos termodinámicos a 298 K, decidir si la siguiente reacción es espontánea en condiciones estándar.

N2O4 (g) � 2 NO2 (g) b) Si una mezcla gaseosa de N2O4 y NO2, cada uno de ellos a presión de 0,5 bar, se introduce en un recipiente previamente evacuado, ¿cuál de los dos gases se convertirá espontáneamente en el otro a 298,15 K? 5. La variación de la energía de Gibbs estándar para la reacción

CH3CO2H (aq) + H2O (l) ⇌ CH3CO2− (aq) + H3O

+ (aq) es de 27,07 kJ/mol a 298 K. Utilizando esta magnitud termodinámica, determinar en qué sentido es espontánea la reacción cuando las concentraciones de CH3CO2H (aq), CH3CO2

− (aq) y H3O+ (aq) son

0.10 M, 1,0 x 10−3 M y 1,0 x 10−3M, respectivamente. ∆G = −1,46 kJ, la reacción es espontánea en sentido directo.

6. Se encierran en un recipiente de 1,41 L, CO, H2O e H2 en cantidades de un gramo de cada uno y se deja que alcancen el equilibrio a 600K. ¿Cuántos gramos de CO2 habrá en la mezcla en equilibrio?

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Kc = 23,2 Masas atómicas: C : 12; O : 16; H : 1 7. El hidrógeno sulfuro de amonio, NH4HS (s), es inestable y se descompone a temperatura ambiente:

NH4HS (s) ⇌ NH3 (g) + H2S (g) Kp (atm2) = 0,108 a 25 ºC Se introduce una muestra de NH4HS (s), en un recipiente en el que se ha hecho el vacío, a 25 ºC. a) ¿Cual es la presión total del gas en el equilibrio? b) En las condiciones del apartado anterior, se añade suficiente NH3 (g) al recipiente de manera que la presión parcial de NH3 (g) cuando se restablece el equilibrio es de 0,500 atm, ¿cuál será la presión total del gas cuando se restablece el equilibrio? c) ¿Cuál sería la cantidad mínima de NH4HS (s) que se debería introducir en un recipiente vacío de 10L para que se alcance el equilibrio mencionado en el apartado a) a 25 ºC?



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8. Para la reacción 2CH4(g) ↔ C2H2(g) + 3H2(g) Kc = 0,154 a 2000K Si tenemos dicha reacción, a 2000K, en un recipiente de 1L que contiene 0,10 moles de CH4(g) y 0,10 moles de H2(g) en equilibrio:

a. ¿Cuál es la fracción molar de C2H2(g)? b. ¿Cuándo está favorecida la conversión de CH4 a C2H2 a bajas o a elevadas presiones?

Si la mezcla en equilibrio a 2000K se traslada del matraz de 1L a otro de 2L, ¿aumentará o disminuirá la cantidad de C2H2(g) una vez reestablecido el equilibrio?

9. Para la reacción PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) a 250ºC Kc = 0,56. Si tenemos la mezcla de reacción en un recipiente de 0,5 L a 250 ºC,y en un instante determinado hacemos un análisis, encontramos 1,50 moles de PCl3, 3,00 moles de PCl5 y 0,50 moles de Cl2.

a) ¿La reacción se encuentra en equilibrio en ese instante? b) Si no es así, ¿en qué sentido va a evolucionar la reacción? c) ¿Cuál será la composición de la mezcla de reacción una vez alcanzado el equilibrio?

10. Para la reacción:

CO (g) + 3 H2 (g) ⇌ CH4 (g) + H2O (g) Kp = 2,15 x 1011 a 200 ºC Kp = 4,56 x 108 a 260 ºC

Determinar ∆Hº utilizando la ecuación de Van’t Hoff y los datos de las tablas de constantes termodinámicas. Comparando los resultados, comentar si es acertada la suposición de que ∆Hº es prácticamente independiente de la temperatura en este caso.

Grado en Química – Primer Curso Prácticas de aula- Tema 12- Química General


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TEMA 12. CINÉTICA QUÍMICA.

1. La descomposición de A sigue una cinética de primer orden con una constante de velocidad de 2,5 x 10−4 s−1. Si inicialmente la concentración de A es 2,0 M,

a) ¿cuál es la concentración de A para un tiempo de 200 segundos?

b) Calcular el porcentaje de descomposición de A en los primeros 60 segundos.

a) 1,90 M. b) 1,5 %.

2. La reacción de descomposición del acetaldehído en metano y monóxido de carbono: CH3CHO(g) → CH4(g) + CO(g) se puede seguir midiendo la variación que experimenta con el tiempo, la presión de la mezcla de reacción a volumen constante.

Para esta reacción a 518ºC se obtuvieron los siguientes datos: Tiempo (s) Presión(mm Hg) 0 363 105 437 352 557

Teniendo en cuenta que la ecuación de velocidad de esta reacción es del tipo v = k [CH3CHO]n Determinar: a) El orden de la reacción.

b) La constante de velocidad. c) La concentración de metano al cabo de 300s.

3. Para la reacción A Productos se sabe que en 30 min se descompone el 50% de A. Determinar el tiempo necesario para que se descomponga el 75% de A, si la reacción es de:

a. Primer orden b. Orden cero

4. El ácido acetilacético, CH3COCH2COOH, se descompone en disolución ácida obteniéndose acetona y CO2.

CH3COCH2COOH (aq) � CH3COCH3 (aq) + CO2 (g)

Esta descomposición de primer orden tiene una vida media de 144 min,

a) ¿Cuánto tiempo será necesario para que se descomponga el 65% de una muestra de ácido acetilacético?

b) ¿Cuántos litros de CO2 (g), medidos a 24,5 ºC y 784 Torr, se producen cuando una muestra de 10 g de ácido acetilacético se descompone durante 575 min? (Despreciar la solubilidad del CO2 en agua).

a) 218 min. b) 2,2 L de CO2.

5. Los datos que se dan a continuación se obtuvieron de tres experimentos distintos para la reacción A � productos.

[A0] = 1,00M, t1/2 = 50 min.

[A0] = 2,00M, t1/2 = 25 min.

[A0] = 0,50M, t1/2 = 100 min.

Escribir la ecuación de velocidad e indicar el valor de k. a) v = k [A]2. k = 0,02 L mol−1min−1.



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6. Los datos cinéticos para la reacción A + B � Productos, son los siguientes:

Experimento [A], M [B], M Velocidad inicial, M/min-1

1 0,212 0,102 3,60 x 10−5

2 0,212 0,204 1,45 x 10−4

3 0,460 0,204 2,14 x 10−4

Calcular el orden de reacción de cada reactivo, el orden de reacción total y la ecuación de velocidad.

v = k [A] 1/2 [B]2, orden total 5/2. k = 7,5 x 10−3 Μ−3/2 min−1.

7. Se ha estudiado la velocidad de la reacción: 2CO(g) CO2(g) + C(s), a 25ºC, inyectando CO(g) en la vasija de reacción y midiendo la presión total a volumen constante, encontrándose los siguientes resultados:

Ptotal (torr) Tiempo (s) 250 0 238 398 224 1002 210 1801

Determinar la cinética que presenta dicha reacción, el valor de la constante de velocidad, así como la presión al cabo de 3000 s.

8. A 65ºC la vida media de la descomposición de primer orden del N2O5 (g) es 2,38 min.

N2O5(g) 2NO2(g) + 1/2O2(g)

Si se introducen 1,00g de N2O5 en un matraz de 15 L a 65ºC, en el que se ha hecho previamente el vacío,

a. ¿Cuál es la presión parcial inicial del N2O5(g), expresada en mm Hg? b. ¿Cuál es la presión parcial del N2O5(g), expresada en mm Hg, cuando han transcurrido 2,38 min? c. ¿Cuál es la presión total expresada en mm Hg, después de 2,38 min?

