Ejercicios De Química 2º Bach.pdf

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Ejerciciosde QUMICA

DE DE BACHILLERATO

INDICE

1.TERMODINMICA ......................................................................... 2

2. CINTICA Y EQUILIBRIOS QUMICO ...................................... 11

2. 1. CINTICA QUMICA 112. 2. EQUILIBRIO QUMICO 14

3. EQUILIBRIOS CIDO BASE ....................................................... 25

4. EQUILIBRIOS DE OXIDACIN REDUCCIN ......................... 35

5. ESTRUCTURA DE LA MATERIA ............................................... 47

6. QUMICA ORGNICA ................................................................. 57

7. QUMICA E INDUSTRIA .............................................................. 67

Fecha: 15 de septiembre de 2013


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Problemas TERMODINMICA

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1. TERMODINMICA1. El ozono se produce en las altas capas de la atmsfera.

a) Formule la reaccinb) Calcule la energa de esa reaccin en C.E. si las entalpas normales de formacin del ozonoy del monooxgeno son 249 y 143 kJmol-1, respectivamente.c) Exponga brevemente dos razones de la importancia de la llamada capa de ozono para elhombre.d) Cite qu clase de sustancias llegan desde la biosfera y la destruyen.

Sol.: 106 kJmol-1

2. El nitrato amnico es un producto de gran inters industrial puesto que puede usarse comofertilizante y como explosivo con un detonante descomponindose, en este caso, en nitrgeno,oxgeno y agua. Dada la siguiente tabla de energas de enlace:

Justifique, supuesto que los enlaces entre nitrgeno y oxgeno fuesen N-O, y sin tener encuenta el enlace inico entre el nitrato y el amonio:a) Si al descomponerse libera una energa que justifique que sea explosivo.

b) Por qu cree que es necesario utilizar un detonante para que se produzca la reaccin y cules el papel que desempea.c) Si la reaccin es espontnea tanto por su variacin de entalpa como por la de entropa.d) Si la reaccin se desarrolla a gran velocidad.

Sol.: -959 kJmol-1

3. Dado el siguiente esquema, Razone quson H01, H02, H03y si pueden conocersesus valores, directa o indirectamente,disponiendo de unas tablas.

4. El calor de combustin de unhidrocarburo C4H6es H = -2001 kJ mol-1.Utilizando los datos adjuntos, justifique si se trata de un ismero con dos dobles enlaces o deotro con un enlace triple.Datos: Energas de enlace (kJ mol-1): C-C, 348; C=C, 612; CC, 812; C-H, 412; O=O, 494;C=O, 747; H-O, 463

Sol.: -1993 kJmol

-1

; -2057 kJmol

-1

;5. Dados los calores de combustin delas sustancias que figuran en la tablaadjunta, completar dicha tabla y

justificar teniendo en cuenta elrendimiento energtico por unidad demasa:a) Que los combustibles gaseososhayan desplazado a los carbones.

b) Porqu se utilizan hidrocarburos mejor que compuestos oxigenados.c) Porqu en los cohetes espaciales se utiliza hidrgeno como combustibleP.at. C = 12; 0 = 16; H = 1

Enlace O-H N-H O=O N-N N=N NN N-OEnerga media de enlace(kJmol- ) 463 389 494 159 418 941 175

Sustancia Frmula - H combustin(kJ mol-1)

- H combustin(kJ g -1)

GrafitoGlucosaMetanoMetanolPropanoHidrgeno

340,92803,0890,3726,52219,9285,8


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6. Indique, justificadamente, cul de las siguientes especies qumicas presentara una entalpanormal de formacin nula:a) Hidrgeno molecular.

b) Hidrgeno atmico.c) Oxgeno molecular.

d) Ozono.e) Cinc metlico.

7. Calcular la variacin de energa interna para la reaccin de combustin del benceno (C6H6)si el proceso se realiza a presin constante a 1 atmsfera y temperatura constante de 25 C.Datos: HfCO2 (g)=-393,13 kJ/mol; HfH2O (1)=-285,8 kJ/mol; HfC6H6(l)=49 kJ/mol;R=8,310-3kJ/mol

Sol.: -3261,47 kJmol-1

8. a) Calcule la variacin de entalpa de la reaccin: 2 4 ( ) 2 ( ) 2 6 ( )g g gC H H C H

a partir de los siguientes datos:0

2 4( ) 2( ) 2( ) 2 ( )3 2 2 1386,09 kJg g g lC H O CO H O H 0

2 6( ) 2( ) 2( ) 2 ( )7 / 2 2 3 1539,9 kJg g g lC H O CO H O H

2 ( )

0 -1( ) = 285,8 kJmollf H OH

b) Calcule el calor puesto en juego cuando 11,2 litros de H2 (g)a 1 atm. y 0 C hidrogenan lacorrespondiente cantidad de etileno.

Sol.: -131,99 kJ; -66 kJ9. A 25 C y 1 atmsfera de presin, el calor de formacin del bromuro de hidrgeno es de36,2 kJ/mol. Calcule el calor de disociacin del HBr en sus tomos constituyentes sabiendoque en las condiciones sealadas, los calores de disociacin del H2 (g) y del Br2 (g) sonrespectivamente, 435,6 y 193,28 kJ/mol.

Sol.: 278,24 kJ10. Dadas tres reacciones espontneas cualquiera. Razone:a) Cual es el signo de G para cada una.

b) Qu datos sera preciso conocer para saber si al producirse las reacciones, aumenta el gradode desorden y cual de ellas transcurrira a mayor velocidad.

11. De las siguientes reacciones, cada una de ellas a 1 atm de presin.H(kJ) S (kJ /K)

i) 1/2 H2 (g)+ 1/2 I2 (s) HI (g) + 25,94 +34,6310-2

ii) 2 NO2 (g) N2O4 (g) - 58,16 - 73,7710-2

iii) S (s)+ H2 (g)

H2S (g) - 16,73 +18,1910

-2

Razonar:a) Las que son espontneas a todas las temperaturas.

b) Las que son espontneas a bajas temperaturas y no espontneas a altas temperaturas.c) Las que son espontneas a altas temperaturas y no espontneas a bajas temperaturas.

12. Calcule:a) El calor de la reaccin de hidratacin de la cal viva.

b) El calor desprendido cuando se apaga, aadiendo suficiente cantidad de agua, una toneladade cal viva.Datos: HfH2O (1)= - 285,5 kJ/mol; HfCa(OH)2 (s)= - 985,6 kJ/mol; HfCaO (s)= - 634,9

kJ/mol; Masas atmicas: Ca = 40; O = 16 Sol.: -65,2 kJmol-1; -1,164106kJ


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13. a) Formule la reaccin de formacin del etanol.b) Calcule la entalpa de formacin del etanol en condiciones estndar, sabiendo que laentalpa de combustin del etanol es -29,7 kJ/g, la entalpa de formacin del dixido decarbono es -393,5 kJ/mol y la entalpa de formacin del agua lquida es -285,8 kJ/mol.c) Interprete el resultado numrico obtenido en cuanto a su signo.

Masas atmicas: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0Sol.: -278,8 kJmol

-114. a) Las energas de los enlaces C-C, C=C y CC son, respectivamente, 347,0; 611,0 y833,0 kJmol-1. Justifique el por qu de estas diferencias.

b) Si la energa libre de Gibbs de formacin del carbono (grafito) es nula y la del carbono(diamante) vale 2,87 kJmol-1 a 1 atm y 25 C, razone si puede convertirse el grafito endiamante en esas condiciones.

15. En una fbrica de cemento es necesario aportar al horno 3300 kJ por cada kilogramo deproducto. La energa se obtiene por combustin de gas natural (que puede considerarse que esmetano puro) con aire. Se pide:

a) Formule y ajuste la reaccin de combustin del gas natural. .b) Determine el calor de la combustin completa del gas natural.c) Calcule, por tonelada de cemento producido, la cantidad necesaria de gas natural expresadaen kilogramos.d) Cuntos metros cbicos de aire, medidos a 1 atm y 25C, sern necesarios para lacombustin completa de la cantidad de gas natural del apartado c)?Considere que la combustin del gas natural se realiza en condiciones estndar (1 atm y 25C) Y que el aire contiene un 21 % en volumen de oxgeno.Entalpas estndar de formacin (H0f): CH4(g): -74,8 kJmol-1; CO2(g): -393,5 kJmol-1;H2O(l):-285,8 kJmol-1; Constante R= 0,082 atm1K-1mol-1; Masas atmicas: C= 12,0; H= 1,0; O=

16,0 Sol.: -890,3 kJmol-1; 59,3 kg/tm; 0,79 m3

16. El proceso Deacon para la obtencin de cloro gaseoso se basa en hacer reaccionar clorurode hidrgeno y oxgeno gaseosos.a) Formule la ecuacin ajustada del proceso, sabiendo que adems de cloro se obtiene tambinvapor de agua.

b) Determine la variacin de entalpa por mol de cloro formado, interpretando el resultadoobtenido, a partir de los valores siguientes de las energas de enlace:Entalpa de enlace H-Cl: 432 kJmol-1; Entalpa de enlace O=O: 499 kJmol-1; Entalpa deenlace Cl-Cl: 243 kJmol-1; Entalpa de enlace O-H: 460 kJmol-1.

Sol.: -49,5 kJmol-1

17. Determine la energa libre de Gibbs a 25 C para la reaccin de combustin de 1 mol demonxido de carbono, e indique si es o no un proceso espontneo.Datos: Hf CO2(g)= -393,5 kJmol-1; Hf CO(g)= -110,5 kJmol-1; S CO2(g)= 123,6 Jmol-1K-1; S CO(g)= 197,9 Jmol

-1K-1; S O2(g)= 205,0 Jmol-1K-1

Sol.: -230,31 Jmol-1

18. Consultando una tabla de datos termodinmicos a 298K, encontramos los siguientes valores:Justifique si para dicha temperatura las siguientes

proposiciones son verdaderas o falsas:a) La formacin de NO a partir de nitrgeno y oxgeno, encondiciones estndar, es un proceso endotrmico.

b) El NO es una sustancia ms estable que el NO2.c) La oxidacin con oxgeno, en condiciones estndar, de NO a NO2es exotrmica.

Hf(kJmol-1)

Gf(kJmol-1)

NO(g) 90,25 86,57NO2 (g) 33,18 51,30


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d) La oxidacin con oxgeno, en condiciones estndar, de NO a NO2es espontnea.

