TEMA: QUIMICA GENERAL

1. La molaridad y la normalidad de una disolución pueden tener el mismo valor, siempre que:

R: La valencia del soluto sea 1

2. En una reacción química en la que todas las especies que intervienen son gaseosas: a. Los volúmenes de las sustancias que intervienen guardan una proporción

definida y constante b. Los volúmenes de las sustancias que intervienen dependen de la presión y

la temperatura c. Las opciones a y b son correctas (respuesta)

3. En una reacción química entre reaccionantes en estado sólido, las sustancias que intervienen lo hacen:

R: En una proporción definida y constante de sus masas

4. Un mol de una sustancia es: a. La cantidad de la misma que contiene 6,022 × 1023 átomos b. El peso molecular de la sustancia de la que se trate c. Las opciones a y b son falsas (respuesta)

5. Si tomamos la mitad del volumen de una determinada disolución de un cierto soluto y le añadimos disolvente hasta recuperar el volumen inicial:

R: La concentración molar se reduce a la mitad

6. Una disolución: a. Es una mezcla homogénea b. Es una mezcla formada por dos o más sustancias puras en una

determinada proporción c. Las opciones a y b son correctas (respuesta)

7. En un vaso de agua tenemos 340 cm3, cuantos decímetros cúbicos hay:

R: 0,34 dm3

333

3

33 34,010340

10

1340340340 dmdm

ml

dmmlmlcm

8. Una sustancia tiene una densidad de 1200 kg/m3 y una masa de 24 kg; ¿cuál es su volumen? R: 0,02 m3

302,01200

24m

d

mV

V

md

9. Una sustancia tiene una densidad de 800 kg/m3 y un volumen de 0,5 m3; ¿Cuál

es su masa?

R: 400 Kg

KgVdmV

md 4005,0800

10. Una solución que tiene la capacidad para disolver más soluto es denominada

R: Insaturada

11. La siguiente tabla muestra algunas propiedades físicas de 5 sustancias a

25°C.

Sustancia

Punto

de

fusión

(°C)

Punto de

ebullición

(°C)

Densidad

(g/mL)

Masa

molar

(g/moL)

Solubilidad

Agua Eter

X 50 100 0,65 30 No Si

T 40 110 1,21 40 Si No

W -10 70 0,83 15 Si No

R 15 120 0,92 25 No Si

Q 137 270 1,02 20 Si No

Un recipiente contiene una mezcla preparada con las sustancias X, T y Q. Para

separar esta mezcla se empleará el procedimiento que se muestra en el diagrama

siguiente:

a). De acuerdo con la información de la tabla y del procedimiento de separación, la

adición de agua a la mezcla y la filtración permiten la separación de sustancias

A. Sólidas con puntos de fusión altos.

B. Sólidos insolubles en agua.

C. Líquidas de diferente densidad.

D. Líquidas miscibles en agua. (respuesta)

b) De acuerdo con la información de la tabla y del procedimiento de separación, es

correcto afirmar que el gas 1 y el sólido 2 corresponden, respectivamente, a las

sustancias

A. Q y T.

B. T y Q. (respuesta)

C. X y Q.

D. T y X.

c) En un recipiente se colocan las sustancias R, W y Q, se cierra herméticamente

y se aumenta la temperatura hasta 80°C. De acuerdo con la información de la

tabla, es correcto afirmar que a 80°C las sustancias R, W y Q se encontrarán,

respectivamente, en estado

MEZCLA

Filtrado 1 Solido 1

Gas 1 Solido 2

Agregar agua, agitar y filtrar

Evaporar solvente y calentar hasta 120°C

A. Líquido, gaseoso y sólido. (respuesta)

B. Líquido, líquido y sólido.

C. Sólido, líquido y gaseoso.

D. Gaseoso, sólido y líquido.

d) Para obtener una solución, se deben mezclar las sustancias

A. X y Q con éter.

B. W y X con éter.

C. R y Q con agua.

D. T y W con agua. (respuesta)

e) En determinadas condiciones de presión y temperatura, las sustancias W y Q

reaccionan para producir la sustancia R, de acuerdo con la siguiente ecuación.

De acuerdo con la información de la tabla y la ecuación anterior, es correcto

afirmar que para obtener 150 g de la sustancia R es necesario hacer reaccionar

A. 60 g de W y 60 g de Q.

B. 90 g de W y 60 g de Q. (respuesta)

C. 15 g de W y 20 g de Q.

D. 30 g de W y 20 g de Q.

12. La oxidación del monóxido de nitrógeno (NO) ocurre rápidamente según la

reacción: 2 NO (g) + O2 → 2 NO2 (g) ¿Cuál sería la forma de reducir la velocidad de esta reacción? R: Disminuyendo la presión de O2

2W + Q 2R

13. En la siguiente gráfica se muestra la relación entre [H+] y pH para varias

sustancias.

1. Se requiere neutralizar una solución de NaOH, para ello podría emplearse

A. Amoníaco.

B. Agua.

C. Leche de magnesia.

D. Jugo gástrico. (respuesta)

2. Si el NaOH 1 M (hidróxido de sodio) es una base fuerte y el agua una sustancia

neutra, es probable que la leche agria sea

A. Una base débil.

B. Una base fuerte.

C. Un ácido débil. (respuesta)

D. Un ácido fuerte.

3. Un tanque contiene agua cuyo pH es 7. Sobre este tanque cae una cantidad de

lluvia ácida que hace variar el pH. De acuerdo con lo anterior, el pH de la solución

resultante:

A. Aumenta, porque aumenta [H+].

B. Aumenta, porque disminuye [H+].

C. Disminuye, porque aumenta [H+]. (respuesta)

D. Disminuye, porque disminuye [H+].

14. La purificación de cobre generalmente se realiza por medio de electrólisis. La

técnica consiste en sumergir en una solución de CuSO4 una placa de cobre

impuro, la cual actúa como ánodo y una placa de cobre puro que actúa como

cátodo y luego conectarlas a una fuente de energía, para generar un flujo de

electrones a través de la solución y las placas como se observa a continuación

1. El ión Cu2+ cuenta con A. 2 protones más que el átomo de cobre B. 2 protones menos que el átomo de cobre C. 2 electrones más que el átomo de cobre D. 2 electrones menos que el átomo de cobre. (respuesta) 2. De acuerdo con la información, después de llevar a cabo la electrólisis, el cobre puro se encontrará adherido A. Al ánodo B. Al cátodo y al ánodo C. Al cátodo. (respuesta) D. A la superficie del recipiente

15. De acuerdo al modelo atómico propuesto por Bohr la energía de los orbitales

sólo pueden tomar ciertos valores restringidos.

R: Incorrecto, Bohr habla de órbitas no orbitales.

16. La energía de las órbitas según el modelo atómico por Bohr puede tomar

cualquier valor.

R: Incorrecto, sólo determinados valores, se tiene que cumplir: mvr = n h/2π

17. El átomo es una masa esférica cargada positivamente donde se insertan los

electrones distribuidos de forma uniforme, enunciado por el modelo atómico de:

R: Thomson.

18. La profesora les pide a cuatro estudiantes que escriban la configuración

electrónica para un átomo con 2 niveles de energía y 5 electrones de valencia. En

la siguiente tabla se muestra la configuración electrónica que cada estudiante

escribió.

Estudiante DANIEL MARIA JUANA PEDRO

Configuración 1s22s22p5 1s22s12p4 1s22s22p3 1s12s22p2

De acuerdo con la tabla, el estudiante que escribió correctamente la configuración

electrónica es:

R: Juana, porque en el nivel 2 la suma de los electrones es 5.

19. Los isótopos son átomos de un mismo elemento, con diferente masa atómica,

debido a la diferencia en el número de neutrones. La siguiente tabla muestra

información sobre 4 tipos de átomos.