Masas atómicas: N : 14; O : 16

9. Dado el siguiente perfil de reacción, contestar las siguientes preguntas:

a) Escribir la reacción global y las reacciones elementales del mecanismo. b) ¿Cuántos intermedios hay en la reacción? c) ¿Cuantos estados de transición hay? d) ¿Cuál es el reactivo en la etapa limitante de la velocidad? e) ¿Cómo es cada una de las etapas de la velocidad de reacción, endotérmica o exotérmica? f) ¿Cómo es la reacción global, endotérmica o exotérmica?



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10. Para la reacción 2 NO2 (g) + F2 (g) � 2 NO2F (g) La ecuación de velocidades: v = k [F2] [NO2] Demostrar que el mecanismo que se sugiere es compatible con la reacción.

Equilibrio rápido: NO2 (g) + F2 (g) ⇌ NO2F2 (g)

Lenta: NO2F2 (g) � NO2F (g) + F (g)

Rápida: NO2 (g) + F (g) � NO2F (g)

11. La ecuación de velocidad observada par la reacción 2 NO + Cl2 � 2 NOCl es v = k [NO]2[Cl2]. Proponer un mecanismo de dos etapas para esta reacción consistente en una primera etapa rápida y reversible seguida de una segunda etapa lenta.



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TEMA 13. EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE.

1. Para cada una de las siguientes reacciones, identificar los ácidos y bases implicados en las reacciones directa e inversa:

a) HOBr + H2O ⇌ OBr− + H3O+

b) HSO4− + H2O ⇌ SO4

2− + H3O+

c) HS− + H2O ⇌ H2S + HO−

d) C6H5NH3+ + HO− ⇌ C6H5NH2 + H2O

e) HSO4− + NH3 ⇌ SO4

2− + NH4+

f) CH3CH2CO2− + HCl ⇌ CH3-CH2-CO2H + Cl−

2. El ácido acetilsalicílico, HC9H7O4, es el componente activo de la aspirina. Causa el malestar de estómago que algunas personas sienten cuando toman aspirina. Dos tabletas de aspirina extrafuerte, con 500 mg de ácido acetilsalicílico cada una, se disuelven en 325 mL de agua.

¿Cuál es el pH de la disolución?

HC9H7O4 + H2O ⇌ C9H7O4− + H3O

+

Ka = 3,3 x 10−4

O

O

Ac. acetilsalicílico

O OH

2,66

3. La piperidina es una base que se encuentra en cantidades pequeñas en la pimienta negra.

¿Cuál es el pH de una disolución que contiene 114 mg de piperidina en 315 mL de disolución?

C5H11N + H2O ⇌ C5H11NH+ + HO−

Kb = 1,6 x 10−3

NH

Piperidina

11,28

4. Calcular el grado de disociación del ácido acético a las concentraciones 0,010 M, 0,0010M y 0,00010 M. Ka = 1,8 x 10−5 4,2 %, 13 % y 34 %

5. Calcular las concentraciones de los iones H3O+, H2PO4

−, HPO42− y PO4

3− en una disolución de H3PO4 0,05M. Las constantes de disociación sucesivas del ácido fosfórico son: K1 = 7,5 x 10−3 K2 = 6,2 x 10−8 y K3 = 2,2 x 10−13. [H3O

+] = 0,016 M, [H2PO4−] = 0,016 Μ, [HPO4

2−] = 6,2 x 10−8 M y [PO43−] = 8,5 x 10−19

6. Se dispone de 250,0 mL de HC3H5O2 0,100M (ácido propiónico, Ka = 1,35x10-5) y se desea ajustar su pH añadiendo una disolución adecuada.

¿Qué volumen habría que añadir de a) HCl 1,00M para disminuir el pH hasta 1,00; b) NaC3H5O2 1,00Mpara aumentar el pH hasta 4,00; c) agua para aumentar el pH en 0,15 unidades.



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7.- El ácido oxálico es un ácido diprótico que se encuentra en las hojas de algunas plantas.

HOOC−COOH + H2O ⇌ HOOC−COO− + H3O+

HOOC−COO− + H2O ⇌ −OOC−COO− + H3O+

Una disolución acuosa de ácido oxálico 1,05 M tiene un pH = 0,67. La concentración de ion oxalato libre en esta disolución es [C2O4

2−] = 5,3 x 10−5 M. Calcular los valores de Ka1 y Ka2 para el ácido oxálico. Ka1 = 5,3 x 10−2, Ka2 = 5,3 x 10−5

8.- ¿Que concentración de ion formiato [HCO2−] debe estar presente en una disolución 0,366 M de

ácido fórmico, HCOOH, para generar una disolución reguladora con pH = 4,06?

HCOOH + H2O ⇌ HCOO− + H3O+ Ka = 1,8 x 10−4

[HCO2−] = 0,76 M.

9.- Calcular el pH de una disolución reguladora:

a) 0,012 M de ácido benzoico, HC7H5O2 (Ka = 6,3 x 10−5) y 0,033 M de NaC7H5O2.

b) 0,408 M de NH3 y 0,153M de NH4Cl. (Kb = 1,8 x 10−5)

a) pH = 4,64. b) pH = 9,68

10.- Se desea preparar una disolución reguladora con pH = 9,45.

a) ¿Cuantos gramos de (NH4)2SO4 se deberán añadir a 425 mL de NH3 0,258 M para conseguirlo? Suponer que el volumen de la disolución permanece constante. (Kb = 1,8 x 10−5). b) ¿Qué componente de la disolución reguladora y en qué masa debe añadirse a 0,100 L de la disolución del apartado a) para que su pH cambie a 9,30? Suponer que el volumen de la disolución permanece constante. c) Si se añaden 0,55 mL de HCl 12 M a 0,100L de la disolución del apartado a), ¿cuál será el pH de la disolución resultante? a) 4,6 g. de (NH4)2SO4. b) 0,4 g de (NH4)2SO4. c) 9,2.

11. Calcular el pH resultante de mezclar: a) 20mL de NaOH 0,1M con 30mL de HCl 0,1M b) 20mL de NaOH 0,1M con 20mL de HAc 0,1M c) 10mL de NaOH 0,1M con 20mL de HAc 0,1M d) 20mL de NaOH 0,1M con 20mL de HCl 0,1M Ka(HAc) = 1,8x10-5

12. Las tres reacciones siguientes son del tipo ácido-base de acuerdo con la teoría de Lewis. Escribir las estructuras de Lewis e identificar el ácido y la base en cada reacción.

a) B(OH)3 + OH− (aq) � [B(OH)4] −

b) N2H4 + H3O+ � N2H5

+ + H2O c) O(C2H5)2 + BF3 � (C2H5)2OBF3

d) CH3NH2 + H3O+ � CH3NH3

+ + H2O



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TEMA 14. EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Y COMPLEJACIÓN.

1. a) La solubilidad en disolución acuosa del fosfato de litio a 18 ºC es de 0,034 g de Li3PO4 /100 mL de disolución. ¿Cuál es la Ksp del Li3PO4 a 18 ºC? Ksp = 1,9 x 10−9

b) Si mezclamos 40 mL de NH3 1,5 M con 10 mL de CaCl2 0,1 M, ¿Precipitará Ca(OH)2?