19. a) Defina la magnitud denominada entalpa de enlace

b) Cul es la unidad internacional en que se mide la entalpa de enlace?c) Cmo se puede calcular la entalpa de una reaccin determinada si disponemos de una

tabla de valores de las entalpas de enlace?d) Cmo se explica que la entalpa del enlace C=C no alcance el doble del valor de laentalpa del enlace C-C?

20. Sabiendo que las entalpas estndar de combustin del hexano lquido, carbono slido ehidrgeno gas, son de -4192,0 -393,1 y -285,8 kJmol-1respectivamente. Calcule:a) La entalpa de formacin del hexano lquido a 25 C

b) El nmero de moles de hidrgeno consumidos en la formacin del hexano lquido cuandose han liberado 30 kJ.

Sol.: -167,2 kJmol-1

; 1,256 moles21. Utilizando los datos que precise de la tabla adjunta, calcule:

Sustancia C4H8 (g) C4H10 (g) CO(g) CO2 (g) H2O(g)Hf(kJ/mol) 28,4 -124,7 -110,5 -393,5 -241,8a) La cantidad de calor desprendido en la combustin de 14,5 kg de n-butano

b) La variacin de la energa interna del sistema, considerando 25 C de temperatura.Datos: R = 8,30 Jmol-1K-1; masas atmicas: C = 12,0; H = 1,0.

Sol.: -664575 kJ; -2662kJmol-1

22. Justifique cules de los procesos siguientes sern siempre espontneos, cules no lo sernnunca y en cules depender de la temperatura:a) Proceso con H < 0 y S > 0.

b) Proceso con H > 0y S < 0.

e) Proceso con H < 0 y S < 0.d) Proceso con H > 0 y S > 0.

23. Utilizando los datos siguientes:

Sustancia C2H6(g) CO2(g) H2O(l) C(s) O2(g)Hf(kJ mol- ) -84,7 -394,0 -286,0 0,0 0,0

a) Calcule las entalpas de combustin del carbn (C(s)) y del etano (C2H6(g)).b) A partir de los resultados del apartado anterior, calcule qu sustancia produce ms energapor gramo de combustible y por mol de dixido de carbono formado.

Datos: Masas atmicas C = 12,0; H = l,0Sol.: -394 kJmol

-1; 32,83 kJg

-1; -52,04 kJg

-1; -394 kJmol

-1; -780,6 kmol

-1

24. Utilizando los valores que aparecen en la tabla, todos obtenidos a la temperatura de 25 C,y considerando la reaccin:

CO(g)+ Cl2(g) COCl2(g).a) Calcule S de la reaccin.

b) Calcule H de la reaccin.c) Calcule G de la reaccin.d) Razone si la reaccin es o no espontnea.

Sol.: -131,7 Jmol-1

K; -112,4 kJmol-1

; -73,2 kJmol-1

25. El benceno (C6H6) se puede obtener a partir del acetileno (C2H2) segn la reaccin

siguiente: 3C2H2(g) C6H6(l). Las entalpias de combustin, a 25 C y 1 atm, para el acetilenoy el benceno son, respectivamente, -1300 kJmol-1y -3267 kJmol-1.

Compuesto S(Jmol-1K-1)

H(kJmol-1)

CO(g)Cl2(g)COCl2(g)

197,7222,8288,8

-110,40,0-222,8


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a) Calcule H de la reaccin de formacin del benceno a partir del acetileno y deduzca si esun proceso endotrmico o exotrmico.

b) Determine la energa (expresada en kJ) que se libera en la combustin de 1 gramo debenceno.Datos: Masas atmicas: C = 12,0; H = 1,0

Sol.: -633 kJ; 41,9 kJg-1

26. Teniendo en cuenta la grfica que representa losvalores de H y TS para la reaccin A B, razone silas siguientes afirmaciones son ciertas o falsas:a) A 500 K la reaccin es espontnea

b) El compuesto A es ms estable que el B atemperaturas inferiores a 400 Kc) A 400 K el sistema se encuentra en equilibriod) La reaccin de transformacin de A en B esexotrmica a 600 K.

27. La descomposicin del tetraxido de dinitrgeno, N2O4 2 NO2, ocurreespontneamente a temperaturas altas. Los datos termodinmicos, a 298 K, se incluyen en latabla adjunta. Determine para dicha reaccin:a) H e S a 298 K.

b) La variacin de energa interna a 298 K.c) Si la reaccin es espontnea a 298 K encondiciones estndar.d) La temperatura a partir de la cul el proceso es espontneo (considere que H y S sonindependientes de la temperatura).Datos: R = 8,31 JK-1mol-1

Sol.: 57,2 kJmol-1

; 176 JK-1

mol-1

; 54,72; No espontnea; T>325 K

28. La tabla adjunta suministra datos termodinmicos, a 298 K y 1 atm, para el agua en estadolquido y gaseoso.a) Calcule H, S y G para el proceso devaporizacin del agua.

b) Determine la temperatura a la que las fases lquiday gaseosa se encuentran en estado de equilibrio(Considere que H y S no cambian con la temperatura)

Sol.: 44 kJmol-1

; 118 JK-1

mol-1

; 8836 kJmol-1

; 372 K

29. Calcule para la formacin del etanol:a) la energa libre estndar

b) la entropa estndar.Datos en kJmol-1, a 25 C: G0f[CO2(g)] =-394,0; G0

f[H2O(l)] =-236,9; G0

f[O2(g)] =0;H0f[CH3CH2OH(l)] =-277,3; G

0combustin[CH3CH2OH(l)]=-1282,5.


; -205,04 Jmol-1

k-1

30. La entalpa de combustin del butano es Hc = -2642 kJmol-1, si todo el proceso tienelugar en fase gaseosa:a) Calcule la energa media del enlace O-H.

b) Determine el nmero de bombonas de butano (6 kg de butano/bombona) que hacen faltapara calentar una piscina de 50 m3de 14 a 27C.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1; Masas atmicas C = 12; O = 16; H = l; c e(calor especficodel agua) = 4,18 kJK-1kg-1; (densidad del agua) = l kgL-1.

Energas medias de enlace: E(C-C) = 346 kJmol-1; E(C=O) = 730 kJmol-1;E(O=O) = 487 kJmol-1; E(C-H) = 413 kJmol-1.

Compuesto Hf(kJmol- ) S (JK- mol- )N2O4 9,2 304NO2 33,2 240

CompuestoHf

(kJmol-1)S

(JK-1mol-1)H2O(1) -286 70H2O(g) -242 188


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Sol.: 513,5 kJmol-1

; 9,49 bombonas

31. Para la reaccin de combustin del etanol, C2H5OH, que es un lquido a 25 C, conteste alas siguientes preguntas con ayuda de los datos de la tabla que se adjunta:a) Escriba la reaccin y calcule su G a 25 C.

b) Calcule la variacin de la energa interna a 25C.

c) Explique si la reaccin sera o no espontnea a 727 C (supngase que Hf y S sonindependientes de la temperatura). Dato: R = 8,31 Jmol-1K-1.

C2H5OH(1) O2(g) CO2(g) H2O(1)

Hf(kJmol-1) -277,3 0,0 -393,5 -285,8S (Jmol-1K-1) 160,5 205,0 213,6 69,9

Sol.: -1325,8 kJmol-1

; -1369,6 kJmol-1

; espontnea

32. Si se dispone de naftaleno (C10H8) como combustible:a) Calcule su entalpa molar estndar de combustin.

b) Calcule la energa que se desprender al quemar 100 g de naftaleno.

c) Calcule el volumen que ocupar el CO2 desprendido en la combustin de los 100 g denaftaleno si se recoge a temperatura de 25 C y presin 1,20 atm.Datos: Hf(C10H8) =-58,6 kJmol-1; Hf (CO2) = -393,6 kJmol-1; Hf (H2O) = -284,7kJmol-1;R = 0,082 atmLmol-1K-1; Masas Atmicas: H = 1; C = 12; O = 16

Sol.: 5016,2 kJmol-1

; 3919 kJ; 159,06 L

33. En una reaccin de combustin de etano en fase gaseosa se consume todo el etano(equilibrio totalmente desplazado hacia los productos):a) Escriba y ajuste la reaccin de combustin.

b) Escriba la expresin para el clculo de entalpa de reaccin (Hr) a partir de las entalpasde formacin (Hf).

c) Escriba la expresin para el clculo de entropa. de reaccin (Sr), a partir de las entropas(S).d) Justifique el signo de las magnitudes Hry Gr. .

34. La entalpa para la reaccin de obtencin de benceno lquido a partir de etino gaseoso, 3C2H2 C6H6, es - 631 kJmol-1. En todo el proceso la temperatura es 25 C y la presin 15atm. Calcule:a) Volumen de etino necesario para obtener 0,25 L de benceno lquido.

b) Cantidad de calor que se desprende en dicho proceso.c) Densidad del etino en dichas condiciones.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1; (benceno)= 0,874 gcm-3; Masas atmicas: H = l, C = 12.

Sol.: 1,629 L; -1767,6 kJ; 15,96 gL-1.

35. El clorato de potasio (slido) se descompone, a altas temperaturas, para dar cloruro depotasio (slido) y oxgeno molecular (gas). Para esta reaccin de descomposicin, calcule:a) La variacin de entalpa estndar.

b) La variacin de energa de Gibbs estndar.c) La variacin de entropa estndar.d) El volumen de oxgeno, a 25 C y 1 atm, que se produce a partir de 36,8 g de clorato de

potasio.Hf

(kJmol-1)Gf

(kJmol-1)S

(Jmo-lK-1)

KClO3 (s) -391,2 -289,9 143,0KCl(s) -435,9 -408,3 82,7


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O2 (g) 0 0 205,0Datos: Masas atmicas: K = 39,1; Cl = 35,5; O = 16,0

Sol.: -44,7 kJmol-1

; -118 kJmol-1

; 247,2 Jmol-1

K-1

; 11,0 L

36. El ciclohexano se puede obtener por hidrogenacin cataltica del benceno. Teniendo encuenta la estequiometra de la reaccin,

calcule:a) Las variaciones de entalpa y energalibre de Gibbs de reaccin para dicho

proceso.b) El calor desprendido si se emplean 10 litros de hidrgeno, medidos a 1 atm y 298 K, parahidrogenar benceno.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1.