1. Es válido afirmar que se constituyen como isótopos los átomos

A. 1 y 4.

B. 2 y 4. (respuesta)

C. 1 y 3.

D. 3 y 4.

2. Un ion es una partícula con carga eléctrica (+ o -). De los tipos de átomos

descritos en la tabla, es considerado un ion el átomo:

A. 2, porque el número de neutrones es igual al de electrones.

B. 1, porque el número de electrones es igual al de protones y neutrones.

C. 3, porque el número de protones es igual al de neutrones.

D. 4, porque el número de protones es diferente al de electrones. (respuesta)

20. Un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la combustión de

hidrocarburos fósiles es la lluvia ácida, que ocurre, generalmente, por la reacción

entre el SO2, el H2O y el O2, formando una solución de H2SO4. Algunas de las

reacciones que ocurren durante la formación de la lluvia ácida se representan con

las siguientes ecuaciones:

1. De acuerdo con la segunda ecuación, en la formación de la lluvia ácida ocurre

una reacción de:

A. Combinación, porque el SO3 reacciona con H2O para generar H2SO4.

(respuesta)

B. Desplazamiento, porque el azufre desplaza al hidrógeno para formar ácido.

C. Descomposición, porque el H2SO4 reacciona para formar SO3 y H2O.

D. Oxido-reducción, porque el estado de oxidación del azufre cambia al

reaccionar.

Átomos No. de

protones No. de

neutrones No. de

electrones

1 1 1 1

2 7 7 7

3 2 2 2

4 7 8 8

2SO2 + O2 2 SO3 1.

SO3 + H2O H2 SO4 2.

2. Los estados de oxidación más comunes para el azufre son +2, +4, y +6. De

acuerdo con la primera ecuación es correcto afirmar que el azufre

A. Se oxida, porque pierde electrones y aumenta su número de oxidación.

(respuesta)

B. Se reduce, porque gana electrones y aumenta su número de oxidación.

C. Se oxida, porque gana electrones y disminuye su número de oxidación.

D. Se reduce, porque pierde electrones y disminuye su número de oxidación.

21. El trabajo realizado al desplazar una masa de 500 g, hasta una altura de

1Km., en las unidades de calorías es:

RESPUESTA:

1cal (calorías) equivale a 4,187J

hgmw

calJms

mKgw 288.1170490010008.95.0 2

22. El trabajo que puede ser hecho por una masa de 400 g que cae desde una

altura de 300 cm, es de:

RESPUESTA:

hgmw Jms

mKgw 176.13.08.94.0 2

23. El calor específico de una sustancia es Cp = 1.6 cal/gºC., si se calienta una

masa de 100 g de dicha sustancia, desde 37ºC hasta 45ºC, la energía transferida

es:

RESPUESTA:

)( 12

2

1

TTCvdTCE

T

T

esp

calCgCg

calE 1280º)3745(100º

6.1

24. Un sistema que contiene un mol de un gas monoatómico retenido por un

pistón, el cambio de energía interna del gas, si q = 50.0 J y w = 100.0 J, es de:

RESPUESTA:

wqE JJJE 0.500.1000.50

25. Si en un proceso dado, el cambio neto ó total de energía interna de un

sistema es de 100 cal, y el mismo realizó un trabajo de w = 100 cal, cual es el

calor transferido al sistema:

RESPUESTA:

wqE

calcalwEq 100100

calq 200

26. El valor de q, para el cambio en energía interna de un gas ideal, durante un

proceso dado fue de E = 0 y el trabajo realizado fue de 100 cal es de:

RESPUESTA:

wqE ,

pero E=0 wq calq 100

27. Al ocurrir un cambio de estado en un sistema, si q = 0 y E = 545 cal/mol, el

trabajo realizado es de:

RESPUESTA:

wqE

pero q=0 wE molcalw 545

28. Al expandirse repentinamente (irreversiblemente) un mol de un gas ideal desde un volumen inicial de V1 hasta 3 veces su volumen, V2 = 3V1, desde una temperatura inicial de 273.16 K y a una presión constante de 1.0 atm, el trabajo realizado es de:

RESPUESTA:

1atm.L equivale a 101,325 joules

)( 12

2

1

VVPdvPw ext

V

V

ext

Jatmllatmw 9547.4538796.44)398.22194.67(1

29. El volumen final ocupado por un mol de un gas ideal, inicialmente a 0ºC y a 1 atm, si es sometido a un proceso isotérmico donde q = 500.0 cal, es:

RESPUESTA:

calE 0 isotérmico

wqE , como E = 0 wq atmlcalw 661.20500

lV f 059.43

30. La combustión del CO gaseoso, a 25 ºC, tiene un E = -67.33 Kcal. Calcule el

cambio de entalpía para el proceso: CO (g) ½ O2 CO2 (g).

RESPUESTA:

5.05.011 n

nRTEPVEH

mol

calKKmol

calcalH 063.676265.015.298986.167330

31. Calcule el calor desprendido al ser quemados 4.00 g de metano (CH4 (g)), a

25 ºC y volumen constante, si el H comb =-212.18 Kcal/mol.

RESPUESTA:

Kcal

molg

g

molKcalnHH comb 045.53

16

418.212ˆ

CH4 + 2 O2 CO2 + 2H20

02121 n E = H q = -53.045 Kcal

32. Cuando se añade un catalizador a un sistema: a) La variación de entalpía de la reacción se hace más negativa, es decir, la

reacción se hace más exotérmica y por lo tanto más rápida. R: No, pues la entalpía de la reacción es función de estado y sólo depende del

estado inicial y final del sistema, en donde no aparece el catalizador.

b) La variación de energía estándar de Gibbs se hace más negativa y en consecuencia aumenta su velocidad.

R: No, pues la energía libre de Gibbs también es función de estado y no varía por la presencia de catalizadores. Varía la velocidad porque varía la energía de activación.

c) Se modifica el estado de equilibrio. R: No, los catalizadores no influyen en el equilibrio, pues las constantes del mismo sólo dependen de las concentraciones o presiones parciales de reactivos y productos y de los coeficientes estequiométricos de las ecuación global ajustada. d) se modifica el mecanismo de la reacción y por ello aumenta la velocidad

de la misma. R: Si, pues el catalizador cambia el mecanismo por el que transcurra la reacción, y por tanto Ea, con lo que cambia también la constante de velocidad, y por tanto la velocidad de la reacción.

33. Calcule el cambio de entalpía, en cal, al expandir reversiblemente un mol de un gas ideal, desde un volumen inicial V1 hasta dos veces su volumen (V2 = 2V1) desde una temperatura inicial de 273.15 K y a una presión constante de 1.0 atm.

RESPUESTA:

2

1

12

T

T

TTCpnTCpnCpdtnH

calKKmol

calmolH 239.1356)16.27332.543(986.12

51

34. Una reacción química en una mezcla gaseosa a 300 ºC disminuye el número de moles de especies gaseosas en 0.35 moles. Si el cambio en energía interna es de 5.70 Kcal, calcule el cambio de entalpía. Asuma que los gases se comportan idealmente.

RESPUESTA:

nRTEPVEH

calKKmol

calcalH 603.530135.015.573986.15700

TEMA: QUIMICA ORGÁNICA

35.- Los monómeros de las proteínas se conocen como: R: Aminoácidos

36.- El compuesto orgánico, según la formula química se conoce con el nombre de:

CH3

R: Metil ciclopentano

37.- Los grupos funcionales presentes en la siguiente molécula son.

HO-CH2CH2-O-CH2CH2-COOH R: éter; ácido carboxílico; alcohol

38.- Formula: 1) 3–metil–butanal; 2) ácido 2-cloro-3-butenoico; p-hidroxifenol

Respuesta:

1) CH3–CH–CH2–CHO 2) CH2=CH–CHCl–COOH

CH3

39.- Nombra: 1) CH3-CH=CH-COOCH3; 2) CH3-O-CH2-CH3;

3) CH3-CHI-CH2-NH-CH2-CH3; 4) CH3-CH(NH2)-COOH.