Kps (Ca(OH)2) = 1,3x10-6 Kb(NH3) = 1,8x10-5

c) Para el equilibrio: Al(OH)3 (s) ⇌ Al3+ (aq) + 3HO− (aq) Ksp = 1,3 x 10−33 ¿Cuál es el pH mínimo al que precipita el Al(OH)3 (s) en una disolución con [Al3+] = 0,075 M? pH = 3,4

2. ¿Se producirá una precipitación en los siguientes casos? a) Se añade 0,10 mg de NaCl a 1,0L de AgNO3 (aq) 0,10 M. b) Se añade una gota (0,05 mL) de KBr 0,01 M a 250 mL de una disolución saturada de AgCl c) Se añade una gota (0,05 mL) de NaOH (aq) 0,0150 M a 3 L de una disolución que tiene 2 mg de Mg2+ por litro. Datos: Ksp (AgCl)= 1,8 x 10−10 Ksp (AgBr)= 5 x 10−13 Ksp (Mg(OH)2)= 1,8 x 10−11 a) Si. b) Si. c) No.

3. Determinar si es posible disolver 1,5 g de ácido oxálico (H2C2O4) en 0,200 L de CaCl2 0,150 M sin que se forme CaC2O4 (s). Constantes del ácido oxálico: Ka1 = 5,2 x 10−2, Ka2 = 5,4 x 10−5 Constante del producto de solubilidad del oxalato cálcico Ksp = 1,3 x 10−9. No, precipita CaC2O4 (s).

4. Establecer la relación existente entre la constante del producto de solubilidad y la solubilidad de los siguientes compuestos: CaCO3 ; CaF2 ; Ca3(PO4)2.

5. Se prepara una disolución saturada de palmitato de magnesio Mg(C16H31O2)2 a 50ºC. ¿Qué cantidad de palmitato de magnesio precipitará en 965ml de esa disolución cuando se enfría a 25ºC? La constante del producto de solubilidad del palmitato de magnesio vale 4,8x10-12 a 50ºC y 3,3x10-12 a 25ºC.

6. Calcular la solubilidad del: a) Hidróxido de hierro (III) a pH = 3,0 b) Hidróxido de hierro (II) a pH = 8,0

Datos. Kps(Fe(OH)3) = 2,0x10-39 Kps(Fe(OH)2) = 1,6x10-14

7. Un químico intenta separar iones bario de iones plomo, utilizando el ion sulfato como agente precipitante. a) ¿Qué concentración de iones sulfato se necesita para que empiece a precipitar cada uno de los iones, si partimos de una disolución que es 0,01M en Ba2+ y 0,01M en Pb2+? b) ¿Cuál es la concentración de iones bario cuando empieza a precipitar el sulfato de plomo?

c) ¿Cuál es la concentración de iones plomo cuando empieza a precipitar el sulfato de bario? d) ¿Cuál es el porcentaje de iones Pb2+ que permanece en disolución cuando empieza a precipitar el BaSO4?

Datos. Kps(BaSO4) = 1,1x10-10 Kps(PbSO4) = 1,6x10-8



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8. A una disolución que contiene Pb2+ con una concentración 0,065 M, se le añade lentamente NaCl hasta que la concentración de Cl− sea igual a 0,100 M. ¿Qué porcentaje de Pb2+ permanecerá en disolución, después de la precipitación del PbCl2(s)? ¿Qué valor debería alcanzar la concentración de Cl− para que permanezca en disolución tan sólo el 1% del Pb2+ que había inicialmente? Dato: KPS(PbCl2) = 1,6 x 10-5

9. En un recipiente de un litro se introducen N2 e H2, se eleva la temperatura a 400ºC y una vez alcanzado el equilibrio las cantidades de nitrógeno e hidrógeno son respectivamente: 8,4 y 0,4 g. El NH3 formado se disuelve en un litro de una disolución acuosa que contiene 0,8 moles de NH4Cl. A la disolución resultante se le añade 10-5 moles de FeCl3 sin que varíe el volumen. Calcular: a) La concentración de amoníaco en la mezcla gaseosa una vez alcanzado el equilibrio. b) El pH de la disolución antes de añadir FeCl3. c) Determinar si precipitará Fe(OH)3.

Para la reacción: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Kp (400ºC) = 1,667x10-4 Kb(NH3) = 1,8x10-5 Kps(Fe(OH)3) = 2,5x10-39 Masas atómicas N : 14 ; H : 1

10. En una disolución 0,0500M en [Cu(CN)4]3− y 0,80 M en CN− (aq), se ha encontrado que la

concentración de Cu+ es 6,1 x 10-32 M. Calcular Kf.

Cu+ (aq) + 4 CN− (aq) ⇌ [Cu(CN)4]3− (aq)

2 x 1030

Grado en Química – Primer Curso Prácticas de aula - Tema 15 - Química General


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TEMA 15. CÉLULAS GALVÁNICAS Y EQUILIBRIO REDOX.

Para realizar algunos de estos ejercicios es necesa rio consultar la tabla de potenciales estándar de

electrodo (reducción) a 25 ºC.

1. En medio ácido los estannitos SnO22− son oxidados a estannatos SnO3

2− por medio de los iones permanganato que son reducidos a manganeso (II) Ajustar la reacción en forma iónica.

2. Ajustar la ecuación entre los iones clorato y cromo (III) en medio alcalino, sabiendo que los principales productos de reacción son cromato, CrO4

2− y cloruro, Cl−.

3. Determinar Eºcel para la reacción redox en la que una disolución de permanganato acuoso oxida Fe2+ (aq) a Fe3+ (aq) en medio ácido. 0,74 V

4. Predecir si los siguientes metales se disolverán en el ácido indicado? En caso de tener lugar la reacción escribir las ecuaciones iónicas netas de la misma. (Suponer que tanto los reactivos como los productos están en sus estados estándar). a) Ag en HNO3 (aq); b) Zn en HI (aq); c) Au en HNO3 (aq).

a) 3 Ag (s) + NO3− (aq) + 4 H+ (aq) � 3Ag+

(aq) + NO (g) + 2 H2O (aq). Eºcel = 0,156 V b) 3 Zn (s) + 2 H+ (aq) � Zn2+

(aq) + H2 (g) Eºcel = 0,763 V. c) Au (s) no reacciona con el HNO3 (aq) 1 M.

5. La reacción que ocurre en una pila de níquel-cadmio es: Cd (s) + 2Ni(OH)3 (s) � Cd(OH)2 (s) + 2Ni(OH)2 (s) y la Ecel de la pila cuando está completamente cargada es 1,25V. ¿Cuál es la energía libre de reacción?

−241 kJ · mol−1.

6. Determinar el potencial estándar del par redox Ce4+/Ce teniendo en cuenta los siguientes datos:

Ce3+(aq) + 3e- � Ce (s) Eº = −2,48 V

Ce4+(aq) + e- � Ce3+(aq) Eº = 1,61V

7. Calcular el potencial de la pila de concentración.

Ag(s)∣ Ag+ (aq, 0,001M)∥ Ag+(aq, 0,010M)∣Ag (s) E = +0,059V

8. Calcular el pH de una disolución en la que se halla sumergido un electrodo de hidrógeno a la presión de 1 atm. sabiendo que si se forma con dicho electrodo y el estándar de Cu2+/Cu(s) una pila, su potencial a 25ºC es 0,8138 V.

pH = 8,0.