Sol.: -205 kJmol-1

; -97 kJmol-1

; -27,96 kJ

37. En el proceso de descomposicin trmica del carbonato de calcio, se forma xido decalcio y dixido de carbono. Sabiendo que el horno en el que ocurre el proceso tiene unrendimiento del 65%, conteste a los siguientes apartados.

a) Formule la reaccin y calcule su variacin de entalpa.b) Calcule el consumo de combustible (carbn mineral), en toneladas, que se requiere paraobtener 500 kg de xido clcico.Datos: H0fcarbonato de calcio = -1206,9 kJmol

-1; H0fxido de calcio = -393,1 kJmol-1

H0fdixido de carbono = -635,1 kJmol-1; 1 kg de carbn mineral desprende 8330 kJ

Masas atmicas: Ca = 40; O = 16Sol.: 178,7 kJmol

-1; 0,295 tm carbn

38. Para la siguiente reaccin: CH3-CH2OH(l) + O2(g) CH3-COOH(l) + H2O(l).Calcule:a) La variacin de la entalpa de

la reaccin a 25 C, encondiciones estndar.b) La variacin de la entropa a 25C, en condiciones estndar.c) La variacin de energa deGibbs a 25 C, en condiciones estndar.d) La temperatura terica para que la energa de Gibbs sea igual a cero.


; -135 Jmol-1

K-1

; -504,7 kJ

39. La reaccin de descomposicin de clorato potsico produce cloruro potsico y oxgeno.a) Escriba la reaccin, calcule la variacin de entalpa estndar e indique si el proceso esexotrmico o endotrmico.

b) Calcule la energa intercambiada si se obtienen 25 L de oxgeno a 25 C y 750 mm de Hg.Datos: Hf(KClO3)= -391,2 kJmol

-1; Hf(KCl)= -435,9 kJmol-1; R = 0,082 atmLK-1mol-1Sol.: -44,7 kJmol

-1; -30,08 kJ

40. Considere la combustin de carbn, hidrgeno y metanol.a) Ajuste las reacciones de combustin de cada sustancia. b) Indique cuales de los reactivos o

productos tienen entalpa de formacin nula. c) Escriba las expresiones para calcular lasentalpas de combustin a partir de las entalpas de formacin que considere necesarias. d)Indique como calcular la entalpa de formacin del metanol a partir nicamente de lasentalpas de combustin.

41. Sabiendo que la combustin de 1 g de TNT libera 4600 kJ. Y considerando los valores de

entalpas de formacin que se proporcionan, calcule: a) La entalpa estndar de combustin

Compuesto H f(kJmol- ) G f(kJmol- )BencenoCiclohexano

+49-156

+124+27

Datos a 25 C H0f(kJmol-1) S f(Jmol

- K- )

Etanol (l) -227,6 160,7Acido etanoico (l) -487,0 159,9O2(g) 0 205,0H2O(l) -285,8 70,0


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del CH4. b) El volumen de CH4, medido a 25C y 1 atm de presin, que es necesario quemarpara producir la misma energa que 1 g de TNT.Datos: Hf

0(CH4) = -75 kJmol-1; Hf

0(CO2) = -394 kJmol-1; Hf

0(H2O(g)) = -242 kJmol-1

Sol.: -803 kJmol-1

; 140 L42. Sabiendo que la temperatura de ebullicin de un lquido es la temperatura a la que el

lquido puro y el gas puro coexisten en el equilibrio a 1 atm de presin, es decir G= 0, yconsiderando el siguiente proceso: Br2 (l)Br2 (g)a) Calcule H0a 25 C; b) Calcule S0; c) Calcule G0a 25 C e indique si el proceso esespontneo a dicha temperatura; d) Determine la temperatura de ebullicin del Br2,suponiendo que H0y S0no varan con la temperatura.Dato: Hf

0Br2(g)= 30,91 kJmol-1; Hf

0Br2(l)= 0; S0Br2(g)= 245,4 Jmol

-1K-1; S0Br2(l)=152,2 Jmol-1K-1

Sol.: 30,91 kJmol-1

; 93,2 Jmol-1

K-1

; 3136,4 kJmol-1

; 331,7 K

43. Sabiendo que las entalpas de combustin del etanol y del cido etanoico (cido actico)en condiciones estndar son, respectivamente, -1372,9 kJmol-1 y -870,5 kJmol-1y que lasentalpas normales de formacin del agua lquida y del dixido de carbono sonrespectivamente -285,5 kJmol-1y -393,04 kJmol-1, calcule:a) La entalpa de la reaccin correspondiente al proceso:C2H5OH(l)+ O2(g) CH3-COOH(l) + H2O(l)

b) La entalpa de formacin del etanol.Sol.: -502,4 kJmol

-1; -269,68 kJmol

-1

44. En una reaccin qumica del tipo 3A(g) A3(g) disminuye el desorden del sistema. Eldiagrama entlpico del proceso se representa en el siguiente esquema:

a) Qu signo tiene la variacin de entropa de la reaccin?b) Indique razonadamente si el proceso indicado puede ser espontneo a temperaturas altas o

bajas.c) Qu signo debera tener H de la reaccin para que sta no fuera espontnea a ningunatemperatura?

45. Considere la reaccin qumica siguiente: 2Cl(g) Cl2 (g). Conteste de forma razonada:a) Qu signo tiene la variacin de entalpa de dicha reaccin?

b) Qu signo tiene la variacin de entropa de esta reaccin?c) La reaccin ser espontnea a temperaturas altas o bajas?d) Cunto vale H de la reaccin, si la energa de enlace Cl-Cl es 243 kJmol-1?

Datos a 298 K CH2=CH2 CH3-CH30 -1/ kJmolf

H 52,3 -84,7


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46. Para la reaccin de hidrogenacin del eteno(CH2=CH2), determine:a) La entalpa de reaccin a 298 K.

b) El cambio de energa Gibbs de reaccin a 298 K.c) El cambio de entropa de reaccin a 298 K.

d) El intervalo de temperaturas para el que dichaSol.: -137,0 kJmol

-1; -101,0 kJmol

-1; -120,8 Jmol

-1k

-1; T


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Problemas CINTICA Y EQUILIBRIOS QUMICO

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2. CINTICA Y EQUILIBRIOS QUMICO

2.1. CINTICA QUMICA

1. Razone: a) Si puede deducirse, a partir de las figuras correspondientes, si las reaccionesrepresentadas en (I) y (II) son de igual velocidad y si, previsiblemente, sern espontneas.

b) En la figura (III) se ha representado una reaccin catalizada y la misma sin catalizar.Selese en la figura, (que deber copiar en su pliego de examen), cules son la Ea y el H enel primer supuesto y cules en el segundo.c) Por qu el empleo de un catalizador, no es un procedimiento vlido para lograr que unareaccin no espontnea se produzca?

2. Teniendo en cuenta la grfica adjunta que deber copiar en su hoja de contestaciones:

a) Indique si la reaccin es exotrmica o endotrmica.b) Represente el valor de H de reaccin.c) Represente la curva de reaccin al aadir un catalizador positivo.d) Qu efectos produce el hecho de aadir un catalizador positivo?

3. Conteste las siguientes preguntas:a) Cul es el concepto de velocidad de reaccin?

b) En qu unidades se expresa?c) Qu factores influyen en la velocidad de reaccin?d) Por qu un catalizador aumenta la velocidad de reaccin?

4. Los siguientes datos describen 4reacciones qumicas del tipo:A + B C + DSe desea saber:a) Cul es la reaccin ms rpida?

b) Cul o cules de estas reacciones sonespontneas?c) Cul es la reaccin ms endotrmica?d) Qu valores de la tabla podran modificarse por la presencia de un catalizador encualquiera de las situaciones anteriores?

Justifique las respuestas.5. Razone si la velocidad de reaccin depende de:

Energa deactivacin(kJmol-1)

G(kJmol-1)

H(kJmol-1)

Reaccin I 1 -2 0,2Reaccin II 0,5 5 -0,8Reaccin III 0,7 0,7 0,6Reaccin IV 1,5 -0,5 -0,3


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a) Si el proceso es exotrmico.b) Si el proceso es espontneo.c) Si los enlaces que se rompen son ms fuertes que los que se forman.d) La temperatura y la presin a las que se realiza el proceso.

6. Para la reaccin en fase gaseosa ideal: A + BC + DCuya ecuacin cintica o ley de velocidad es v = k [A], indique como vara la velocidad dereaccin:a) Al disminuir al volumen del sistema a la mitad.

b) Al variar las concentraciones de los productos, sin modificar el volumen del sistema.c) Al utilizar un catalizador.d) Al aumentar la temperatura.

7. La ecuacin de velocidad para el proceso de reduccin de HCrO4- con HSO3

- en mediocido es:

v = k[HCrO4-] [HSO3

-]2[H+]

a) Indique las unidades de la constante de velocidad (k),b) Indique el orden total de la reaccin y los rdenes parciales correspondientes a las tresespecies.c) Explique los factores que influyen en la constante de velocidad de la reaccin.d) Indique de qu forma se puede aumentar la velocidad de reaccin, sin variar la temperaturay la composicin.

8. La reaccin en fase gaseosa A + B C + D es endotrmica y su ecuacin cintica es:2

v k A . Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El reactivo A se consume ms deprisa que el B.

b) Un aumento de presin total produce un aumento de la velocidad de la reaccin.c) Una vez iniciada la reaccin, la velocidad de reaccin es constante si la temperatura novara.d) Por ser endotrmica, un aumento de temperatura disminuye la velocidad de reaccin.

9. La reaccin A + B C es un proceso elemental, responda razonadamente a las siguientescuestiones:a) Cules son las unidades de la velocidad de reaccin?

b) Escriba la expresin de velocidad en funcin de las concentraciones.c) Indique la molecularidad y los ordenes parciales de reaccin.d) Se modifica la velocidad de reaccin si las concentraciones iniciales de A y B se

mantienen constantes pero cambia la temperatura del experimento?

10. Para la reaccin en fase gaseosa CO + NO2 CO2 + NO la ecuacin de velocidad esv = k [NO2]

2. Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:a) La velocidad de desaparicin del CO es igual que la velocidad de desaparicin del NO2.

b) La constante de velocidad no depende de la temperatura porque la reaccin se produce enfase gaseosa.c) El orden total de la reaccin es dos.d) Las unidades de la constante de velocidad sern molL-1s-1.

11. Se determin experimentalmente que la reaccin 2A + B

> P sigue la ecuacin develocidad v = k[B]2. Conteste razonadamente si las siguientes proposiciones son verdaderas ofalsas. a) La velocidad de desaparicin de B es la mitad de la velocidad de formacin de P. b)


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La concentracin de P aumenta a medida que disminuyen las concentraciones de los reactivosA y B. c) El valor de la constante de velocidad es funcin solamente de la concentracininicial de B. d) El orden total de reaccin es tres.