Respuesta:

1) 2-butenoato de metilo 2) etil-metil-éter 3) etil-2-yodopropilamina 4) ácido 2-amino-propanoico

40.-Dados los compuestos 2-metilbutano y 2-pentanona. Escribe para cada uno de

ellos qué tipo de isómeros pueden presentar.

Respuesta:

2-metilbutano: isómeros de cadena (pentano y dimetilpropano) 2-pentanona: isómero de posición (3-pentanona) isómeros de función [pentanal, pentenol

41.- Dado los siguientes compuestos:

Las que representan hidrocarburos saturados son:

A. 1 y 3 (respuesta)

B. 2 y 4

C. 3 y 4

D. 1 y 2

TEMA: QUIMICA GENERAL

1. La densidad de un tablón de madera es de 0,8 g/cm3. ¿Cuál será esta

densidad en unidades del sistema internacional?. Si el citado tablón tiene

20 cm de ancho y 10 cm de alto y su masa es de 10 Kg, ¿Cuál es el largo?

RESPUESTA:

33

36

333840

1

10

10

184,084,0

m

Kg

m

cm

g

Kg

cm

g

cm

gd

3012,0840

10m

d

mV

V

md

mcm

mcmcmalto

mcm

mcmcmancho

1,010

11010

2,010

12020

2

2

cmm

cmmm

altoancho

Vol

altoolanchoV

601

106,06,0

1,02,0

012,0arg

arg

2

2. Una muestra de 30 g de Zn metálico con impurezas reaccionó exactamente con 75 ml de ácido clorhídrico, HCl, de densidad 1,18 g/ml y 35% de riqueza en peso. ¿Cuál es el porcentaje de cinc metálico en la muestra?

La ecuación de la reacción es Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2

RESPUESTA:

Lo primero es calcular la masa de HCl que ha reaccionado. De la definición

de densidad,

ácidode g 88,5 ml 75 g/ml 1,18 V d m V

m d

De los cuales, sólo el 35% es puro, ácido purode g 31 g 88,5 100

35

La ecuación ajustada nos da la proporción en la que reaccionan las

sustancias: 1 mol de Zn (65,4 g) reaccionan con 2 moles de ácido clorhídrico (2

× 36,5 = 73 g). Por tanto, los 31 g de HCl reaccionarán con una cierta cantidad

de Zn,

Znde g 27,8 HCl g73

Zn g 65,4 HCl g 31 x

HCl g 31

x

HCl g73

Zn g 5,4

6

Por tanto, dejan de reaccionar 30 g – 27,8 g = 2,2 g de impurezas. Es

decir,

% 92,7

g 30

% 100 g 27,8 y

y

Zn g 27,8

% 100

Zn g 0

3

3. Se ha preparado una disolución agregando 50 g de ácido fosfórico, H3PO4,

hasta obtener un volumen total de disolución de 2500 ml. A partir de las

correspondientes masas atómicas, calcular la molaridad y normalidad de la

disolución preparada.

RESPUESTA:

Por definición, la molaridad M se define como el número de moles de soluto

por litro de disolución,

V

n M

teniendo en cuenta que el número de moles, n, se calcula dividiendo la masa,

m, de la sustancia de que se trate entre el peso molecular, PM, de dicha

sustancia, la expresión anterior queda

V PM

m

V

PM

m

V

n

M

El peso molecular, PM, del H3PO4 es 1×3 + 31×1 + 16×4 = 98 g/mol. Es

decir, que 1 mol equivale a 98 g.

Además, la valencia del H3PO4 es 3. Por tanto, a partir de la expresión

anterior,

mol/l 0,204 l 2,5 g/mol 98

g 50

V PM

m

M

Por definición, la normalidad N se define como el número de equivalentes

gramo de soluto por litro de disolución,

V

eq nº N

Además, un equivalente gramo de una sustancia es el cociente entre el

Peso Molecular de dicha sustancia y su valencia,

v

PM eq

Para calcular el número de equivalentes habrá que dividir la masa de la

sustancia por el valor de un equivalente gramo,

eq

mº eqn

Por tanto, a partir de la definición de Normalidad,

eq/l 0,612 2,5 98

3 50

V PM

v m

V v

PM

m

V eq

m

V

eq

m

V

eq nº

N

4. En una habitación de 3.00 m x 3.00 m y una altura de 2.10 m, se detectó la

presencia de polvo en suspensión, finamente dividido. Este, al ser aislado, pesó

12.65 g. ¿Cuál era la concentración del polvo en suspensión en ppm?.

RESPUESTA:

Entonces, para el volumen total, Vt:

Vt = 3.00 m x 3.00 m x 2.10 m = 18.9 m3

pero 1.0 m3 = 1000 L = 1.0 x 103 L

Por lo tanto: Vt = 18.9 m3 (1.0 x 103 L/ m3) = 18.9 x 103 L

Luego, para el polvo: m = 12.65 g

pero 1.0 g = 1000 mg = 1.0 x 103 mg

Por lo tanto: m = 12.65 g (1.0 x 103 mg/g) = 12.65 x 103 mg

Finalmente:

12.65 x 103 mg de polvo

ppm = = 0.67 ppm

18.9 x 103 L de solución

5. La fórmula del etanol es CH3-CH2OH. A partir de las correspondientes masas atómicas, determina su composición centesimal.

RESPUESTA:

La fórmula del etanol es C2H6O, cuyo peso molecular es 12 × 2 + 1 × 6 + 16

× 1 = 46 u. De este peso molecular, 24 u corresponden al carbono, 6 u al

hidrógeno y 16 u al oxígeno. Por tanto, podemos calcular el porcentaje

correspondiente a cada uno de los elementos químicos:

Si 46 u son el 100% del peso del etanol, 24 u serán el porcentaje del

carbono,

carbonode 52,17% u 46

% 100 u 24 x

x

u 24

100%

u

46

Haciendo lo mismo con el hidrógeno y el oxígeno,

hidrógenode 13,05% u 46

% 100 u 6 y

y

u 6

100%

u

46

oxígenode 34,78% u 46

% 100 u 16 z

z

u 16

100%

u

46

6. Dada una disolución comercial de ácido nítrico, HNO3, de 23% en peso y densidad 1,25 g/ml, determinar los gramos de soluto presentes en 2 litros de disolución.

RESPUESTA:

Como la densidad del ácido es 1,25 g/ml, primero debemos calcular cuál es

la masa de los 2 litros de disolución. De la definición de densidad,

g 2500 ml 2000 g/ml 1,25 V d m V

m d

Es decir, que la masa de los 2 litros de disolución es 2500 g. Pero al ser de

una riqueza en peso del 23%, esto quiere decir que sólo el 23% de los 2500 g

corresponden al ácido puro,

ácido purode g 575 g 2500 100

23

7. Calcula el número de moles, moléculas y átomos que hay en un vaso de agua (200 g).

RESPUESTA:

El peso molecular del agua, H2O, es 1 × 2 + 16 × 1 = 18 g/mol. El número

de moles, n, se calcula dividiendo la masa de agua entre su peso molecular

agua de moles 11,11 g/mol 18

g 200

PM

m n

Sabiendo que un mol de moléculas contiene el número de Avogadro de

moléculas, 6,022 × 1023, entonces los 200 g de agua, que son 11,11 moles,

contendrán

11,11 × 6,022 × 1023 = 6,69 × 1024 moléculas de agua

Y como cada molécula de agua contiene 3 átomos, 2 de hidrógeno y 1 de

oxígeno,

3 × 6,69 × 1024 moléculas = 2 × 1025 átomos de agua

8.- Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Las propiedades físicas de los materiales se ponen de manifiesto frente a estímulos externos como la luz, la electricidad, el calor, las fuerzas aplicadas sobre ellos, etcétera.