9. La reacción global que se produce en una celda voltaica, que opera a 25ºC es: 2Ag+(ac) + Cu(s) 2Ag(s) + Cu2+(ac) Determinar el potencial de la celda:

a. En condiciones estándar. b. Cuando [Ag+] = 0,10M y [Cu2+] = 2,00M

Eº(Cu2+/Cu) = +0,340V Eº(Ag+/Ag) = +0,800V

Grado en Química – Primer Curso Prácticas de aula - Tema 15 - Química General


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10. Calcular el pH de una disolución en la que se encuentra sumergido un electrodo de hidrógeno a la presión parcial de hidrógeno de 1 atm., sabiendo que si se forma con dicho electrodo y el estándar de Zn2+/Zn una celda voltaica, su potencial, a 25ºC, es de 0,51V. ¿Qué electrodo es el cátodo de la celda? Describe la celda de forma esquemática.

Eº(Zn2+/Zn) = -0,763V

11. Se construye una celda electroquímica combinando un electrodo de níquel sumergido en una disolución acuosa de NiCl2 y un electrodo de cobalto en una disolución acuosa de CoCl2 a 25ºC. Indicar las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo y la reacción neta de la celda, esquematizar el diagrama de la misma, calcular así mismo el potencial de la celda y la constante de equilibrio de la reacción neta a 25ºC: a. En condiciones estándar. b. Con disoluciones acuosas de NiCl2 y de CoCl2 de concentraciones 10-3 M y 0,5 M respectivamente. c. ¿Qué relación existe entre las constantes de equilibrio encontradas en los apartados a) y b)? Constante de Faraday F = 96500 J·V-1·mol-1 R = 8,314 J/(K mol).

Eº(Ni2+/Ni) = - 0,23V Eº(Co2+/Co) = - 0,28V

12. Después de 5,5 h se depositan en el cátodo de una celda electrolítica 12,3 g de Cu. ¿Cuál es la intensidad de la corriente utilizada? 1,89A.

Grado en Química – Primer CursoTutorías grupales I- Química General


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TUTORÍAS GRUPALES I (1 y 3 de octubre de 2014).

1. Sabiendo que la función trabajo del litio es 2,93 eV/átomo, calcular la velocidad de un electróndesprendido del litio por un fotón de frecuencia = 1016 s. b) ¿Cuál es la máxima longitud de onda de unfotón capaz de arrancar un electrón del litio?(Masa del electrón = 9.1096 · 10-31 kg).

2. La determinación de la posición de un electrón con una precisión de 0.01 Å es más que razonable. Enestas condiciones, calcular la indeterminación de la medida simultánea de la velocidad del electrón. (Dato:la masa del electrón es 9.1096 · 10-31 kg).

3. Dibuja la función de onda y su cuadrado para el estado fundamental de la partícula en la cajaunidimensional de tamaño [0,a]. ¿En que recinto de los dos siguientes es más probable encontrarla: [0,a/4]o [a/4,a/2]?

4. Utilizando argumentos geométricos o las expresiones que relacionan las coordenadas cartesianas con lascoordenadas polares esféricas, obtener: (i) los valores de (r,θ,φ) del punto con coordenadas cartesianas(1,1,0), (ii) los valores de θ y φ de los puntos que están en el eje x, con valores negativos, (iii) los valores(x,y,z) del punto con coordenadas polares (1,180º,0º).

5. Sabiendo que la frecuencia de una línea del espectro de emisión del átomo de hidrógeno es = 6,9 ·1014

s, indicar a qué serie del espectro pertenece esta línea y determinar los niveles inicial (ni) y final (nf) delátomo de hidrógeno involucrados en esta transición.

6. Describe cómo son las superficies nodales de los siguientes orbitales: 1s, 2s, 3s 2p, 3p y 3d. Dibujacualitativamente sus funciones radiales y las correspondientes funciones de distribución radial de densidadde probabilidad.

7. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, indicar de qué átomo se trata y cuáles son posiblespara el correspondiente estado fundamental.a) [Ar] 4s2 4p6

b) [Ne] 3s2 3p3

c) 1s2 2s2 2p 6 3s2 3p6 4s1 3d10

d) 1s2 2s2 2p 6 3s2 3p6 4s1 3d5

e) [Ar] 4s2 3d2 4p3

8. La configuración electrónica del estado fundamental del boro es 1s22s22p1. Escribe la configuraciónelectrónica de otro átomo del mismo grupo y del cuarto periodo.

9. Explica cuáles de los siguientes valores podrían ser posibles para la carga efectiva que siente el electrón2p1 del átomo de boro y cuál de ellos es el más aproximado: 0.5, 1.5, 2.5, 3.5, 5.5. ¿Cuál sería elapantallamiento en ese caso?

10. De los siguientes pares de iones, indica razonadamente cuál es el de mayor radio: Na+ y Mg2+, Se yCl Ni2+ y Cu2+, N y S, Li+ y Mg2+, Au+ y Au2+.

Grado en Química – Primer CursoTutorías grupales II- Química General


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TUTORÍAS GRUPALES II. (29 y 31 de octubre de 2014).1 Los siguientes sólidos cristalizan en la estructura de cloruro de sodio: NaF, MgS, KCl, CaO,MgO, NaBr. Ordénalos según sus energías de red. ¿Qué criterios utilizas para llevar a cabo laordenación?

2 La energía de ionización del sodio es 496 kJ/mol y la afinidad electrónica del cloro es -349kJ/mol. La energía del proceso: Na(g) + Cl(g) → NaCl(s) es 642 kJ/mol. ¿Cuál es la energía de reddel NaCl?

3. Para los siguientes compuestos: NCO, Na2SO3, H2PO4, XeO2F4, ICl4

, ICl3, Cl2SF2.a) Escribe las estructuras de Lewis, asigna las cargas formales en las que aparezcan.b) De los compuestos anteriores, escribe al menos dos estructuras resonantes para el sulfito

sódico, el ion dihidrógenofosfato y el NCO.c) ¿Cuál sería la fórmula genérica AXnEm y la geometría de cada molécula o ion según la

teoría de la repulsión entre pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR)?d) ¿Cuál sería la hibridación del átomo central señalado en negrita en cada caso?

4. Considera la molécula plana H2C=C=CF2. Señala la hibridación que presentan los tres átomos decarbono. Determina todos los enlaces σ y π entre los átomos de la molécula indicando los orbitaleshíbridos o no que participan en cada uno de ellos. ¿Cuál es el ángulo C=C=C? Explica si el ánguloHC=C es mayor o menor de 120. Explica si el ángulo HCH es mayor o menor que el ánguloFCF.

5. Indica una molécula o ion que presente hibridación sp, sp2, sp3, sp3d y sp3d2, (y que sea diferentede los compuestos que aparecen en el ejercicio 12 en la hoja de prácticas de aula y los ejemplosvistos en clase este tema).

6. Dibuja posibles estructuras para la molécula C3H2Cl2 (hay 7 posibles isómeros). Indica cuáles deellas tienen momento dipolar y cuáles no.

7. La 3’-azido-3’-desoxitimidina, comúnmente conocida como AZT, es uno de los fármacosempleados para el tratamiento del SIDA.

Representa en la estructura los pares deelectrones no compartidos y las cargas formalessobre los átomos que lo requieran.

Utiliza la teoría VSEPR para predecir lageometría de los carbonos y de los nitrógenos.Indica qué hibridación presenta cada uno deestos átomos en ambas estructuras.

Indica cuáles de los enlaces presentes en lamolécula son de tipo .8. Utilizando la teoría de orbitales moleculares. Explica porque la energía de disociación de enlaceen el F2 es mayor que en el F¿Alguna de estas dos especies tiene comportamiento magnético?