12. La reaccin en fase gaseosa 2A + B 3C es una reaccin elemental y por tanto de orden

2 respecto de A y de orden 1 respecto de B.a) Formule la expresin para la ecuacin de velocidad. b) Indique las unidades de la velocidadde reaccin y de la constante cintica. c) Justifique como afecta a la velocidad de reaccin unaumento de la temperatura a volumen constante. d) Justifique como afecta a la velocidad dereaccin un aumento del volumen a temperatura constante.

13. La velocidad de la reaccin A + 2 B C en fase gaseosa solo depende de la temperaturay de la concentracin de A, de tal manera que si se duplica la concentracin de A la velocidadde reaccin tambin se duplica.a) Justifique para qu reactivo cambia ms deprisa la concentracin.

b) Indique los rdenes parciales respecto de A y B y escriba la ecuacin cintica.c) Indique las unidades de la velocidad de reaccin y de la constante cintica.d) Justifique cmo afecta a la velocidad de reaccin una disminucin de volumen atemperatura constante.

14. La reaccin 2X + Y X2Y tiene ordenes de reaccin 2 y 1 respecto a los reactivos X eY, respectivamente.a) Cul es el orden total de la reaccin? Escriba la ecuacin velocidad del proceso.

b) Qu relacin existe entre la velocidad de desaparicin de X y la de aparicin de X2Y?c) En qu unidades se puede expresar la velocidad de esta reaccin? Y la constante develocidad?

d) De qu factor depende el valor de la constante de velocidad de esta reaccin? Razone larespuesta.

15. Considerando el diagrama de energa que se muestra, parala reaccin conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) Cul puede ser la causa de la diferencia entre la curva 1 y la2?

b) Para cul de las dos curvas la reaccin transcurre a mayorvelocidad?c) Qu les suceder a las constantes de velocidad de reaccinsi se aumenta la temperatura?

d) La reaccin es exotrmica o endotrmica?

16. En las siguientes comparaciones entre magnitudes termodinmicas y cinticas indique quparte de la afirmacin es falsa y qu parte es cierta:a) En una reaccin exotrmica tanto la entalpa de reaccin como la energa de activacin sonnegativas.

b) Las constantes de velocidad y de equilibrio son adimensionales.c) Un aumento de temperatura siempre aumenta los valores de las constantes de velocidad yde equilibrio.d) La presencia de catalizadores aumenta tanto la velocidad de reaccin como la constante deequilibrio.


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17. Mediante un diagrama de energa-coordenada de la reaccin, justifique en cada caso si lavelocidad de reaccin depende de la diferencia de energa entre:a) reactivos y productos, en cualquier estado de agregacin

b) reactivos y productos, en su estado estndarc) reactivos y estado de transicin

d) productos y estado de transicin.

2.2. EQUILIBRIO QUMICO

17. En la figura estn representadas las variaciones de Energa Potencial durante el transcursode dos reacciones qumicas: Reaccin A y Reaccin B.De las siguientes proposiciones indique cua1es son correctas y cuales no lo son y porqu.a) La reaccin A es endotrmica y la reaccin B es exotrmica.

b) La variacin de entalpa en ambas reacciones es la misma.c) La E de activacin de la reaccin A es mayor que la E de activacin de la reaccin B.d) Un aumento de entalpa en la reaccin A aumenta la cantidad de producto formada.e) Un aumento de temperatura en la reaccin B incrementa la energa cintica de lasmolculas que intervienen en la reaccin.

18. A 1000 K cuando se establece el equilibrio entre CO2(g), CO(g)y C(s)se determina que lapresin total es 4,70 atmsferas. Calclense las presiones del CO2y del CO en el equilibrio sia esta temperatura el valor de Kp = 1,72 y la presin de vapor del C(s)es despreciable.

( ) 2( ) ( ) 2s g gC CO CO Sol.: 258 atm; 2,12 atm

19. En un matraz de 1 litro se introducen 0,1 moles de PCl5 y se calienta hasta 300 C,disocindose segn: 5( ) 3( ) 2( ) a 300 Cg g gPCl PCl Cl .Sabiendo que el grado de disociacin

es 0,9, Calcular:a) El nmero de moles de cada componente en el equilibrio.

b) La presin en el interior del matraz.c) Kc y Kp.

Sol.: 10-2

y 910-2

; 8,93 atm; 0,81 y 38,06

20. La constante de equilibrio para la reaccin: 2 4( ) 2( )2g gN O NO vale Kc = 5,810-3 a 25

C. Calcule el grado de disociacin, a esa temperatura, cuando la concentracin inicial es:a) 0,01 mol-1.


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b) 0,02 mol-1.c) Se cumple la ley de Le Chatelier? Justifquelo.

Sol.: 0,456; 0,0469; Si

21. La constante de equilibrio para la disociacin del pentacloruro de fsforo en tricloruro defsforo y cloro a 2000 C vale Kc = 0,00793. Calcule el grado de disociacin () del PCl 5a

dicha temperatura si:a) Se colocan inicialmente 3,125 g de PCl5en un matraz de 1 litro.

b) El matraz se encontraba previamente lleno de Cl2a la presin de 1 atm.c) Justifique si se cumple en el equilibrio anterior el principio de Le Chatelier.

Sol.: 0,51; 0,39; Si

22. En una reaccin qumica A + B C + D en la que se ha alcanzado el equilibriojustifquese cul o cules, de los supuestos siguientes, son verdaderos o falsos:a) La concentracin de los productos C y D, no vara con el tiempo.

b) El valor de G de la reaccin alcanza el mximo valor negativo.c) Las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales.d) La diferencia entre la energa libre de los productos y los reactivos es cero.

23. En un recipiente de 2 litros se introducen 3 moles de SO2y 6 moles de O2y se calienta a1000 K con lo que se alcanza el equilibrio: 2 2 32 2SO O SO . Sabiendo que en el

equilibrio existe 0,25 moles de trixido. Calcular la composicin en el equilibrio, Kc y Kp aesa temperatura.

Sol,: 1,375 M 2,938 M y 0,135 M; 2,810-3

y 3,4110-5

24. Conocido el valor de Kc para el equilibrio: 2 ( ) 2 ( ) 3 ( )3 2g g gH N NH , Kc = 783

Calcula a la misma temperatura, el valor de la constante de equilibrio de las siguientesreacciones:

a) 2 ( ) 2 ( ) 3 ( )1/2 3/2g g gN H NH , Kc (a)b) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )3g g gNH N H , Kc (b)

Sol.: 27,98 y 1,2810-3

25. El fosgeno, COC12, usado en la preparacin del poliuretano, se obtiene a partir del

( ) 2( ) 2( )g g gCO Cl COCl . Una mezcla en equilibrio a 395 C contiene 0,01 moles de CO y

0,02 moles de Cl2por litro, as como cierta cantidad de COCl2.a) Si la Kc de formacin del fosgeno a 395 C vale 1,2310 3, cul es la concentracin deCOCl2?

b) Calcule el valor de Kp de la reaccin anterior a esa temperatura.c) Cunto valdr la constante Kc de disociacin del fosgeno a esa temperatura?

Dato: R = 0,082 atmLmol-1K-1Sol.: 0,246 M; 22,45; 8,1310

-4

26. Dado el equilibrio:4 HCl(g) + O2 (g) 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g); H = (-)

Razone cual de las cuatro situaciones propuestas en la tablaadjunta dara lugar a un mayor rendimiento en la preparacin decloro.

27. La constante de equilibrio Kp de la reaccin: N2O42 NO2vale 0,671 a 45 C. Calculela presin total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N2O4a 10 atm y a dichatemperatura. Datos: R = 0,082 atmlmo1-1K-1

Sol,: 11,22 atm

Presin Temperatura1 2 3 4


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28. A 200 C y presin de 1 atm, el PCl5se disocia en PCl3y Cl2en un 48,5 %. Calcule:a) Kc y Kp

b) El grado de disociacin a la misma temperatura pero a 10 atmsferas de presin.c) Explique en funcin del principio de Le Chatelier si el resultado obtenido en b) le parececorrecto.

Datos: Masas atmicas del P = 30,97; Cl = 35,5; R = 0,082 atmlK-1

mol-1

Sol.: 7,9310

-3y 0,3076; 0,176

29. Dada la siguiente reaccin:N2 (g)+ O2 (g) 2 NO(g) H = 90,4 kJ/mol; G = 86,7 kJ/mol

Justifique cules de las siguientes afirmaciones son ciertas:a) La reaccin es espontnea de izquierda a derecha.

b) La reaccin es exotrmica de derecha a izquierda y un aumento de temperatura desplaza alequilibrio a la derecha.c) El equilibrio se desplaza hacia la izquierda aumentando la presin.

d)2 2

2NO

N O

pKp

p p

.

30. Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrgeno y 2,5 moles deyodo, se calienta a 400 C con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4,5 moles de HI,siendo el volumen del recipiente de reaccin de 10 litros. Calcule:a) El valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp.

b) La concentracin de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendoconstante la temperatura de 400 C.

Sol.: 64,8 y 64,8; 0,25 M 0,05 M y 0,9 M

31. El dixido de nitrgeno, de color pardo rojizo, reacciona consigo mismo (se dimeriza)para dar tetraxido de dinitrgeno, gas incoloro. Una mezcla en equilibrio a 0 C es casi

incolora y a 100 C tiene un color pardo rojizo.a) Escriba el equilibrio qumico correspondiente a la reaccin de dimerizacin.

b) Es exotrmica o endotrmica la reaccin de dimerizacin?c) Qu ocurrir si a 100 C se aumenta la presin del sistema?d) Escriba la expresin de la constante de equilibrio Kp, en funcin del grado de disociacin yde la presin total.

32. A partir de la reaccin: 4NH3(g)+ 5 O2(g) 4 NO(g)+ 6H2O(g)a) Escriba las expresiones de las constantes Kc y Kp de la reaccin.

b) Establezca la relacin entre los valores de Kc y Kp en esta reaccinc) Razone cmo influira en el equilibrio un aumento de presin.d) Si se aumentase la concentracin de O2explique en qu sentido se desplazara el equilibrioSe modificara la constante de equilibrio?

33. La reaccin CO(g)+ H2O(g) H2 (g) + CO2 (g), tiene una Kc de 8,25 a 900 C.En un recipiente de 25 litros, se mezclan 10 moles de CO y 5 moles de H2O a 900 C. Calculeen el equilibrio:a) Las concentraciones de todos los compuestos.

b) La presin total de la mezcla.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1.