R: Verdaderas.

b) Los materiales conductores permiten el paso de la corriente eléctrica, a diferencia de los aislantes.

R: Verdaderas.

c) Los materiales translúcidos dejan pasar la luz, pero no es posible ver con nitidez lo que hay tras ellos.

R: Verdaderas.

d) Los materiales metálicos no son buenos conductores térmicos. R: Falsa. Los materiales metálicos son excelentes conductores térmicos.

e) La dilatación térmica consiste en el aumento de tamaño de un material cuando desciende su temperatura.

R: Falsa. La dilatación térmica consiste en el aumento de tamaño de un material cuando asciende su temperatura.

f) La elasticidad es la propiedad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes cuando actúa sobre ellos una fuerza.

R: Falsa. La elasticidad es la propiedad de los materiales de recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba.

h) Los metales son materiales que se oxidan, al contrario que la madera. R: Verdaderas.

i) La maleabilidad es la propiedad de algunos materiales de extenderse en forma de cables o hilos.

R: Falsa. Maleabilidad es propiedad de materiales extenderse en planchas o láminas.

9. Tenemos un bloque de hielo de 5 g que se encuentra a una temperatura de -40 º C y queremos pasarlo a una temperatura de 120 ºC. Calcula el calor que hay que suministrar al bloque de hielo. Datos:

a) Calor específico del hielo ce del hielo=2090 J/(kg K) b) Calor de fusión del hielo Lf=334·103 J/kg c) Calor específico del agua ce del agua liquido =4180 J/(kg K) d) Calor específico del agua ce del agua gas =1850 J/(kg K) e) Calor de vaporización del agua Lv=2260·103 J/kg

Recuerda que la Temperatura de fusión del agua es 0ºC y la temperatura de ebullición del agua es 100ºC.

RESPUESTA:

Etapas:

Se eleva la temperatura de 1g de hielo de -40ºC a 0ºC

JTTCemQ inicialfinalhielo 4184002090005,01

Se funde el hielo (pasamos de sólido a liquido)

JLmQ fusión 167010334005,0 3

2

Se eleva la temperatura del agua de 0º C a 100 ºC

JTTCemQ inicialfinalagua 209001004180005,03

Se convierte 5 g de agua a 100ºC en vapor a la misma temperatura

JLmQ ebullición 11300102260005,0 3

4

Se eleva la temperatura del agua de 100º C a 120 ºC

JTTCemQ inicialfinalvapor 1851001201850005,05

El calor total Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5= 15663 J.

10. Un sistema realiza un cambio de estado en dos etapas. El calor absorbido y el

cambio en energía interna total, al final del proceso fueron de 100 cal y 300cal

respectivamente. Si el trabajo realizado en la primera de las etapas fue de 60 cal.

Determine el trabajo realizado en la segunda etapa.

RESPUESTA:

TTT wqE calcalEqw TTT 200300100

IIIT www calcalcalwww ITII 26060200

11. Se tiene un sistema formado por un baño de agua, cuya masa es de 200 g, y

su temperatura es de 25ºC inicialmente. Este sistema está conectado al exterior

mediante una polea, la cual sostiene un cuerpo y está conectada a un agitador

inmerso en el agua. Al caer el cuerpo se mueve el agitador y el agua se calienta a

40ºC. Determine E, q y w debido al cambio experimentado por el sistema y el

medio.

RESPUESTA:

0q

)( 12

2

1

TTCvndTCnE

T

T

esp

calCCg

calg 3000º)2540(º

1200

wqE , pero q=0 wE calw 3000

12. Se tiene un ―baño de María‖ de 500 g de agua a 100ºC y se sumerge un tetero

de 10.0 g de leche a 25ºC por unos minutos, para luego sacarlo a la temperatura

final de 37ºC. a) Determine la temperatura final del baño. b) Determine E, q y w

debido al cambio experimentado por el sistema y el medio.

RESPUESTA:

)( 12

2

1

TTCndTCnq esp

T

T

esp

calCCg

calgqtetero 120º2537º

110

bañotetero qq CTCg

calgcal f º100º

1500120

CT f º76.99

13. Un mol de un gas ideal se expande contra un pistón que soporta un presión de 0.2 atm. Si la presión inicial del gas es de 10 atm y la presión final es de 0.4 atm, manteniéndose la temperatura constante a 0ºC, calcule:

a) El trabajo, (en calorías), realizado por el gas durante la expansión. b) El cambio en la energía interna del gas. c) El calor transferido en el cambio.

RESPUESTA:

1 atm.L equivale a 24,22 cal (calorías)

a) )( 12

2

1

VVPdvPw ext

V

V

ext

calatmllatmw 045.260745.10)239.2965.55(2.0

b) 0E Isotérmico

c) wqE , como E = 0 wq calq 045.260

14. Determine el cambio en la energía interna, el calor y el trabajo realizado, por un mol de un gas ideal al ser sometido a un proceso a volumen constante desde un estado 1, donde P1 = 2.0 atm y T1 = 546.0 K hasta un estado 2, donde P2 = 1.0 atm y T2 = 273 K.

RESPUESTA:

Jw 0 Isocórico

)( 12

2

1

TTCvndTCvnE

T

T

JKKgmol

JgmolE 993.3404)546273(315.82

31

wqE , pero w=0 qE Jq 993.3404

15. Calcular el calor absorbido, en calorías, al expandirse reversiblemente dos moles de un gas ideal monoatómico, desde un volumen V1, hasta dos veces su volumen inicial a una temperatura constante de 0ºC y desde una presión inicial de 1 atm.

RESPUESTA:

2

1

2

1

V

V

Gas

V

V

ext dvPdvPw (para procesos reversibles)

1

2

2

1V

VLnnRT

V

dVnRTw

V

V

JLnKKgmol

Jgmolw 610.3148215.273315.82

wqE , como E = 0 (isotérmico) wq Jq 610.3148

16. ¿Cuál será el volumen final ocupado por un mol de gas ideal, que se encuentra inicialmente a 0ºC y a 1 atm de presión y es sometido a una expansión reversible isotérmica, contra una presión constante de 1.0 atm obteniéndose un calor (q) igual a 1000.0 calorías.

RESPUESTA:

calE 0 isotérmico

wqE , como E = 0 wq atmlcalw 321.411000

)( 12

2

1

VVPdvPw ext

V

V

ext atmllVatmw f 321.41)398.22(1

lV f 719.63

17. Calcule w y E para la conversión de un mol de agua, a 100ºC y 1.0 atm, a vapor. Los datos pertinentes son: q absorbido = 9717 cal/mol y un mol de agua líquida ocupa aproximadamente 18 ml.

RESPUESTA:

calqp 9717

)(2

1

liqgasext

V

V

ext VVPdvPw

latmlatmw 582.30)018.0598.30(1

calw 117.740

wqE calcalcalE 883.8976117.7409717

18. En la reacción de combustión de 0.532 g de benceno (C6H6 (l); PM = 78 g/mol) a 25 ºC y en un sistema a volumen constante, se desprendieron 5.33 Kcal. Los productos de la combustión son CO2 (g) y H2O (l).

a) Para este proceso de combustión calcule: w, q, E y H por mol de benceno.

RESPUESTA:

a)

calw 0 Isocórico

molKcal

molg

g

calqE 466.781

78

532.0

5330

reactivosproductos nnn n por mol de benceno = 0.5

nRTEPVEH

mol

calKKmol

calcalH 063.7817625.015.298986.1781466

19. Una muestra de acetona (CH3COCH3 (l); PM = 58.08 g/mol), de 0.58 g es quemada a temperatura y presión constante en un calorímetro de capacidad calórica neta, incluyendo la muestra, de 1.35 Kcal/K. En este proceso se observó un aumento de temperatura en el calorímetro, desde 22.87 hasta 24.56 ºC.

a) Calcule el calor de combustión en cal/g de la muestra.

b) Calcule los valores de E y H por mol.