Grado en Química – Primer CursoTutorías Grupales III - Química General


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TUTORÍAS GRUPALES III. (19 y 20 de noviembre)

1. Si todos los gases se miden a la misma temperatura y presión, ¿qué volumen de NH3 (g) se obtienecuando se consumen 225 L de H2 (g) según la ecuación: N2 (g) + H2 (g) NH3 (g) (sin ajustar)?

2. Se mezclan 2,0 L de O2 (g) y 8,0 L de N2 (g) medidos en condiciones estándar. La mezcla de gases inertesse comprime hasta ocupar 2,0 L a 298 K. ¿Cuál es la presión que ejerce esta muestra?

3. Una muestra de 1,00 L de gas cloro a 1,00 atm. y 298 K reacciona completamente con 1,00 L de gasnitrógeno y 2,00 L de gas oxígeno a la misma temperatura y presión. El compuesto gaseoso formado seintroduce en un frasco de 2,00 L a 1,00 atm. y 298 K. Utiliza esta información para determinar lassiguientes características del producto:

a) su fórmula empírica;b) su fórmula molecular;c) la estructura de Lewis que mejor representa a la molécula y su forma molecular.

4. Calcula la energía cinética promedio por mol de moléculas de vapor de agua a 100ºC y su velocidadcuadrática media.

5. Un litro de cierto gas tardó 20 minutos en atravesar una pared porosa. Hallar su masa molecular y sudensidad en condiciones estándar, sabiendo que 3 L de oxígeno invierten 40 minutos en atravesar la mismapared en las mismas condiciones.

6. En el diagrama de la figura se representa el factorde compresibilidad de un gas a tres temperaturasdiferentes 200K, 500K y 1000K. Asignarazonadamente la temperatura a cada curva,explicando además a qué son debidas y en quécondiciones aparecen las desviaciones tanto pordefecto como por exceso del comportamiento ideal

7. Se ha determinado experimentalmente que cuando 1 mol de dióxido de carbono ocupa un volumen de0,381 L, a 40 ºC, la presión a la que se encuentra sometido es de 50 atm.

Calcular dicha presión de forma teórica:a) aplicado la ecuación de estado de los gases perfectos;b) mediante la ecuación de van der Waals.

Parámetros de van de Waals para el CO2: a = 3,59 L2·atm·mol b = 4,28 x 102 L·mol

Grado en Química – Primer CursoTutorías Grupales IV - Química General


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TUTORÍAS GRUPALES IV. (10 y 12 de diciembre)1. Una muestra de 0,30 g de H2O (l) se cierra al vacío en un matraz de 2,50 L.

a) Determina la cantidad de agua en estado líquido y la presión en el interior del matraz a 50 ºC.Contesta estas mismas cuestiones si la temperatura se eleva a 90 ºC.

b) Sabiendo que el punto triple del agua se encuentra a 0,01 ºC y 0,006 atm y el punto crítico a 374 ºC y218 atm. Dibuja el diagrama de fases del agua (no es necesario que sea a escala).

c) Indica aproximadamente qué puntos representan el estado del agua en el interior del matraz a 50 ºC ya 90 ºC.

Las presiones de vapor del agua a 50 y 90 ºC son, respectivamente: 92,50 y 525,7 mmHg2. Considera el diagrama siguiente para contestar a las

siguientes cuestiones:

a) Indica, aproximadamente, cuáles son los puntos deebullición normales de los cuatro compuestos.

b) Razona brevemente por qué al aumentar latemperatura la presión de vapor aumenta en todos loscasos.

c) Explica brevemente por qué a 70ºC el tetracloruro decarbono tiene una presión de vapor más baja que elalcohol metílico y éste menor que la acetona.

d) ¿Quien es más volátil, el yoduro de metilo o laacetona?

3. ¿Cuál será el mejor disolvente, agua o benceno para cada una de las siguientes sustancias?

a) SiCl4 b) NaF c) glucosa

d) NH3 e) Br2

4. Para diluir 0,5 L de ácido clorhídrico del 37 %, densidad 1,19 g/mL, hasta obtener un ácido al 30 %.a) ¿Qué cantidad de agua deberá añadirse?b) ¿Cuál es la densidad de la disolución resultante?c) ¿Cuál es la fracción molar del HCl en la disolución resultante?d) ¿Calcula la molaridad, la molalidad de la disolución resultante?e) ¿Qué cantidad de la disolución inicial debe tomarse para preparar 1L de ácido clorhídrico 3 M?

5. Una disolución de dióxido de carbono en agua se encuentra dentro de un contenedor sellado yparcialmente lleno. A una determinada temperatura, se alcanza el equilibrio entre el CO2 del aire que estásobre la disolución y el CO2 disuelto en el agua. En estas condiciones, el CO2 ejerce una presión parcialPCO2.Explicar cómo varía la solubilidad del CO2 si,

a) la presión parcial de CO2 se duplica por la adición de más CO2.b) la presión total del gas sobre el líquido se duplica por la adición de N2.c) se comprime el gas mediante una reducción del volumen del recipiente original.d) se eleva la temperatura.

6. Una disolución saturada de KClO4 en agua a 350 K tiene una molalidad de 0,320. Al enfriar 150 g deesta disolución desde 350 K hasta 330 K, la masa de sal precipitada es de 3,28 g. Calcula la solubilidad dela sal a 330 K expresada en g de sal/100 g de H2O.


Tutorías Grupales V- Química General Curso Académico 2014-15

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TUTORÍAS GRUPALES V. (11-2-15 y 13-2-15)

1. Una química forense recibe para su análisis un polvo blanco. Disuelve 0.50g de la sustancia en 8.0g de benceno y encuentra que la disolución resultante no conduce la corriente eléctrica y que congela a 3.9ºC. Suponiendo que se trata de una sustancia pura. ¿Puede concluir la forense que el compuesto es cocaína (C17H21NO4)? Datos: Punto de fusión normal del benceno: 5.4ºC Constante molal del punto de fusión del benceno: 5.12 Masas atómicas: C: 12 ; H: 1 ; N: 14 ; O: 16

2. Dibujar el diagrama presión de vapor/composición del líquido y del vapor, para el sistema benceno-tolueno a 30º C, supuesto comportamiento ideal. Calcular así mismo la composición del vapor en equilibrio con una disolución de concentración xbenceno = 0,25 y situar en el diagrama ambas composiciones. Datos: las presiones de vapor a 30ºC: benceno = 119 mm Hg, tolueno = 37 mm Hg. 3. El siguiente diagrama corresponde a una mezcla de acetona y cloroformo que forma un azeótropo de punto de ebullición máximo. Utilizando el diagrama contesta las siguientes cuestiones de forma cualitativa. a) ¿Qué composición tiene la mezcla azeotrópica y a qué temperatura destila? b) Si se realiza una destilación simple de una disolución con una fracción molar de cloroformo xclor = 0,3, ¿cuál será la composición inicial del vapor? c) Si se realiza una destilación fraccionada de una disolución con una fracción molar de cloroformo de xclor = 0,4, ¿qué se obtendrá como vapor condensado (producto de cabezas)? ¿Qué se obtendrá como residuo (producto de colas)? d) Contestar las mismas cuestiones del apartado c) para una disolución xclor = 0,8.

4. Las dos disoluciones acuosas representadas en la figura están separadas por una membrana semipermeable. ¿Indicar, razonando la respuesta, en qué dirección se producirá una transferencia neta de agua? Glicerina: HOCH2CHOHCH2OH Sacarosa: C12H22O11 Masas atómicas. C:12; O:16; H:1

Grado en Química – Primer Curso Tutorías Grupales V- Química General


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5. ¿Cuántos gramos de agua deben añadirse a 500 g de una disolución acuosa de glicerina, C3H8O3, para obtener una disolución 0.200 m en glicerina, sabiendo que la disolución inicial tiene un punto de congelación de −0,6892ºC?