Sol.: 0,218 M; 0,018 M y 0,182 M; 57,71 atm

34. A 400 C y 10 atmsferas, el amonaco contenido en un recipiente se encuentra disociadoen sus elementos en un 80 %. Calcule:


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a) El valor de la presin en el recipiente si la disociacin fuese del 50 %, sin variar el volumenni la temperatura.

b) La temperatura que debera alcanzar el recipiente para que la disociacin volviera a ser del80 %, sin variar el volumen ni la presin aplicada en a).Dato: R = 0,082 atmLmol-1K-1

Sol.: 8,34 atm; 561 K35. El N2O4 gas se descompone parcialmente a 45 C para dar NO2 gas. En un recipientevaco, de un litro de capacidad, a 45C se introducen 0,1 moles de N2O4alcanzndose en elequilibrio una presin de 3,18 atmsferas. Calcule:a) Las constantes de equilibrio en funcin de las presiones y de las concentraciones.

b) El grado de disociacin del N2O4.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1.

Sol.: 0,644 y 0,247; 0,22

36. Dado el equilibrio: A2 (g) 2 A(g) H = 86 kJ.Conteste razonadamente las cuestiones siguientes:a) Es estable la molcula de A2?

b) Cmo hay que variar la temperatura para favorecer un desplazamiento del equilibrio haciala derecha?c) Cmo influira un aumento de presin en el valor de Kp?d) Cmo afectara un aumento de presin en la disociacin de A2?

37. Se introducen 0,1 moles de SbCl5en un recipiente de 1 litro, se calientan a 182 C y seproduce su disociacin: SbCl5 (g) SbCl3 (g) + Cl2 (g), quedando cuando se alcanza elequilibrio 0,087 moles de SbCl5. Calcule:a) La constante de equilibrio Kc.

b) Las concentraciones de los componentes en el equilibrio, si, se aumenta el volumen de 1 a

3 litros, manteniendo la temperatura constante.c) La presin total de la mezcla en las condiciones finales del apartado b).Dato: R = 0,082 atml.mol-1K-1

Sol.: 1,4410-3

; 0,026 M; 710-3

M; 1,5 atm

38. A 250 C, la constante de equilibrio para la disociacin del pentacloruro de fsforo entricloruro de fsforo y cloro, todo en estado gaseoso, vale K = 0,041. Si en un matraz de doslitros se introduce 1 mol de pentacloruro y se calienta a 250 C, calcule:a) La cantidad de pentacloruro que permanece sin disociar, una vez establecido el equilibrio.

b) La presin total en el interior del matraz en las condiciones de equilibrio.Datos: R = 0,082 atm l mol-1K-1.

Sol.: 0,752 moles; 26,76 atm

39. Para los siguientes equilibrios:1 2 N2O5(g) 4 NO2(g)+ O2(g)2 N2(g)+ 3 H2(g) 2 NH3(g)3 H2CO3(ac) H

+(ac) + HCO3

-(ac)

4 CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)a) Escriba las expresiones de Kc y Kp.

b) Razone qu suceder en los equilibrios 1 y 2 si se aumenta la presin a temperaturaconstante.

40. Considere el equilibrio 2 NOBr(g) 2NO(g)+ Br2(g). Razone como variar el nmero demoles de Br2en el recipiente s:

a) se aade NOBrb) se aumenta el volumen del recipiente


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c) se aade NOd) se pone un catalizador.

41. Considere la reaccin CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g). Al mezclar inicialmente 49,3moles de CO2y 50,7 moles de H2, a la temperatura de 1000 K, se encuentra una composicin

en el equilibrio de 21,4 moles de CO2, 22,8 moles de H2, 27,9 moles de CO y 27,9 moles deH2O.a) Determine el valor de Kc.

b) Calcule la composicin de la mezcla en el equilibrio cuando se parte inicialmente de 60moles de CO2y 40 moles de H2en las mismas condiciones.

Sol.: 1,59; 33,33 moles; 13,33 moles; 26,67 moles

42. En un recipiente cerrado tiene lugar la reaccin H2(g)+ F2(g)HF(g), con un H de -270,9 kJmol-1, justifique qu le ocurrir al equilibrio si se efectan las modificacionessiguientes:a) se aade un mol de F2permaneciendo constantes la temperatura y el volumen del recipiente

b) se disminuye el volumen del recipiente

c) se introduce un mol de helio sin variar la temperatura ni el volumen del recipiented) se eleva la temperatura, manteniendo la presin constante.

43. Considere la reaccin N2O4(g) 2 NO2(g). Calcule:a) Kp, a 25C y 1 atm, si el compuesto N2O4est disociado en un 50%

b) H de la reaccin, sabiendo que las entalpas de formacin de NO2y N2O4son -50,16 y -96,14 kJmol-1, respectivamente.

Sol.: 1,33; -4,18 kJmol-1

44. Para la reaccin: Sb2O5 (g) Sb2O3 (g)+ O2 (g), se cumple que H > O. Explique qu lesucede al equilibrio si:a) Disminuye la presin a temperatura constante.

b) Se aade Sb2O3a volumen y temperatura constantes.Explique qu le sucede a la constante de equilibrio si:c) Se aade un catalizador a presin y temperatura constantes.d) Aumenta la temperatura.

45. La constante de equilibrio, Kc, para la reaccin: N2(g)+ O2(g) 2 NO(g) vale8,810-4, a 2200 K.a) Si 2 moles de N2y 1 mol de O2se introducen en un recipiente de 2 litros y se calienta a2200 K, calcule los moles de cada especie qumica en el equilibrio.

b) Calcule las nuevas concentraciones que se alcanzan en el equilibrio si se aaden al

recipiente anterior 1 mol de O2.Sol.: 1,98 moles; 0,98 moles y 0,04 moles; 1,97 moles y 0,06 moles46. Se establece el siguiente equilibrio en un recipiente cerrado:

2 Cl2(g) + 2 H2O(g) 4 HCl(g) + O2(g) H= 113 kJRazone cmo afectara a la concentracin de O2:a) la adicin de Cl2

b) el aumento del volumen del recipientec) el aumento de la temperaturad) la utilizacin de un catalizador.

47. Para la reaccin NO2(g)+ SO2(g) NO(g)+ SO3(g) a 350 K, las concentraciones en el

equilibrio son [NO2]=0,2 molL-1, [SO2]=0,6 molL-1, [NO]=4,0 molL-1y [SO3]=1,2 molL-1.a) Calcule el valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp.


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b) Calcule las nuevas concentraciones en el equilibrio si a la mezcla anterior, contenida en unrecipiente de 1 litro, se le aade 1 mol de SO2manteniendo la temperatura a 350 K.

Sol.: 40; 0,09 M; 1,49 M; 4,11 M y 1,31 M

48. Justifique si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas:a) Un valor negativo de una constante de equilibrio significa que la reaccin inversa es

espontnea.b) Para una reaccin exotrmica, se produce un desplazamiento hacia la formacin deproductos al aumentar la temperatura.c) Para una reaccin a temperatura constante con igual nmero de moles gaseosos dereactivos y productos, no se produce desplazamiento del equilibrio si se modifica la presin.d) Para una reaccin a temperatura constante donde nicamente son gases los productos, elvalor de la constante de equilibrio disminuye cuando disminuimos el volumen del recipiente.

49. El equilibrio PCl5 (g) PCl3 (g)+ Cl2 (g)se alcanza calentando 3 g de pentacloruro defsforo hasta 300 C en un recipiente de medio litro, siendo la presin final de 2 atm. Calcule:a) El grado de disociacin del pentac1oruro de fsforo.

b) El valor de Kp a dicha temperatura.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1; Masas atmicas: Cl = 35,5; P = 31,0.

Sol.: 0,48; 0,6

50. Razone si son correctas o incorrectas las siguientes afirmaciones:a) En una reaccin qumica no puede ser nunca G = 0.

b) G es independiente de la temperatura.c) La reaccin no es espontnea si G > 0.d) La reaccin es muy rpida si G < 0.

51. En un recipiente cerrado de volumen constante igual a 22 L y a la temperatura de 305 K se

introduce 1 mol de N2O4(g). Este gas se descompone parcialmente segn la reaccin N2O4(g) 2 NO2(g), cuya constante de equilibrio Kp vale 0,249 a dicha temperatura.a) Calcule el valor de la constante de equilibrio, Kc.

b) Determine las fracciones molares de los componentes de la mezcla en el equilibrio.c) Cul es la presin total cuando se ha alcanzado el equilibrio?Dato: R = 0,082 atmLmol-1K-1.

Sol.: 9,9610-3

; 0,656 M; 0,344 M; 1,373 atm

52. El yoduro de hidrgeno se descompone a 400 C de acuerdo con la ecuacin:2HI(g) H2(g)+ I2(g), siendo el valor de Kc= 0,0156.

Una muestra de 0,6 moles de HI se introduce en un matraz de 1 L y parte del HI sedescompone hasta que el sistema alcanza el equilibrio.

a) Cul es la concentracin de cada especie en el equilibrio?b) Calcule Kp.c) Calcule la presin total en el equilibrio.Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1;

Sol.: 0,48 M; 0,06 M; 0,0156; 33,11 atm

53. La reaccin de obtencin de polietileno a partir de eteno, n CH2=CH2(g) [-CH2-CH2-]n(s), es exotrmica:a) Escriba la expresin de la constante de equilibrio, Kp.

b) Qu tipo de reaccin de polimerizacin se produce?c) Cmo afecta un aumento de la temperatura a la obtencin de polietileno?d) Cmo afecta un aumento de la presin total del sistema a la obtencin de polietileno?


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54. En un reactor de 1 litro, a temperatura constante, se establece el equilibrio NO2+ SO2NO + SO3, siendo las concentraciones molares en el equilibrio: [NO2]=0,2, [SO2]=0,6,[NO]=4,0 y [SO3]=1,2.a) Calcular el valor de la Kc a esa temperatura

b) Si se aaden 0,4 moles de NO2Cul ser la nueva concentracin de reactivos y productos

cuando se establezca de nuevo el equilibrio?Sol.: 40; 0,386 M; 0,386 M; 4,214 M y 1,414 M

55. Para la reaccin de sntesis del amonaco, N2 (g)+ 3 H2 (g) 2 NH3 (g), se conocen losvalores, a temperatura ambiente, de las siguientes magnitudes: H0r (valor negativo), G0r(valor negativo), Kp (valor muy alto) y Ea (valor muy alto). Conteste a las siguientes

preguntas, indicando cul o cules de dichas magnitudes estn directamente relacionadas conlos conceptos que se enumeran a continuacin:a) Intercambio de calor cul es el sentido del intercambio de calor para esta reaccin?

b) Espontaneidad. En que sentido es espontnea la reaccin?c) Velocidad de reaccin. Es rpida o lenta la reaccin?d) Efecto de la presin. Qu efecto tiene para esta reaccin un aumento de presin?