RESPUESTA:

2

1

12

T

T

TTCpnTCpnCpdtnH

KcalKK

KcalH 282.2)02.29671.297(35.1

calg

Kcalqq combp 423.3934

58.0

282.2

molKcal

molg

g

KcalH 515.228

08.58

58.0

282.2ˆ

CH3COCH3 + 4 O2 3 CO2 + 3 H2O

14133 n

nRTEPVEH

molKcalmolK

Kmolcal

molcalnRTHE 923.227171.297986.1228515ˆˆ

20. Considerando la transformación del etano (C2H6), a n-butano (nC4H10) e hidrógeno, determine el valor de la energía de enlace del C-C. La energía de enlace del H-H es de 104.2 Kcal/mol y la del C-H es de 98.2 Kcal/mol, además se dispone de la siguiente información:

Hf C2H6 = -20.24 Kcal/mol

Hf C4H10 = -29.81 Kcal/mol

RESPUESTA:

2 C2H6 C4H10 + H2

mol

KcalHHH tesreacproductosreacción 67.1024.20281.29tan

tesreacproductosreacción DeDeH tan

)()()()()( 12210367.10 HHCCHHHCCC DeDeDeDeDe

)()()( 267.10 HHHCCC DeDeDe

molKcalDe CC 53.812.1042.98267.1067.10)(

21. Considera el proceso a A + b B → productos. Indica cómo influye la presencia

de un catalizador en:

a) el calor de reacción

R: No influye en el calor de la reacción, pues éste es función de estado y no

depende del mecanismo por el que transcurra la reacción.

b) la energía de activación de la reacción

R: Varía el mecanismo de la reacción, y por tanto, la energía de activación.

En la mayor parte de los casos disminuirá Ea, y por tanto aumentará ―v‖; sin

embargo en algunos casos pueden utilizarse catalizadores que disminuyan

la velocidad (porque aumenta Ea).

c) la cantidad de producto obtenida

R: Los catalizadores no influyen en el equilibrio y por tanto en la cantidad

de producto obtenida, pues las constantes del mismo sólo dependen de las

concentraciones o presiones parciales de reactivos y productos y de los

coeficientes estequiométricos de las ecuación global ajustada.

d) la velocidad de la reacción.

R: Varía la velocidad pues varían el mecanismo de la reacción, y por tanto,

la energía de activación y, como consecuencia de esto, la constante de

velocidad.

TEMA: QUÍMICA ORGÁNICA

22.- Complete las siguientes reacciones e indica de qué tipo son:

a) CH3-CH=CH2 + HBr →

b) CH3–CH2–CH2OH + H2SO4 →

c) C6H6 (benceno) + HNO3 (en medio sulfúrico) →

R:

a) CH3-CH=CH2 + HBr →CH3-CH2-CH2Br + CH3-CHBr-CH3 Adición

b) CH3–CH2–CH2OH + H2SO4 →CH3-CH=CH2 + H2O Eliminación

c) C6H6 (benceno) + HNO3 (en medio sulfúrico) →C6H5NO2 + H2O Sustitución

23.- En las condiciones adecuadas, el 1,1,2,2-tetra-fluoreteno se polimeriza dando

politetrafluoreteno (teflón), un polímero muy usado como revestimiento anti-

adherente para utensilios de cocina.

a) Formule la reacción de polimerización.

b) Se trata de una polimerización por adición o por condensación.

c) Razone si el polímero es un homopolímero o un copolímero..

Respuesta:

a) CF2=CF2 · CF2–CF2–CF2–CF2 · —CF2–CF2—

b) Es de adición, puesto que únicamente se rompen enlaces y se forman nuevos sin perder ningún átomo.

c) Es un homopolímero, puesto que está formado por un solo monómero.

24.- Dada la siguiente reacción:

Si el compuesto R es un compuesto saturado, es posible que su estructura se

represente como

Respuesta: el compuesto D

AREA: QUIMICA GENERAL

1.- Calcular la molaridad, normalidad y molalidad de una disolución de ácido sulfúrico, H2SO4, de densidad 1,198 g/ml y 27% de riqueza en peso.

RESPUESTA:

El peso molecular del H2SO4 es 1 × 2 + 32 × 1 + 16 × 4 = 98 g/mol. Como

tenemos que calcular la molaridad, debemos saber el número de moles de

ácido que hay por cada litro de disolución. Como la densidad del ácido es

1,198 g/ml, primero debemos calcular cuál es la masa de 1 litro de disolución.

De la definición de densidad,

g 1198 ml 1000 g/ml 1,198 V d m V

m d

Pero al ser de una riqueza en peso del 27%, esto quiere decir que sólo el

27% de los 1198 g corresponden al ácido puro,

ácido purode g 323,46 g 1198 100

27

Es decir, que en 1 litro de disolución, 323,46 g son de ácido puro. Por tanto,

la molaridad será

mol/l3,3 l 1 g/mol 98

g 323,46

V PM

m

M

Para calcular la normalidad, sabemos que la valencia del sulfúrico es 2, por

lo que 1 eq de H2SO4 es

g 49 2

98

v

PM eq

Y la normalidad será eq/l 6,6 1 49

323,46

V eq

m

V

eq

m

V

eq nº

N

Según la definición de molalidad, debemos calcular los kg de disolvente en

la disolución. Se obtienen restando a la masa total de la disolución la masa del

ácido puro 1198 g – 323,46 g = 854,74 g

Y la molalidad será el número de moles de soluto por kg de disolvente,

mol/kg 3,86 kg 0,855

mol3,3

(kg) m

n

dis

m

2.- Se introducen en un matraz 350 gramos de dióxido de azufre, SO2, y 1 litro de oxígeno, O2, medidos a 24ºC y 1 atm de presión, los cuales reaccionan entre sí formando trióxido de azufre, SO3. Determina la cantidad en gramos de trióxido producido, así como la cantidad de reactivo sobrante.

2 SO2 + O2 → 2 SO3

RESPUESTA:

En primer lugar, como nos preguntan cantidades en masa, debemos

calcular la masa del oxígeno usando la ecuación de los gases ideales.

Teniendo en cuenta que el número de moles se calcula dividiendo la masa del

oxígeno O2 entre su peso molecular (16 g × 2 = 32 g/mol)

2Ode g 1,314

K 297 K mol

l atm 0,082

mol

g32 l 1 atm 1

T R

PM V p m T R

m T R n V

PMp

El peso molecular del SO2 es 64 g/mol y el del SO3 es 80 g/mol. La

ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que

reaccionan el SO2 y el O2 para producir SO3

2 moles de SO2 (2 × 64 g= 128 g) reaccionan siempre con 1 mol de O2 (32

g) para formar 2 moles de SO3 (2 × 80 g = 160 g). Como tenemos 350 g de

dióxido de azufre y solamente 1,314 de oxígeno, es evidente que sobrará

dióxido de azufre. Para calcular la cantidad que sobrará usamos la siguiente

proporción,

Como 128 g de SO2 reaccionan con 32 g de O2, los 1,314 de O2

reaccionarán con cierta cantidad de SO2,

2

2

22

22

2 SO g 5,256 O g

O g 1,314 SO g 128 x

O g 1,314

O g

SO g 128

32

x

32

Por tanto sobrarán 350 g – 5,256 g = 344,74 g SO2

Sabiendo ahora la cantidad de oxígeno y dióxido de azufre que reaccionan,

utilizando uno cualquiera de los reactivos podemos calcular el trióxido de

azufre que se formará,

3

2

222

3

2 SO g 6,57 O g 28

O g 5,256 SO g 160 y

y

SO g

SO g 60

SO g 128

1

256,5

1

3.- El ácido sulfúrico, H2SO4, reacciona con el cobre produciendo sulfato de cobre, CuSO4, dióxido de azufre, SO2, y agua según la reacción:

2 H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 + 2 H2O. Si tenemos 50 g de cobre y 1 litro de ácido de densidad 1,198 g/ml y 27% de riqueza en peso, calcular:

a) La cantidad del reactivo que sobrará b) El volumen en litros de SO2 formado, medido a 24ºC y 1 atm de

presión

RESPUESTA:

En primer lugar debemos calcular la masa de ácido sulfúrico puro que hay

en el litro de ácido comercial del que disponemos.

g 1198 ml 1000 g/ml 1,198 V d m V

m d

Pero al ser de una riqueza en peso del 27%, esto quiere decir que sólo el

27% de los 1198 g corresponden al ácido puro,

ácido purode g 323,46 g 1198 100

27

Es decir, que en 1 litro de ácido, 323,46 g son de ácido puro.

La ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que

reaccionan el cobre y el ácido sulfúrico para producir el sulfato de cobre (II),

dióxido de azufre y agua,

2 moles de H2SO4 (2 × 98 g = 196 g) reaccionan siempre con 1 mol de Cu

(63,5 g) formando 1 mol de CuSO4 , 1 mol de SO2 (64 g) y 2 moles H2O

A la vista de las cantidades que reaccionan, parece evidente que sobrará

ácido sulfúrico. Como 196 g de sulfúrico reaccionan con 63,5 g de Cu, los 50 g

de Cu que tenemos reaccionarán con una cierta cantidad de ácido,

424242 SOH g154,33 Cu g

Cu g 50 SOH g 196 x

Cu g 50

x

Cu g

SOH g

5,635,63

196

Por tanto sobrarán 323,46 g – 154,33 g = 169,13 g H2SO4

Para calcular el volumen de dióxido de azufre formado, primero

calcularemos su masa y luego, con la ecuación de los gases ideales, su

correspondiente volumen. Como 63,5 g de cobre producen 64 g de SO2, los 50

g de cobre que tenemos producirán una cierta cantidad de dióxido

22

2

SO g 50,394 Cu g 5,63

SO g 64 Cu g 50 y

y

Cu g 50

SO g 64

Cu g 5,63

2SOde l 19,176

mol

g 64 atm 1

K 297 K mol

l atm 0,082 g 50,394

PM p

T R m V T R

m T R n V

PMp

4. A un mol de un gas ideal (Cv = 3.0 cal/K), inicialmente en condiciones normales de presión y temperatura, se le somete al siguiente proceso que consta de dos pasos:

PASO I: Estado 1 al 2: Un calentamiento a volumen constante, hasta una

temperatura el doble de la inicial.

PASO II: Estado 2 al 3: Una expansión adiabática, hasta que la energía

interna vuelve a su valor inicial (E3 = E1):

a) Represente los procesos gráficamente: P vs T y P vs V. b) Determine el cambio de E, el trabajo realizado w, y el calor absorbido

q, para cada paso y para el proceso total.

RESPUESTA:

a)

b)

PASO I: Calentamiento isocórico

calwI 0 Isocórico

Temperatua vs Presión

-0,3

0,2

0,7

1,2

1,7

2,2

0 500 1000

Temperatura (K)

Pre

sió

n (

atm

)

Presión vs Volumen

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3

Presión (atm)

Vo

lum

en

(l)

)( 12

2

1

TTCvndTCvnE

T

T

calKK

calEI 45.819)15.2733.546(3

wqE , pero w=0 qE calqI 45.819

PASO II: Expansión adiabática

calqII 0 Adiabático

)( 12

2

1

TTCvndTCvnE

T

T

calKK

calEII 45.819)3.54615.273(3

wqE , pero q=0 wE calwII 45.819

Proceso Total: I + II

iT EE JJEEE IIIT 0)45.81945.819(

iT ww JJwww IIIT 45.819)45.8190(

iT qq JJqqq IIIT 45.819)045.819(

5. Calcular el trabajo, el calor y el cambio de energía interna, al expandirse un mol de un gas ideal desde un volumen de 5 L. hasta 15 L., a una temperatura constante de 25ºC según las siguientes condiciones:

a) Reversiblemente. b) Contra una presión constante de 1.0 atm. c) Contra el vacío

RESPUESTA:

a)

2

1

2

1

V

V

Gas

V

V

ext dvPdvPw(para procesos reversibles)

1

2

2

1V

VLnnRT

V

dVnRTw

V

V

Jl

lLnK

KgmolJgmolw 587.2723

5

1515.298315.81

JE 0 isotérmico

wqE , como E = 0 wq Jq 587.2723

b) Pext = 1.0 atm

)( 12

2

1

VVPdvPw ext

V

V

ext Jatmllatmw 25.101310)515(0.1

JE 0 isotérmico

wqE , como E = 0 wq Jq 25.1013

c). Vacío

Jw 0 Pext = 0

JE 0 isotérmico

wqE , como E = w = 0 Jq 0

6. Para la reacción: C2H6 (g) + Cl2 (g) C2H5Cl (g) + HCl (g)

Se tiene la siguiente información:

H comb C2H6 (g) = -341 Kcal

Hf H2O (g) = -57.8 Kcal

Hf HCl (g) = 21.0 Kcal/mol

4 C2H5Cl (g) + 13 O2 (g) 2Cl2 (g) + 8 CO2 (g) + 10 H2O (g)

Cuyo H 298K = 1229.6 Kcal

a) Calcule el H 298K y E de la reacción.

b) Asumiendo que el Cp de la reacción es de 10.0 cal, calcule el H 398K.

RESPUESTA:

Reacción Energía

(Kcal/mol)

½ Cl2 (g) + 2 CO2 (g) + 25 H2O (g)

C2H5Cl (g) + 413 O2

(g) -1229.6 4

½ Cl2 (g)+ ½ H2 (g) HCl 21.0

C2H6 + 27 O2 (g) 2 CO2 (g) + 3 H2O (g) -341

½ H2O (g) ½ H2 (g) + 41 O2 (g) 57.8 2

C2H6 (g) + Cl2 (g) C2H5Cl (g) + HCl (g) -598.5

H 398K = -598.5 Kcal

01111 n E = H 398K = -598.5 Kcal

KcalKcalKcalTCpHH KK 5.597100105.598298398

7. Para la reacción:

PbO (s) + CO (g) Pb (s) + CO2 (g)

Se tiene la siguiente información:

CO (g) CO2 (g) Pb (s) PbO (s)

Hf

(cal/mol) -26420 -94050 0 -52400

Cp

(cal/molK) 6.95 8.76 6.34 11.07

a) Calcule el HºR a 25 ºC.

b) Calcule el H a la temperatura de 127 ºC.

RESPUESTA:

a)

5240026420094050)()()()( 2 PbOCOPbCOR HfHfHfHfH

molcalHR 15130

b) Enfriamiento de los reactivos: 127 ºC a 25 ºC.