6. En una disolución saturada como la de la fotografía, a medida que el agua se evapora, la presión de vapor de la disolución

a. Aumenta b. Disminuye c. Se mantiene constante

7. El tiofeno (p.f. -38,3ºC; p.e. 84,4ºC) es un hidrocarburo que contiene azufre, carbono e hidrógeno y se utiliza algunas veces como disolvente en lugar de benceno. La combustión completa de 2,348g de tiofeno produce, 4,913g de CO2, 1,005g de H2O y 1,788g de SO2. Cuando se disuelven 0,867g de tiofeno en 44,56g de benceno (C6H6), el punto de congelación se rebaja en 1,183ºC. ¿Cuál es la fórmula molecular del tiofeno?

Kc(C6H6) = 5,12. Masas atómicas: C :12; O : 16; H : 1; S : 32,07

Constantes del descenso del punto de fusión y elevación del punto de ebullición del agua:

kf = 1,86 ºC·kgdisolvente·(molsoluto)−1 ke = 0,512 ºC · kgdisolvente·(molsoluto)

−1

8. ¿Cuál es la máxima cantidad de hielo a −15ºC que puede transformarse completamente en vapor de agua a 25 ºC si el calor disponible para este proceso es de 5,00 x 103 kJ? Entalpía molar de vaporización del agua 44,0 kJ a 298 K. Entalpía molar de fusión del hielo 6,01 kJ a 273,15 K. Calor específico del agua 4,18 J g−1 ºC−1. Calor específico del hielo 2,01 J g−1 ºC−1.

9. Calcular q, w, ∆U y ∆H para la expansión isotérmica reversible a 300 K de 5 moles de un gas perfecto desde 500 cm3 a 1500 cm3.


Tutorías Grupales VI - Química General Curso Académico 2014-15

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TUTORÍAS GRUPALES VI. (11-03-2015 y 13-03-2015)

1. Razonar la verdad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a. En la combustión del tolueno, a volumen constante, realizada en una bomba

calorimétrica a 25ºC de acuerdo con la siguiente reacción: C6H5CH3(l) + 9 O2(g) 7CO2(g) + 4H2O(l)

Se midió un calor de reacción de -3912kJ/mol, luego la entalpía de la reacción indicada tiene un valor de -3916,9 kJ/mol. R = 8,314 J/K mol.

b. Sabiendo que ∆Hºf (B5H9(g)) = 60 kJ/mol; ∆Hºf (B2O3(s)) = −1270 kJ/mol; ∆Hºf(H2O(l))= −285,84 kJ/mol. Podemos decir que la oxidación del borano en presencia de aire:

2B5H9(g) + 12O2 (g) 5B2O3(s) + 9H2O(l) Es una reacción endotérmica c. Para una reacción endotérmica, la constante de equilibrio siempre aumenta al hacerlo la

temperatura 2. Calcular los cambios de entropía del sistema y del entorno, que se producen en los siguientes procesos: a) La vaporización de un mol de 1,0 mol de CH4(l) en su punto de ebullición normal. b) La fusión de 1,0 mol C2H5OH(s) en su punto de fusión normal. c) La congelación de 1,0 mol C2H5OH(l) en su punto de congelación normal. CH4 : Punto de ebullición normal: 111,7K; ∆Hºvap = 8,2 kJ/mol C2H5OH: Punto de congelación normal: 158,7K; ∆Hºfus = 4,60 kJ/mol

3. Calcular el cambio de entropía molar de un gas ideal : a) cuando se expande de forma isoterma hasta 10 veces su volumen inicial. b) Cuando se comprime de forma isoterma hasta la mitad de su volumen.

4. La variación de entalpía ∆H, en un proceso químico que se produce a presión constante y conversión completa, permite clasificar a éste como exo- o endotérmico. El siguiente proceso es exotérmico: Zn (s) + H2SO4 (aq) � ZnSO4 (aq) + H2 (g) Contestar razonadamente las siguientes cuestiones: a) ¿Cuál de las dos gráficas representa correctamente la reacción?

H

Coordenada de reacción

Reactivos

ProductosH

Coordenada de reacción

Reactivos

Productos

I II b) Si dicho proceso se realiza a presión constante el calor desprendido es de 37,6 kcal/mol. Deducir, sin cálculos numéricos, si a volumen constante se desprende más o menos calor. c) ¿Será la reacción espontánea?


Tutorías Grupales VI - Química General Curso Académico 2014-15

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5. En estas dos figuras se representa, para dos sustancias distintas, la variación de la energía libre de Gibbs con la temperatura a presión constante. ¿Qué criterio general puedes extraer para identificar qué fase es estable a una temperatura dada? Indica cuál de las dos sustancias sublima. ¿Por qué las pendientes son diferentes para cada fase?

6. A 25ºC la reacción NH4HS(s) ↔ NH3(g) + H2S(g) tiene una constante Kp = 0,120. En un matraz vacío de 10L se introducen 3,00g de H2S(g) puro a 25ºC y a continuación la suficiente cantidad de NH4HS(s) para que quede un exceso de sólido sin reaccionar. ¿Cuáles serán las presiones parciales de NH3(g) y de H2S(g) una vez alcanzado el equilibrio? Datos: Masas atómicas N: 14; S: 32; H: 1 7. ¿Puede mantenerse indefinidamente una mezcla de 0,4 moles de O2 , 0,5 moles de SO2 y 2 moles de SO3 en un matraz de a) 4 L, b) 2,5 L y c) 1 L, a una temperatura a la que KC para la reacción 2SO2 (g) + O2 (g) � 2SO3 (g) vale 100? Justifica la respuesta en cada caso.

Grado en Química – Primer Curso Tutorías grupales VII- Química General


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TUTORÍAS GRUPALES VII. (08-04-2015 y 10-04-2015)

1. Utilizando los datos termodinámicos a 298 K, decidir en que sentido es espontánea la reacción,

2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) cuando las presiones parciales de SO2 (g), O2 (g) y SO3 (g) son 1,0 x 10−4, 0,20 y 0,10 atm, respectivamente.

2. La descomposición del hidrogenosulfuro de amonio puede describirse mediante la reacción:

NH4HS(s) � NH3(g) + H2S(g)

En un recipiente de 4,00L se colocan 6,1589 g de NH4HS y se calienta a 24ºC. Después de establecerse el equilibrio la presión total en el interior del recipiente es de 0,709 atm. Calcular: a. El valor de Kp a 24ºC para dicho equilibrio. b. El porcentaje de sólido que se ha descompuesto. c. Si el volumen del recipiente fuera de 15L, ¿se alcanzaría el equilibrio? Masas atómicas: N: 14,01; H: 1,00; S: 32

3. Para la reacción A+ B ⇌ C + D la variación de entalpía de la reacción es de +21 kJ/mol. La energía de activación de la reacción directa es de +84 kJ/mol. a) ¿Cuál es la energía de activación de la reacción inversa? b) Hacer un esquema del perfil de la reacción.