56. En un recipiente cerrado, a la temperatura de 490 K, se introduce 1 mol de PCl 5 (g)que sedescompone parcialmente segn la reaccin PCl5 (g)PCl3 (g) + Cl2 (g). Cuando se alcanza elequilibrio, la presin es de 1 atm y la mezcla es equimolecular (igual nmero de moles dePCl5, PCl3y Cl2).a) Determine el valor de la constante de equilibrio, Kp, a dicha temperatura.

b) Si la mezcla se comprime hasta 10 atm, calcule la nueva composicin de equilibrio.Sol.: 1/3; 0,82 moles; 0,18 moles

57. El dixido de nitrgeno es un gas que se presenta en la forma monmera a 100 C.Cuando se disminuye la temperatura del reactor hasta 0 C se dimeriza para dar tetrxido dedinitrgeno gaseoso.a) Formule el equilibrio qumico correspondiente a la reaccin de dimerizacin.

b) Es exotrmica o endotrmica la reaccin de dimerizacin?c) Explique el efecto que produce sobre el equilibrio una disminucin del volumen del reactora temperatura constante.d) Explique cmo se ver afectado el equilibrio si disminuye la presin total, a temperaturaconstante.

58. Se introducen 2 moles de COBr2en un recipiente de 2 L y se calienta hasta 73 C. El valorde la constante Kc, a esa temperatura, para el equilibrio COBr2(g) CO(g) + Br2(g) es 0,09.Calcule en dichas condiciones:

a) El nmero de moles de las tres sustancias en el equilibrio.b) La presin total del sistema.c) El valor de la constante Kp.Dato: R = 0,082 atmLmor-1K-1

Sol.: 1,483 moles; 0,517 moles; 35,71 atm; 2,55

59. Para la reaccin N2 (g)+ O2 (g) 2 NO (g)el valor de la constante de equilibrio, Kc, es8,810-4a 1930 C. Si se introducen 2 moles de N2y 1 mol de O2en un recipiente vaco de 2 Ly se calienta hasta 1930 C, calcule:a) La concentracin de cada una de las especies en equilibrio.

b) La presin parcial de cada especie y el valor de la constante de equilibrio KpSol.: 0,99 M; 0,49 M; 0,021 M; 178,83 atm; 88,5 atm; 3,8 atm; 8,810

-4

60. Al calentar, el dixido de nitrgeno se disocia en fase gaseosa en monxido de nitrgenoy oxgeno:


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a) Formule la reaccin qumica que tiene lugar. b) Escriba Kppara esta reaccin. c) Expliqueel efecto que produce un aumento de presin total sobre el equilibrio. d) Explique cmo sever afectada la constante de equilibrio al aumentar la temperatura.

61. Se introduce en un recipiente de 3 L, en el que previamente se ha hecho el vaco 0,04

moles de SO3a 900 K. Una vez alcanzado el equilibrio, se encuentra que hay presentes 0,028moles de SO3.a) Calcule el valor de Kc para la reaccin: 2SO3(g)2SO2(g)+ O2(g) a dicha temperatura.

b) Calcule el valor de Kppara dicha disociacin.Dato: R = 0,082 atmLK-1mol-1

Sol.: 3,6710-4

; 0,027

62. En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N 2y 3 mol de H2a la temperatura de 780K. Cuando se establece el equilibrio para la reaccin N2+ 3 H2 2 NH3, se tiene una mezclacon un 28 % en mol de NH3. Determine: a) El nmero de moles de cada componente en elequilibrio. b) La presin final del sistema. c) El valor de la constante de equilibrio, Kp. Datos:R = 0,082 atmLK-1mol-1

Sol.: 0,56 moles; 1,69 moles; 0,88 moles; 499,7 atm; 1,1110-5

63. El amoniaco reacciona a 298 K con oxgeno molecular y se oxida a monxido denitrgeno y agua, siendo su entalpa de reaccin negativa. a) Formule la ecuacin qumicacorrespondiente con coeficientes estequiomtricos enteros. b) Escriba la expresin de laconstante de equilibrio Kc. c) Razone cmo se modificar el equilibrio al aumentar la presintotal a 298 K si son todos los compuestos gaseosos a excepcin del H2O que se encuentra enestado lquido. d) Explique razonadamente cmo se podra aumentar el valor de la constantede equilibrio.

64. El cloruro de plata (I) es una sal muy insoluble en agua. a) Formule el equilibrioheterogneo de disociacin. b) Escriba la expresin de la constante del equilibrio desolubilidad (Ks) y su relacin con la solubilidad molar (s). c) Dado que la solubilidad aumentacon la temperatura, justifique si el proceso de disolucin es endotrmico o exotrmico. d)Razone si el cloruro de plata (I) se disuelve ms o menos cuando en el agua hay cloruro desodio en disolucin.

65. A 400 C y 1 atmsfera de presin el amoniaco se encuentra disociado en un 40%, ennitrgeno e hidrgeno gaseosos, segn la reaccin: NH3(g) 3/2 H2(g)+ 1/2 N2(g). Calcule:a) La presin parcial de cada uno de los gases en el equilibrio. b) El volumen de la mezcla sise parte de 170 g de amonaco. c) El valor de la constante Kp. d) El valor de la constante Kc .Datos: R = 0,082 atmLmol-lK-1; masas atmicas: N = 14, H = 1

Sol.: 0,43 atm; 0,43 atm; 0,14 atm; 772,6 L; 0,247; 4,4810-3

66. A temperatura elevada, un mol de etano se mezcla con un mol de vapor de cido ntrico,que reaccionan para formar nitroetano (CH3CH2NO2) gas y vapor de agua. A esa temperatura,la constante de equilibrio de dicha reaccin es Kc = 0,050.a) Formule la reaccin que tiene lugar.

b) Calcule la masa denitroetano que se forma.c) Calcule la entalpamolar estndar de lareaccin.d) Determine el calor que se desprende o absorbe hasta alcanzar el equilibrio.

Datos. Masas atmicas: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16.Sol.: 13,7 g; -232,9 kJmol

-1; -41,9 kJ

Etano (g) c. ntrico (g) Nitroetano (g) Agua (g)

H0f(kJmol-1) -124,6 -164,5 -236,2 -285,8


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67. La reaccin 2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g) no es espontnea a 25 C. Justifique si lassiguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.a) La variacin de entropa es positiva porque aumenta el nmero de moles gaseosos.

b) Se cumple que Kp/Kc = R T.c) Si se duplica la presin de H2, a temperatura constante, el valor de Kp aumenta.

d) La reaccin es endotrmica a 25 C.

68. En un recipiente de 25 L se introducen dos moles de hidrgeno, un mol de nitrgeno y 3,2moles de amoniaco. Cuando se alcanza el equilibrio a 400 C, el nmero de moles deamoniaco se ha reducido a 1,8. Para la reaccin:3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) calcule:

a) El nmero de moles de H2y de N2en el equilibrio.b) Los valores de las constantes de equilibrio Kc y Kp a 400 C.Datos. R = 0,082 atmLK-1mol-1

Sol.: 4,1 y 1,7 moles;17,28 y 5,6810-3

69. Se hacen reaccionar 12,2 L de cloruro de hidrgeno, medidos a 25 C y 1 atm, con un

exceso de 1-buteno para dar lugar a un producto P.a) Indique la reaccin que se produce, nombre y formuleel producto P mayoritario.

b) Determine la energa Gibbs estndar de reaccin yjustifique que la reaccin es espontnea.c) Calcule el valor de la entalpa estndar de reaccin.d) Determine la cantidad de calor que se desprende alreaccionar los 12,2 L de HCl.Datos. R = 0,082 atmLK-1mol-1.

Sol.: -30,3 kJmol-1

; -72,86 kJmol-1

; -35,78 kJ

70. Un componente A se descompone segn la reaccin 2 A B + C que es exotrmica,espontnea a temperatura ambiente y tiene una energa de activacin alta.a) Indique, en un diagrama entlpico, entalpa de reaccin y energa de activacin.

b) Justifique si la reaccin de descomposicin es rpida o lenta a temperatura ambiente.c) Justifique qu proceso es ms rpido, el directo o el inverso.d) Justifique si un aumento de temperatura favorece la descomposicin desde el punto de vistadel equilibrio y de la cintica.

71. La urea, H2N(CO)NH2, es una sustancia soluble en agua, que sintetizan multitud deorganismos vivos, incluyendo los seres humanos, para eliminar el exceso de nitrgeno. A

partir de los datos siguientes, calcule:

a) Ajuste la reaccin de formacin de la urea, H2N(CO)NH2 (s),a partir de amoniaco, NH3(g),y dixido de carbono, CO2 (g), sabiendo que en la misma tambin se produce H2O (l). Obtengala entalpa de reaccin de la misma.

b) Calcule la entalpa del proceso de disolucin de la urea en agua.c) Razone si un aumento de temperatura favorece o no el proceso de disolucin de la urea.Datos: Entalpas de formacin estndar (en kJ/mol): NH3 (g) = -46,11; H2NCONH2 (s) = -333,19; H2NCONH2 (aq)= -319,2; CO2 (g) = -393,51; H2O(l)= -285,83.


; -13,99 kJmol-1

72. Considerando la reaccin 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) razone si las siguientes

afirmaciones son verdaderas o falsas.a) Un aumento de la presin conduce a una mayor produccin de SO

3.

b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las molculas de SO2y O2entre s.c) El valor de Kp es superior al de Kc, a temperatura ambiente.

H f(kJmol-l)

G f(kJmol-1)

1-buteno -0,54 70,4

HCl -92,3 -95,2

Producto P -165,7 -55,1


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d) La expresin de la constante de equilibrio en funcin de las presiones parciales es: Kp =p2(SO2)p

2(O2)/p2(SO3)

Dato. R = 0,082 atmLK-1mol-1

73. El valor de la constante de equilibrio a 700 K para la reaccin 2HI (g)H2(g)+ I2(g) es

0,0183. Si se introducen 3,0 moles de HI en un recipiente de 5 L que estaba vaco y se dejaalcanzar el equilibrio:a) Cuntos moles de I2se forman?

b) Cul es la presin total?c) Cul ser la concentracin de HI en el equilibrio si a la misma temperatura se aumenta elvolumen al doble?Datos. R = 0,082 atmLK-lmol-1.