TCpH I

mol

calK

KmolcalK

Kmolcal 04.183810295.610207.11

Calentamiento de los productos: 25 ºC a 127 ºC.

molcalK

KmolcalK

KmolcalTCpH II 2.154010276.810234.6

2.15401523004.1838º25º127 IICRIC HHHH

molcalH C 84.15527º127

8. En una fábrica de cemento es necesario aportar al horno 3300 kJ por cada

kilogramo de producto. La energía se obtiene por combustión de gas natural (que

se considerará metano puro) con aire. Se pide: a) Formule y ajuste la reacción de

combustión del gas natural. b) Determine el calor de la combustión completa del

gas natural c) Calcule, por tonelada de cemento producido, la cantidad necesaria

del gas natural expresada en kg. d) ¿Cuantos litros de aire medidos a 1atm y 25ºC

serán necesarios para la combustión completa de la cantidad de gas natural del

apartado. Considere que la combustión del gas natural se realiza en condiciones

estándar y que el aire contiene un 21% en volumen de oxigeno. ∆Hºf : metano: –

74,8kJ/mol; CO2: –393,5kJ/mol y H2O: –285,8kJ/mol R = 0,082 atm l/mol K ;

Masas atómicas: C=12, H=1, O=16

RESPUESTA:

a) CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)

b) H = np·Hf(prod) – nr·Hf(react) = –393,5kJ + 2·(–285,8kJ) – (–74,8 kJ)= –890,3 kJ;

Hcomb= - 890,3 kJ/mol

c) 3300 kJ 1000 kg mol 0,016 kg · · · = 59,3 Kg kg ton 890,3 kJ mol

d) mol(CH4) 2 mol(O2) 59,3 kg · · = 7412,5 mol O2 0,016 kg mol(CH4)

n·R·T 7412,5 · 0,082 · 298 V(O2) = = = 1,811·105 L O2 p 1

100 V(aire) = 1,811·105 L · = 8,625.105 L aire 21

9. Calcular la temperatura de equilibrio (∆G0 = 0) para la reacción:

2 SO3 → 2 SO2(g) + O2 (g)

Datos: ∆H0f (kJ/mol): SO3: –395,8; SO2: –296,4; S0 (J/mol·K): SO3 (g): 256,2; SO2

(g): 248,5; O2 (g): 204,8.

RESPUESTA:

2 SO3 → 2 SO2 (g) + O2 (g)

H = np·Hf(prod) – nr·Hf(react) = 2·(–296,4 kJ) – 2·(–395,8 kJ) =

198,8 kJ;

S0 = np· S0productos – nr· S

0reactivos =

= 2·248,5 J·K–1 + 204,8 J·K–1 – (2·256,2 J·K–1) = 189,4 J·K–1

G = H – T· S ; 0 = 198800 J – T· 189,4 J·K–1 T=1050K

10. Se ha medido la velocidad en la reacción: A + 2B → C a 25 ºC, para lo que se han diseñado cuatro experimentos, obteniéndose como resultados la siguiente tabla de valores:

Experimento. [A0] (mol·l–1) [B0] (mol·l–1) v0 (mol·l–1·s–1)

1 0,1 0,1 5,5 · 10-6

2 0,2 0,1 2,2 · 10-5

3 0,1 0,3 1,65 · 10-5

4 0,1 0,6 3,3 · 10-5

Determina los órdenes de reacción parciales y total, la constante de velocidad y la

velocidad cuando las concentraciones de A y B sean ambas 5,0 · 10–2 M.

RESPUESTA:

Comparando el experimento 1 y el 2 vemos que al duplicar [A] manteniendo constante [B], se cuadruplica ―v‖ lo que lleva a deducir que la reacción es de SEGUNDO ORDEN con respecto a A.

Comparando el experimento 1 y el 3 vemos que al triplicar [B] manteniendo constante [A], se triplica ―v‖ lo que lleva a deducir que la reacción es de PRIMER ORDEN con respecto a B.

La ecuación de velocidad será: v = k · [A]2·[B], es decir, su orden de reacción total será ―3‖

v 5,5 · 10-6 mol·l–1·s–1 k = –––––– = –––––––––––––––––––– = 5,5. 10-3 mol-2 l2 s-1 [A]2·[B] (0,1 mol·l–1)2·0,1 mol·l–1

v = k · [A]2·[B] = 5,5 · 10-3 mol–2·l2·s–1·(0,05 mol·l–1)2·0,05 mol·l–1

v=6,875.10-7 mol.l-1.s-1

11. Completa la siguiente tabla correspondiente a una reacción: A + B → C a 25ºC, la cual es de primer orden respecto de B y de 2º orden respecto de A. Completa la tabla justificando de dónde has obtenido los valores:

Experimento [A0] (mol·l–1) [B0] (mol·l–1)

v0 (mol·l–1·s–1)

1 0,1 0,1 5,5 · 10-6

2 0,1 2,2 · 10-5

3 0,1 1,65 · 10-5

4 0,1 0,6

RESPUESTA:

v = k · [A]2·[B]

v1 5,5 ·10–6 mol·l–1·s–1 k = –––––––– = –––––––––––––––––– = 5,5 ·10–3 mol–2·l2·s–1 [A1]

2·[B1] (0,1 mol·l–1)2·0,1 mol·l–1

v2 2,2 · 10-5 mol·l–1·s–1 [A2]

2 = ––––– = –––––––––––––––––––––––– = 0,04 mol2·l–2 k ·[B2] 5,5 ·10–3 mol–2·l2·s–1 · 0,1 mol·l–1

[A2]= 0,2 mol.l-1

v3 1,65 · 10-5 mol·l–1·s–1 [B3] = –––––– = –––––––––––––––––––––––––––– = 0,3mol.l-1 k ·[A3]

2 5,5 ·10–3 mol–2·l2·s–1 · (0,1 mol·l–1)2

v4 = k · [A4]2·[B4] = 5,5 ·10–3 mol–2·l2·s–1 ·(0,1 mol·l–1)2 · 0,6 mol·l–1 = 3,3 ·10–5

mol·l–1·s–1

12. Para la reacción SbCl5(g) → SbCl3(g) + Cl2(g), KC, a la temperatura de 182 ºC,

vale 9,32 · 10–2. En un recipiente de 0,40 litros se introducen 0,2 moles de SbCl5 y

se eleva la temperatura a 182 ºC hasta que se establece el equilibrio anterior.

Calcula: a) la concentración de las especies presentes en el equilibrio; b) la

presión de la mezcla gaseosa.

RESPUESTA:

a) Equilibrio: SbCl5(g) →SbCl3(g) + Cl2(g)

cinic(mol/l) 0,2/0,4 0 0

cequil(mol/l) 0,5(1–) 0,5 0,5

[SbCl3] ·[Cl2] 0,5 · 0,5 KC = ––––––––– = ––––––––––– = 9,32 · 10–2 [SbCl5] 0,5(1–)

De donde: = 0,348

[SbCl5] = 0,5 M · (1 – 0,348) = 0,326M

[SbCl3] = 0,5 M · 0,348 = 0,174 M

[Cl2] = 0,5 M · 0,348 = 0,174 M

b) ctotal = 0,326 M + 0,174 M + 0,174 M = 0,674 M

ptotal = ctotal·R·T = 0,674 mol·L–1·0,082 atm·L·mol–1·K–1·455 K

ptotal = 25 atm

13. En un recipiente de 2,0 litros de capacidad se introduce amoniaco a una

temperatura de 20 ºC y a la presión de 14,7 atm. A continuación se calienta el

recipiente hasta 300 ºC y se aumenta la presión hasta 50 atm. Determina el grado

de disociación del amoniaco a dicha presión y temperatura y las concentraciones

de las tres sustancias en el equilibrio.

RESPUESTA:

n0(NH3) p 14,7 [NH3]0 = ––––––– = –––– = ––––––––– mol/l = 0,612 M V RT 0,082 · 293

Equilibrio: 2 NH3(g) → 3 H2(g) + N2(g)

cinic(mol/l) 0,612 0 0

cequil(mol/l) 0,612 (1–) 0,612· 3/2 0,612·/2

cTOTAL = 0,612 (1–) + 0,612· 3/2 + 0,612·/2 = 0,612 (1 + )

nTOTAL p 50 cTOTAL = ––––––– = –––– = ––––––––– mol/l = 1,064 M V R·T 0,082 · 573

Igualando ambas expresiones: 1,064 M = 0,612 (1 + )

se obtiene que: = 0,739

[NH3] = 0,612 M · (1 – 0,739) = 0,160M

[H2] = 0,612 M · 3·0,739/2= 0,678M

[N2] = 0,612 M · 0,739/2= 0,226M

14. Señala, justificando la respuesta, cuáles de las siguientes propuestas relativas

a la velocidad de reacción son correctas:

I) Puede expresarse en mol–1·s–1.

II) Cuando adiciona un catalizador, la velocidad se modifica.