4. La vida media de la descomposición de primer orden de la nitroamida: NH2NO2 (ac) N2O (g) + H2O (l) es 123min a 15ºC. Si se dejan descomponer 165 mL de una disolución de NH2NO2 0,105M. ¿Cuánto tiempo debe transcurrir la reacción para obtener 50,0 mL de N2O(g) recogidos sobre agua a 15ºC y a una presión barométrica de 756 mm Hg. Dato: La presión de vapor del agua a 15ºC es 12,8 mm Hg. 5. El cloruro de sulfurilo, SO2Cl2, se descompone siguiendo una cinética de primer orden. A una temperatura T, su constante de velocidad vale k = 2,81x10-3 min-1. a. Determinar la vida media para la reacción b. Determinar el tiempo necesario para que la concentración de SO2Cl2 disminuya al 10% de su concentración inicial. c. Si 14,0 g de SO2Cl2 se colocan en un recipiente sellado de 2500L y se calienta a la temperatura T, ¿qué masa permanecerá después de 1,5 h? Masas atómicas: S: 32,06; O: 16; Cl: 35,45 6. Disponer en orden creciente de pH las disoluciones acuosas 0,1M de las siguientes sustancias:

HNO2, NH3, HCOOH, HCN, NaNO2, NH4+, C2H5NH2 , KCl, NaCN, NaClO2. Justifica la elección.

Datos: Ka(HNO2) = 4,3x10-4 Kb(NH3) = 1,8x10-5 Ka(HCOOH) = 1,6x10-4 Ka(HCN) = 4,9x10-10 Kb(C2H5NH2) = 6,5x10-4 Ka(HClO2) = 1,0x10-2

7. Calcular la cantidad (en moles) de formiato sódico (NaCHO2) que hay que añadir a 1 L de una disolución acuosa 0,5 M de ácido fórmico (HCHO2) para que el pH de la disolución resultante sea 3,80. Calcular asimismo el pH de la disolución obtenida al añadir a la disolución reguladora anterior:

a) 250mL de HCl 2M b) 250mL de NaOH 2M Dato. Ka(HCHO2) = 1,6x10-4

Grado en Química – Primer Curso Tutorías grupales VIII- Química General


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TUTORÍAS GRUPALES VIII. (06-05-2015 y 08-05-2015)

1. Se preparan tres disoluciones mezclando: a) 50mL de NH3 0,1M con 30 mL de HCl 0,1M b) 50mL de NH3 0,1M con 50 mL de HCl 0,08M c) 50mL de NH3 0,1M con 50 mL de HCl 0,1M ¿Cuáles de las anteriores disoluciones se comportaran como reguladoras? De entre las que presenten ese comportamiento cual tendrá el pH más estabilizado. 2. Razonar la verdad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) La solubilidad del CaF2 en agua, disminuye si añadimos agua a una disolución saturada de CaF2. b) La solubilidad del Fe(OH)3 es mayor en una disolución de HCl 0,1M que en una disolución de NH3 0,1M. c) Se satura agua pura con PbI2 (sal poco soluble en agua), luego en la disolución resultante [Pb2+] = [I−]. d) La solubilidad del acetato de plata en una disolución de ácido acético es mayor que en agua pura.

3. Se desean separar iones magnesio e iones bario mediante precipitación fraccionada, de una disolución en la que ambos iones están en una concentración 0,01M. ¿Qué anión, fluoruro o carbonato, será la mejor opción para lograr esta separación? ¿Por qué? Kps(MgF2) = 6,4x10−9 Kps(MgCO3) = 1,0x10−5 Kps(BaF2) = 1,7x10−6 Kps(BaCO3) = 8,1x10−9 4. Se añade lentamente AgNO3 (aq) a una disolución con [Cl−] = 0,115 M y [Br−] = 0,263 M. ¿Cuál es el porcentaje de Br− que permanece sin precipitar en el momento en que el AgCl (s) empieza a precipitar? Ksp (AgCl) = 1,8 x 10−10; Ksp (AgBr) = 5,0 x 10−13.

5. ¿Cuál es el valor mínimo de [NH4

+] que debe mantenerse para impedir la precipitación de Mn(OH)2

(s) en una disolución que es 0,0050 M en MnCl2 y 0,025 M en NH3? Ksp (Mn(OH)2) = 1,9 x 10−13 Kb (ΝΗ3) = 1,8 x 10−5

6. Escribir la ecuación química de la reacción que corresponde a la pila:

Pt(s)∣H2(g)∣HCl(aq)∥ Co3+(aq)∣Co2+(aq)∣Pt(s). Dado que la Ecel de esta pila es positiva, la reacción como se ha escrito ¿es espontánea? 7. A un estudiante se le entregó una semicelda estándar de Fe(s) | Fe2+(aq) y a otro, otra semicelda que contiene un metal desconocido M sumergido en MNO3(aq) 1,00 M. Cuando estas dos semiceldas se conectaron a 25 °C, la celda completa funcionó como celda galvánica con Eº = +1,24 V. Se dejó continuar la reacción durante toda la noche y luego los electrodos fueron pesados. Se encontró que el electrodo de hierro había perdido peso y que el del metal desconocido era más pesado. ¿Cuál es el potencial estándar del par desconocido M+/M?

Eº(Fe2+/Fe) = − 0,44 V 8. Calcular la magnitud indicada para cada una de las siguientes electrolisis. a) La masa de Zn depositada en el cátodo al pasar por una disolución acuosa de Zn2+ una corriente de 1,87 A durante 42,5 min. b) El tiempo necesario para producir 2,79 g de I2 en el ánodo al pasar una corriente de 1,75 A por KI (aq).

EXAMEN PRIMER PARCIAL ENERO 2015Química General

1º curso Grado en Química – Universidad de Oviedo

Nombre_______________________________________________________________________________

1. (15p). Las energías de los niveles de un átomo hidrogenoide siguen la expresión: En= - RhZ2/n2.a. Explica el significado de los símbolos que aparecen en esta ecuación y sus unidades, y di si la energíadel electrón del ion Li2+ en el orbital 3s es la misma o no que la del orbital 3p.b. Si sobre un ion Li2+ que está en el estado fundamental incide un fotón de frecuencia ν=8R, ¿seráabsorbido? Explícalo.c. Señala cuántas y cómo son las superficies nodales de un orbital 2s y un orbital 4pz del ion Li2+.

2. (15p). Considera el último electrón de valencia que se añade en las configuraciones electrónicas delestado fundamental de los átomos con número atómico desde Z=1 a Z=11.a. Compara la carga nuclear efectiva Zef de los átomos con Z=1, Z=2 y Z=3. Idem para los átomos conZ=6, Z=7 y Z=8. Idem para los átomos con Z=3, Z=10 y Z=11. Explica muy brevemente tus respuestas.b. En base a la respuesta del apartado a, propón el orden de los radios atómicos y de los potenciales deionización de los átomos con Z=6, Z=7 y Z=8. Idem con los átomos con Z=3, Z=10 y Z=11.¿Para qué átomo de los seis anteriores esperas que haya una excepción en la tendencia general delpotencial de ionización?c. Escribe las configuraciones electrónicas del estado fundamental de los átomos con Z=46 y Z=64sabiendo que son excepciones al llamado Principio de construcción, llenado electrónico o aufbau.

3. (20p). Considera las siguientes moléculas e iones: BrF5, NO2, SO2Cl2 ySeFBr3.

a. Representa sus estructuras de Lewis, nomenclatura AXmEn, indica sus formas electrónicas ygeométricas y las hibridaciones de sus átomos centrales.b. Para el ion NO2

del enunciado, escribe dos formas resonantes y sus cargas formales. ¿Cuántasdistancias N-O diferentes esperas? Describe su estructura de enlaces según la teoría del enlace devalencia.c. Indica la posición de cada átomo en las moléculas BrF5 y SeFBr3 del enunciado. Compara los dosángulos F-Br-F distintos del BrF5 y los ángulos F-Se-Br y Br-Se-Br del SeFBr3 con los ángulos de lasrespectivas geometrías electrónicas regulares. Si cambiamos los átomos de Br por átomos de Cl enambas estructuras, ¿cómo cambian estos ángulos? Explícalo con brevedad.