Sol.: 0,32 moles; 34,4 atm; 0,236 M

74. Dada la reaccin endotrmica para la obtencin de hidrgeno CH4 (g)C(s)+ 2 H2 (g)a) Escriba la expresin de la constante de equilibrio Kp.

b) Justifique cmo afecta un aumento de presin al valor de Kp.

c) Justifique cmo afecta una disminucin de volumen a la cantidad de H2obtenida.d) Justifique cmo afecta un aumento de temperatura a la cantidad de H2obtenida.

75. Un recipiente de 37,5 L, que se encuentra a 343 K y 6 atm, contiene una mezcla enequilibrio con el mismo nmero de moles de NO2 y N2O4, segn la reaccin 2 NO2 (g)

N2O4 (g). Determine:a) El nmero de moles de cada componente en el equilibrio.

b) El valor de la constante de equilibrio Kp.c) La fraccin molar de cada uno de los componentes de la mezcla si la presin se reduce a lamitad.Dato: R = 0,082 atmLK-1mol-1.

Sol.: 4 moles; 0,33; 0,62 y 0,38

76. Justifique si son verdaderas o falsas cada una de las afirmaciones siguientes:a) La presencia de un catalizador afecta a la energa de activacin de una reaccin qumica,

pero no a la constante de equilibrio.b) En una reaccin con H < 0, la energa de activacin del proceso directo (Ea) es siempremenor que la del proceso inverso (Ea).c) Una vez alcanzado el equilibrio en la reaccin del apartado anterior, un aumento detemperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos.d) Alcanzado el equilibrio, las constantes cinticas de los procesos directo e inverso sonsiempre iguales.

77. El pentacloruro de fsforo se descompone con la temperatura dando tricloruro de fsforoy cloro. Se introducen 20,85 g de pentacloruro de fsforo en un recipiente cerrado de 1 L y secalientan a 250 C hasta alcanzar el equilibrio. A esa temperatura todas las especies estn enestado gaseoso y la constante de equilibrio Kcvale 0,044.a) Formule y ajuste la reaccin qumica que tiene lugar.

b) Obtenga la concentracin en molL-1 de cada una de las especies de la mezcla gaseosa aesa temperatura.c) Cul ser la presin en el interior del recipiente?d) Obtenga la presin parcial de Cl2.Datos. R = 0,082 atmLK-1mol-1; Masas atmicas: P = 31,0; Cl = 35,5.

Sol.: 0,052 y 0,48 M; 6,35 atm; 2,06 atm


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78. En el proceso Haber-Bosch se sintetiza amoniaco haciendo pasar corrientes de nitrgeno ehidrgeno en proporciones 1:3 (estequiomtricas) sobre un catalizador. Cuando dicho procesose realiza a 500 C y 400 atm se consume el 43 % de los reactivos, siendo el valor de laconstante de equilibrio Kp= 1,5510

-5. Determine, en las condiciones anteriores:a) El volumen de hidrgeno necesario para la obtencin de 1 tonelada de amoniaco puro.

b) La fraccin molar de amoniaco obtenido.c) La presin total necesaria para que se consuma el 60 % de los reactivos.Datos: R = 0,082 atmLK-1mol-1; Masas atmicas: N = 14, H = 1.

Sol.: 28,31 m3; 0,274; 1564,2 atm

79. Para la reaccin: a A (g) B (g) + C (g), el coeficiente estequiomtrico a podra tener losvalores 1, 2 3. Indique de manera razonada el valor de a, los signos de las magnitudestermodinmicas H, S y G, y el intervalo de temperatura en el que la reaccin seraespontnea, para cada uno de los siguientes casos particulares:i) Caso A: La concentracin de A en el equilibrio disminuye si aumenta la temperatura o la

presin.ii) Caso B: La concentracin de A en el equilibrio aumenta si aumenta la temperatura o la presin.


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Problemas EQUILIBRIOS CIDO BASE

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3. EQUILIBRIOS CIDO BASE

1. 20 mL de una disolucin acuosa de hidrxido amnico, de 31 % de riqueza en peso y

densidad = 0,89 g/ml, se diluyen en agua hasta obtener 5 litros de disolucin. Calcule el pH dela misma sabiendo que la constante de disociacin del amoniaco a la temperatura de trabajo es1,810-5.

Sol.: 10,87

2. a) Cul sera el pH de una disolucin resultante al disolver 4 g de hidrxido sdico en 250mL de agua.

b) Si se diluye la disolucin anterior hasta 2 litros, cul sera entonces el nuevo valor del pH?c) Calcule el volumen en mL de una disolucin de cido sulfrico 0,05 N necesario paraneutralizar completamente 50 mL de la disolucin inicial.

Sol.: 13,6; 12,7; 2 L

3. 3 g de cloruro sdico se tratan con cido sulfrico en exceso. El cloruro de hidrgenoformado se recogi sobre 50 mL de una disolucin 1 N de hidrxido sdico cuyaconcentracin disminuy a 0,05 N.a) Formular la reaccin de obtencin del cloruro de hidrgeno

b) Calcular el porcentaje de impurezas de la sal, supuesto que la reaccin es completa.c) Calcular el pH de la disolucin resultante

Sol.: 92,63%; 12,7

4. La Ka del HCN es 2,1109. Si tenemos una disolucin acuosa 0,01 M de KCN, calcular:a) El pH de la misma.

b) El porcentaje de sal hidrolizada.c) Los moles de HCN producidos por litro.

Sol.: 10,33; 2,1%; 2,2110-4M5. Razone: Se preparan las siguientes disoluciones como se indica y se enrasan todas almismo volumen:A n moles de cido fluorhdrico en agua (pKa del cido = 3).B n moles de cido actico en agua (pKa del cido = 5).C n moles de cido brico en agua (pKa del cido= 7).D n moles de cido cianhdrico en agua (pKa del cido = 9).a) Ordenar las disoluciones de mayor a menor pH

b) Ordenar las disoluciones de mayor a menor concentracin en molculas de cido.c) Si se aaden a cada disolucin n moles de NaOH; ordenar las disoluciones resultantes demayor a menor pH.

6. Dada la tabla adjunta complete:

A - cidoB - Base

conjugadaKa A - cido

B - Baseconjugada

Ka

4HClO - - - 3HCO 4,310-7

3H O - 5,5 3HSO 1,010-7

4HSO - 1,510-2 - 3NH 5,610

-10

- F 3,510-4 - 23CO 5,610

-11

3CH COOH - 1,810-5

2H O 1,810-16


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a) Los pares conjugados tanto de cidos como de bases, copiando en el pliego de examen lascolumnas A y B.

b) Las siguientes reacciones que tienen lugar en medio acuoso, justificando si estn o nodesplazadas a la derecha (debern escribirse completas en el pliego de examen).

4

23 3

3 2

HClO F

HSO CO

CH COO H O

7. Una disolucin de cido sulfrico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una riqueza del 20% enpeso.a) Calcule su concentracin expresada en moles/litro y en gramos/litro.

b) Calcule el pH de una disolucin preparada diluyendo mil veces la anterior.Datos: Masas atmicas: S = 32; O = 16; H = 1.

Sol.: 2,45 M; 240 g/L; 2,31

8. 50 mL de una disolucin de cido benzoico (C6H5COOH) cuya Ka vale 6,510-5reaccionan

exactamente con 20 mL de NaOH 0,1 M.a) Calcular el pH de la disolucin inicial de cido benzoico.

b) El pH la disolucin obtenida tras la adicin de NaOH.Sol.: 2,79; 8,39

9. Calcule:a) El pH de una disolucin 0,2 M de cido frmico (cido metanoico) cuya Ka = 10-4.

b) El pH y el grado de disociacin del cido frmico cuando a 40 mL de dicha disolucin sele aaden 10 mL de cido ntrico 0,05 M.

Sol.: 2,35; 0,3 y 210-4

10. Si 10,1 mL de vinagre han necesitado 50,5 mL de una base 0,2 N para su neutralizacin.

a) Cul ser la normalidad del cido en el vinagre.b) Suponiendo que su acidez se debe al cido actico (cido etanoico). Cul es el porcentajeen peso del cido actico si la densidad del vinagre es de 1,06 g/ml?

Sol.: 1 N; 5,66%

11. Una disolucin 0,03 M de hidrxido amnico est disociada un 1,82 %. Qu cantidad deagua habra que aadir a 100 mL de dicha disolucin para que el pH de la disolucinresultante sea 10,5?

Sol.: 203,95 mL

12. Una disolucin de HBO2en concentracin 10-2M tiene un valor de pH de 5,6.

a) Razone si el cido y su base conjugada sern fuertes o dbiles.b) Calcule la constante de disociacin del cido (Ka).

c) Calcule, si es posible, la constante de basicidad del in borato (Kb).d) Si 100 mL de esta disolucin de HBO2se mezclan con 100 mL de una disolucin 10

-2Mde hidrxido sdico, qu concentracin de la base conjugada se obtendr?

Sol.: 1,5810-5

; 6,30; 510-3

13. En un laboratorio se tienen dos matraces uno conteniendo 15 mL de HCl cuyaconcentracin es 0,05 M el y el otro 15 mL de cido etanoico (actico) de concentracin 0,05M.a) Calcule el pH de cada una de ellas.

b) Qu cantidad de agua se deber aadir a la ms cida panra que el pH de las dosdisoluciones sea el mismo?Dato: Ka (cido etanoico) = 1,810-5

Sol.: 1,3 y 3,02; 774,5 mL

14. Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se


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relacionan seguidamente son cidos, bsicos o neutros.a) Acetato potsico 0,01 M

b) Nitrato sdico 0,01 Mc) Sulfato amnico 0,01 Md) Hidrxido de bario 0,01 M

15. a) El pH de una disolucin de NaOH es 13. Calcule su concentracin.b) El pH de una disolucin de igual concentracin de amoniaco es 11,13. Calcule la constanteKb del amonaco y su grado de disociacin.

Sol.: 0,1 M; 1,84510-5

y 0,0135

16. Un litro de una disolucin acuosa de amonaco contiene 8,5 g de esta sustancia.a) Calcule el valor del pH de dicha disolucin.

b) Qu volumen de una disolucin 0,2 M de cido sulfrico sera necesario aadir al litro dela disolucin de amonaco para que reaccione completamente?Datos: Kb del amonaco: 1,8510-5; Masas atmicas: N=14,0; H=l,0.