III) Su valor numérico es constante durante todo el tiempo que dura la reacción.

IV) Su valor numérico depende de la temperatura a la que se realiza la reacción

RESPUESTA:

I) FALSA pues se expresa en mol·l–1·s–1; II) VERDADERA, ya que cambia el mecanismo de la reacción y por tanto la constante de velocidad, al variar la energía de activación III) FALSO, la velocidad va disminuyendo hasta llegar a valer ―0‖ cuando se alcanza el equilibrio, ya que entonces ya no varía ninguna concentración de reactivo o producto con el tiempo IV) VERDADERA, pues al aumentar la temperatura hay más moléculas que tienen la energía necesaria para que en sus choques se produzca el complejo activado.

15. Considerándolas sustancias Br2, SiO2, Fe, HF y NaBr, justifique en función de

sus enlaces: a) si son o no solubles; b) Si conducen la corriente eléctrica a

temperatura ambiente.

RESPUESTA:

a) El Br2 será soluble en disolventes apolares, el SiO2 será insoluble en todo tipo de disolventes, el Fe será soluble sólo en otros metales como el mercurio, mientras que el HF y el NaBr serán solubles en disolventes polares como el agua. b) A temperatura ambiente solo el Fe conducirá la corriente eléctrica debido al enlace metálico. El bromo es totalmente apolar y por tanto incapaz de conducir la corriente en cualquier estado, la sílice es un sólido molecular y tampoco podrá transportar la corriente al estar sus electrones formando enlaces covalentes. El HF podrá conducir la electricidad en estado disuelto o fundido pero no en estado gaseoso. El bromuro de sodio a temperatura ambiente como todos los compuestos iónicos se encuentran en estado sólido y por tanto no puede conducir a electricidad.

16. El porcentaje de agua ( H2O) de cristalización contiene:

I) una molécula de carbonato sódico decahidratado (Na2CO3.10H2O) II) una molécula de ácido oxálico (etanodioico) bihidratado (C2H2O4.2H2O).

III) Desecados 1,23 gramos de sulfato de magnesio (MgSO4) hasta perder toda su

agua de cristalización, pesan 0,6 gramos. Averiguar con cuantas moléculas de

agua cristaliza dicha sal.

RESPUESTA:

Para conocer el porcentaje de agua de cristalización de las moléculas indicadas, hacemos como sigue:

El peso molecular del Na2CO3.10 H2O es: 12+(3x16)+(2x23)+10x [(2X1)+16]= 286 Por lo tanto, Si 286 gramos de carbonato sódico decahidratado contienen 180

gramos de agua de cristalización, entonces, 100 gramos de carbonato sódico

decahidratado contendrán X gramos de agua de cristalización. Haciendo cálculos

resulta X = 62,93 %. (Na2CO3.10H2O) RESPUESTA I

Análogamente, el peso molecular del C2H2O4.2H2O es: (2x12)+(2x1)+(4x16) +2x [(2x1)+16] =126 por lo tanto,

Si 126 gramos de ácido oxálico dihidratado contienen 36 gramos de agua de cristalización, entonces, 100 gramos de ácido oxálico dihidratado contendrán X gramos de agua de cristalización. Haciendo cálculos tenemos X = 28,57 %. (C2H2O4.2H2O). RESPUESTA II

El peso molecular del MgSO4 es 32+(4x16) +24,32= 120,32 Por lo tanto,

Si 0,6 gramos de MgSO4 provienen de 1,23 gramos de MgSO4.(n H2O), entonces 120,32 gramos de MgSO4 provendrán de X gramos de MgSO4.(n H2O).

Haciendo operaciones obtenemos X = 246,65 con lo que resulta que la cantidad

de agua en un mol-gramo de la sal hidratada será: 246,65 – 120,32 = 126,33

gramos de agua. Y teniendo en cuenta que el peso molecular del agua es 18,

tendremos 126,33 :18 = 7,01 ≅ 7 moléculas de agua. Con lo que la fórmula de la

sal hidratada será : MgSO4.7 H2O. RESPUESTA III

AREA: QUÍMICA ORGÁNICA

17. Cuando el 1-propanol se calienta con ácido sulfúrico concentrado se

transforma en el compuesto A, el cual reacciona con bromo para dar otro

compuesto B de masa molecular 202 g/mol; a) Formula los compuestos y las

reacciones indicadas y calcula el rendimiento global del proceso si a partir de 30 g

del alcohol se obtuvieron 70 g de B; b) Qué compuestos se producirán a partir de

A al tratarlo con HCl, indicando cuál de ellos se encontrará en mayor proporción.

Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16; Br = 80.

RESPUESTA:

a) CH3–CH2–CH2OH + H2SO4 → CH3–CH=CH2 (A) + H2O CH3–CH=CH2 (A) + Br2 →CH3–CHBr–CH2Br (B) (PM = 202 g/mol)

Reacción global: CH3–CH2–CH2OH →CH3–CHBr–CH2Br (B)

60 202

( ) 10130 ( )

g gm B teórica g

g m B teórica

70( )100 100

( ) 101

gm B real

m B teórica g 69,3%

b) CH3–CH=CH2 (A) + HCl →CH3–CHCl–CH3 + CH3-CH2-CH2Cl (mayor proporción)

18. ¿Qué sustancias producirá el 1-buteno al reaccionar con:

a) hidrógeno burbujeado desde platino

b) en presencia de bromo

c) con ácido clorhídrico

d) con agua en presencia de ácido sulfúrico

RESPUESTA:

a) CH2=CH–CH2–CH3 + H2 (Pt) CH3–CH2–CH2–CH3

b) CH2=CH–CH2–CH3 + Br2 CH2Br–CHBr–CH2–CH3

c) CH2=CH–CH2–CH3 + HCl CH3–CHCl–CH2–CH3 + CH2Cl–CH2–CH2-CH3

d) CH2=CH–CH2–CH3 + H2O (H+) → CH3–CHOH–CH2–CH3 +

CH2OH–CH2-CH2–CH3

19. Escriba el nombre para los siguientes compuestos orgánicos:

R: 1,1,2-trimetilciclopentano R: 1,5-ciclooctadieno

R: 3-ciclohexil-4-ciclopentil-2-metilhexano

R: 3,4,5-trimetilciclohexeno

R: 1-etil-3-metil-5-propilciclohexano

R: 1-bromo-2-buteno

CH3 CH3

Cl

Cl OH

R: 3,4-dicloro-2-pentanol R: 1,3,5-trimetilbenceno

20. Indica el método para transformar los siguientes compuestos orgánicos:

a) 2-clorobutano en butano

b) 1-propeno en 2-propanol

c) benceno en TNT (trinitrotolueno)

d) 1-propino en propanona

RESPUESTA:

a) CH3–CH2–CHCl–CH3 + KOH CH3–CH=CH–CH3 + CH3–CH2–CH=CH2 + KBr + H2O

CH3–CH=CH–CH3 + CH3–CH2–CH=CH2 + H2 (Pt) CH3–CH2–CH2–CH3

b) CH3–CH=CH2 + H2O (H+) CH3–CHOH–CH3

c) C6H6 + CH3Cl (AlCl3) C6H5CH3 + HCl

C6H5CH3 + HNO3 (H2SO4) o-nitrotolueno + p-nitrotolueno

Prosiguiendo la nitración con HNO3 (H2SO4) en condiciones más fuertes de temperatura y dado que el grupo metilo orienta a las posiciones orto y para y el grupo nitro a meta, se formará el 2-4-6-tritinitro-tolueno (TNT).

2-4-6-tritinitro-tolueno (TNT).

d) CH3–CCH2 + H2 (Pt) CH3–CH=CH2

CH3–CH=CH2 + H2O (H+) CH3–CHOH–CH3 + CH3–CH2–CH2OH

CH3–CHOH–CH3 + KMnO4 CH3–CO–CH3