4. (20p) Contesta las siguientes cuestiones con una explicación corta:a. El diagrama contiene 3 curvas de distribuciónde velocidades de moléculas gaseosas: doscorresponden al O2 a dos temperaturas y latercera a otro gas. Indica si la temperatura parala segunda curva del O2 es mayor o menor y sila masa del segundo gas es mayor o menor.

EXAMEN PRIMER PARCIAL ENERO 2015Química General


b. De acuerdo con la ecuación de van der Waals (P+an2/V2)(V-nb)=nRT, ¿los parámetros a y b seránmayores en el butano o en el metano? Si a la misma T, tenemos en dos recipientes del mismo volumenmetano y butano, ¿en cuál de ellos esperas una mayor presión?c. A partir de las velocidades de efusión de dos gases, ¿puedo obtener la masa molecular de uno de ellossi conozco la del otro aunque los experimentos se hagan a distintas temperaturas?d. La temperatura crítica del SO2 es 157.88 K. ¿Podemos obtener SO2 líquido por compresión a 25ºC?Si no es posible, ¿qué obtenemos entonces?e. La cantidad máxima de fluoruro permitida en agua es de 2.0 ppm. Si en un recipiente de 1000 kg deagua hay 2 g de fluoruro de sodio, ¿sobrepasamos ese límite? (Na, 23 g/mol; F, 19 g/mol)f. ¿Cuál de estas dos sustancias esperas que tenga un mayor punto de ebullición: BF3 o AsH3?

5. (15p). a. Dibuja en un diagrama cualitativo la variación de la presión de vapor del etanol con latemperatura.b. Indica qué fases están presentes en: (i) los puntos de la curva, (ii) los puntos encima de la curva, y (iii)en los puntos debajo de la curva. Explica desde un punto de vista microscópico por qué la presión devapor muestra esa tendencia con la temperatura.c. Explica si existe algún límite inferior o superior en la curva. Etiqueta también el punto de ebulliciónnormal del etanol.d. En el mismo diagrama, dibuja la curva mostrando el comportamiento del dietileter. ¿Cuál de las dossustancias es más volátil? Explica las diferencias.

6. (15p). A 353 K, 100 g de agua admiten como máximo 50 g de cloruro de potasio. Mezclamos a esatemperatura 100 g de una disolución saturada de cloruro de potasio en agua con 100 mL de otradisolución de cloruro de potasio de molaridad 3.72 y de densidad 1.20 g/mL. Indica si la disoluciónresultante es insaturada, saturada o sobresaturada y calcula los gramos de cloruro de potasio quecristalizan o que es necesario añadir para que la disolución resultante sea saturada.

Cloruro de potasio, 74.5 g/mol

EXAMEN PRIMER PARCIAL. DICIEMBRE 2013 Química General


Nombre

_______________________________________________________________________________

1. (15p). Una partícula de masa “m” se mueve en una caja unidimensional de longitud “a”. Sabiendo que

las expresiones para las funciones de estado y los niveles energéticos de este sistema son,

respectivamente, ψn=(2/a)1/2

sen[nπx/a] y En=n2h

2/(8ma

2), responde a las siguientes cuestiones:

a. Dibuja cualitativamente la función de estado y la función densidad de probabilidad para n=3,

indicando los puntos en los que aparecen los nodos y los máximos y mínimos.

b. La probabilidad de encontrar a la partícula entre a/6 y a/2 en el estado n=3 es 1/3. Justifica este

resultado a partir de los dibujos del apartado a, e indica cuál es la probabilidad de encontrar a la partícula

en el intervalo [a/6,a/3] en este estado.

c. Calcula la frecuencia del fotón que absorbe la partícula cuando pasa de su estado fundamental al

estado n=3. Datos: m = 2x10-28

kg; a = 10-8

m; h = 6.6261x10-34

J s

2. (10p). Considera el átomo con número atómico 34.

a. Escribe los valores de los números cuánticos n, l, ml y ms de los electrones de su capa de valencia.

b. Compara su radio atómico, primer potencial de ionización y afinidad electrónica con los valores de

estas propiedades en los átomos con números atómicos 15 y 35. Justifica tu respuesta en términos de sus

configuraciones electrónicas.

3.(25p). a. Escribe las estructuras de Lewis e indica las geometrías electrónicas, las geometrías

moleculares y las hibridaciones de los átomos centrales de las siguientes moléculas o iones: PCl3Br2,

[SO3H], XeF2 y F2SO.

b. Escribe dos formas resonantes para la molécula F2SO indicando cuál es la que más predomina

atendiendo a sus cargas formales. En la molécula de F2SO se han encontrado los siguientes ángulos de

enlace: F-S-F 92,8º, F-S-O 106,8º. Explica estos datos y compara el ángulo F-S-F con el F-Se-F de la

molécula análoga F2SeO.

c. Escribe la estructura de enlaces del ion acetato, [CH3-CO2], según la teoría de enlace de valencia.

Indica razonadamente cuantas distancias C-O distintas se pueden encontrar en este ion.

4.(10p). En el diagrama de la figura se representa el factor de compresibilidad de un gas a tres

temperaturas diferentes 200 K, 500 K y 1000 K. Asigna razonadamente la temperatura a cada curva,

explicando además a qué son debidas y en qué condiciones aparecen las desviaciones tanto por defecto

como por exceso del comportamiento ideal.

EXAMEN PARCIAL DICIEMBRE 2013 Química General


5.(15p). Según la teoría cinética de los gases, la presión de un gas ideal se puede calcular con esta

fórmula: P=nMvrms2/(3V).

a. Explica lo que representa cada uno de los símbolos que aparece en esta expresión.

b. Deduce una expresión que relacione la temperatura con vrms.

c. Demuestra que la energía cinética molar del gas es proporcional a la temperatura e independiente de

su masa molecular.

d. Escribe una expresión algebraica que indique cómo varía el cociente de las velocidades de efusión de

dos gases con la temperatura y sus masas moleculares.

6.(10p). Cuando se establece el equilibrio entre éter dietílico líquido y su vapor a 25 ºC, una muestra de

vapor tiene una densidad de 0.701 g/L. M (CH3CH2OCH2CH3) = 74.12 g/mol.

a. Calcular la presión de vapor del éter dietílico a 25 ºC.

b. Si una muestra de 2.25 g de éter dietílico se introduce en un matraz vacío de 2 L, cuando se alcance el

equilibrio, que fracción de la muestra se habrá vaporizado.

c. ¿Qué volumen mínimo debería tener el recipiente para que todo el éter se encuentre vaporizado?

7. (15p). La concentración de una disolución acuosa saturada de KClO4 es 0.36 M y tiene una densidad

de 1.04 g/mL a 40 ºC. Se prepara una disolución con 20 g de esta sal en 500 g de agua calentando hasta

que el soluto se disuelve completamente mientras la disolución alcanza lentamente una temperatura de

40 ºC.

a. ¿Cómo es la disolución que se ha preparado, insaturada o sobresaturada?

b. Si la disolución es insaturada, ¿qué masa en gramos debe añadirse para saturar la disolución? Si es

sobresaturada, ¿qué masa de KClO4 puede recristalizar?

c. ¿Qué cantidad de agua habrá que añadir a 5 mL de la disolución saturada para que contenga 12 ppm

de KClO4? Datos: M(KClO4)=138.55 g/mol

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