Sol.: 11,48; 1,25 L

17. Una disolucin de un cido HA tiene un pH de 2,5 y su grado de disociacin es 0,16.Determine:a) La concentracin de la disolucin del cido.

b) La constante de disociacin del cido.c) El pH de la disolucin que se obtiene si se mezclan 100 mL de la disolucin del cido HAcon otros 100 mL de disolucin 0,20 M de cido ntrico.

Sol.: 0,02 M; 6,110-4

; 0,7

18. Se tiene una disolucin de un cido cuya constante es 2,010-3y su grado de disociacin0,15. Calcule:a) La concentracin de la disolucin del cido.

b) El pH de otra disolucin del mismo cido de concentracin 1,010

-3

M Sol.: 0,075 M; 1,9419. Se tiene una disolucin de un cido actico 5,510 -2M. Calcule:a) El grado de disociacin del cido actico.

b) El pH de la disolucin.c) La molaridad que debera tener una disolucin de cido clorhdrico para que su pH fueraigual al de la disolucin anterior de cido actico.d) Los mililitros que se necesitan de una disolucin de NaOH 0,1 M para neutralizar 200 mLde la disolucin de cido clorhdrico.Datos: Ka (cido actico) = 1,8610-5.

Sol.: 0,018; 3; 0,001 M; 2 L

20. El cido benzoico (C6H5-COOH) es un buen conservante de alimentos ya que inhibe eldesarrollo microbiano, siempre y cuando el medio creado posea un pH inferior a 5. Deduzca,mediante clculos numricos apropiados, si una disolucin acuosa de cido benzoico deconcentracin 6,1 g/L, es adecuada como liquido conservante.Datos: Ka (C6H5-COOH) = 6,510

-5, Masas atmicas: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0.Sol.: pH < 5

21. Se dispone de los reactivos HCl, NaAc y NaOH. Calcule:a) El pH de la disolucin que se obtiene al mezclar 10 mL de ClH 1 M con 100 mL de NaOH0,1 M.

b) El pH de la disolucin que se obtiene al mezclar 10 mL de HCl 1 M con 100 mL de NaAc0,1 M.

c) El grado de disociacin del cido resultante de la reaccin que se produce en el apartado b).Dato: Ka HAc =1,810-5


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Sol.: 7; 2,89; 0,014

22. Algunos iones metlicos reaccionan con el agua formando hidrxidos segn la reaccin:M2+ + 2 H2O M(OH)2 + 2 H

+Razone si son o no correctas las siguientes proposiciones:a) Al aadir al agua el catin, el pH resultante es cido (suponiendo que el hidrxido es

estable).b) La adicin de un cido fuerte destruir el hidrxido formado.c) Si se aade al sistema NaOH, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.d) Si se ponen en 1 litro de agua 0,01 moles de Ba(OH) 2(que es una base fuerte) el pH ser10.

23. Una muestra de 0,726 g de (NH4)2SO4 se trata con hidrxido sdico en exceso,desprendindose 0,24 litros de NH3 (g)medidos a 15 C y 748 mm de Hg.a) Calcule la pureza de la muestra expresada en % en peso.

b) Determine el pH de una disolucin preparada con un peso igual al indicado inicialmente demuestra impura, que se disuelve en agua, enrasando hasta un volumen total de 100 ml.

Suponga que ni el ion sulfato ni las impurezas influyen en el pH y que la reaccincorrespondiente es: NH4

+ NH3 + H+

Datos: R = 0,082 atmLmol-1K-1; Ka (NH4+) = 1,010-9; Masas atmicas: N = 14,0; S = 32,1;

O = 16,0; H = 1,0.Sol.: 85,55%; 5

24. Razone si son ciertas o no las siguientes proposiciones:a) El hidrxido de sodio se disocia totalmente en una disolucin acuosa 0,01 M

b) El amoniaco en disolucin acuosa 0,01 M (hidrxido de amonio) no se disocia totalmente.c) En una disolucin que contiene 0,01 molL-1 de hidrxido de sodio y 0,01 molL-1 dehidrxido de amonio, el grado de disociacin de los dos hidrxidos es menor que cuandoestaban en disoluciones separadas.d) La adicin de 0,01 moles de cido fuerte a un litro de la disolucin del apartado c), da lugara una disolucin con un pH igual al de la del apartado b).

25. La combustin de un carbn que contiene azufre puede dar lugar a que, en determinadascondiciones, se produzcan cuatro xidos gaseosos.a) Escriba las reacciones en que se producen los cuatro xidos y especifique los nmeros deoxidacin del C y S en todos los casos.

b) Razone cmo influye en la acidez del agua de lluvia la presencia de los dos compuestosms oxidados indicados en el apartado anterior, sabiendo que las constantes de la disociacintotal son para H2CO3= 10

-17y para H2SO4= 10-2.

c) Comente si los dos xidos del carbono son o no indeseables en el ambiente.

26. A 1 litro de disolucin acuosa de HCl se aaden 0,74 g de hidrxido de calcio (slido)siendo el pH final de la disolucin 7 (se supone que no hay variacin de volumen). Calcule:a) La molaridad de la disolucin de HCl.

b) El pH de la disolucin de HCl.e) El pH de la disolucin que se obtendra si a la disolucin anterior se aadiesen los mismosmoles por litro de hidrxido de calcio que los que contiene de HCl. (Considrese el hidrxidode calcio totalmente disociado)Datos: Masas atmicas: Ca = 40,0; O = 16,0; H = 1,0.

Sol.: 0,02 M; 1,7; 12,3


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27. A partir de los datos de la tabla contesterazonadamente a las siguientes cuestiones:a) formule cada uno de los cidos indicados

b) cul es el cido ms disociado?c) qu cidos daran pH mayor que 7 en el punto

de equivalencia de su valoracin con NaOH?

28. Se dispone de una disolucin acuosa 0,001 M de cido 2-cloroetanoico cuya constante Kaes 1,310-3. Calcule:a) el grado de disociacin del cido

b) el pH de la disolucinc) los gramos de cido que se necesitarn para preparar dos litros de esta disolucin.Datos. Masas atmicas C = 12,0; O = 16,0; Cl = 35,5; H = l,0

Sol.: 0,662; 3,2; 0,18929. Se tienen dos disoluciones acuosas, una de cido saliclico HA (Ka = 110 -3) y otra decido benzoico HC (Ka=210-5). Si la concentracin de los dos cidos es la misma, conteste

razonadamente a las siguientes preguntas:a) cul de los dos cidos es ms dbil?

b) cul de los dos cidos tiene un grado de disociacin mayor?c) cul de las dos disoluciones da un valor menor de pH?d) cul de las dos bases conjugadas es ms dbil?

30. Una disolucin acuosa 0,01 M de un cido dbil HA tiene un grado de disociacin de0,25. Calcule:a) Kadel cido

b) pH de la disolucinc) Kb de la base conjugada A-.Dato.- Producto inico del agua Kw=1-10-14

Sol.: 8,3310-4

; 2,6; 1,210-11

31. Se dispone de cido perclrico (cido fuerte), del 65% de riqueza en peso y de densidad1,6 gmL-1. Determine:a) el vo1umen al que hay que diluir 1,5 mL de dicho cido para que el pH resultante sea iguala 1,0

b) el volumen de hidrxido de potasio (base fuerte) 0,2 M que deber aadirse paraneutralizar 50 mL de la disolucin anterior, de pH = 1,0.Datos: Masas atmicas: H = 1,0; Cl = 35,5; O = 16,0.

Sol.: 155,25 mL; 25 mL

32. Se preparan 500 mL de una disolucin que contiene 0,2 moles de un cido orgnicomonoprtico cuyo pH es 5,7. Calcule:a) La constante de disociacin del cido.

b) El grado de disociacin del cido en la disolucin.c) La constante Kbde la base conjugada.

Sol.: 10-11

; 510-6

; 10-3

33. Se disponen de 250 mL de una disolucin que contiene 5 g de cido bromoactico (bromoetanoico) cuya Ka = 1,2510-3. Escriba los equilibrios correspondientes y calcule:a) El grado de disociacin.

b) Los gramos de hidrxido de potasio necesarios para reaccionar completamente con elcido.

Nota: Considere que con la adicin de los gramos de KOH no se produce aumento devolumen.

cidos Kacido 2-cloroetanoicocido 2-hidroxipropanoicocido 3-hidroxibutanoicocido propanoico

1,3010- 1,3810-41,9910-51,3810-5


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Datos: Masas atmicas: C =12,0; O = 16,0; H = 1,0; Br = 79,9; K = 39,1.Sol.: 0,09; 2,02 g

34. Conocidos los cidos HA (Ka=3,610-6), HB (Ka=2,510-3) y HC (Ka=1,210-12),justifique:a) cul es el cido ms dbil

b) cul es el que posee la base conjugada ms dbilc) si podra establecerse un equilibrio entre HA y B-d) el carcter fuerte dbil de A-

35. A partir de los valores de Ka suministrados, deduzca si el pH de disoluciones acuosas delas siguientes sales es neutro, cido o bsico:a) NaF

b) NH4CNc) NH4Fd) NH4ClDatos: Ka(HCN)= 6,210-10; Ka(HF)= 6,710-4; Ka(NH4

+)= 5,510-10.

36. Un cido (AH) est disociado al 0,5 % en disolucin 0,3 M. Calcule:a) La constante de disociacin del cido.

b) El pH de la disolucin.c) La concentracin de iones [OH-]

Sol.: 7,5410-6

; 2,82; 6,6710-12

37. Considerando los valores de Ka de los cidos HCN, C6H5COOH, HClO2y HF, contesterazonadamente a las siguientes preguntas:a) Cul es el orden de mayor a menor acidez en agua?

b) A igual concentracin, cul de ellos presenta una disolucin acuosa con menor pH?c) Utilizando el equilibrio de ionizacin en disolucin acuosa cules son sus basesconjugadas?d) Ordene las bases conjugadas de mayor a menor basicidad.Datos.- Ka (aproximado): HCN = 10-10, C6H5COOH = 10

-5, HClO2= 10-2, HF = 10-4

38. Una disolucin acuosa de cido actico 0,01 M est ionizada en un 4,2 %. Calcule:a) Su constante de ionizacin.

b) Qu concentracin de cido clorhdrico hay que preparar para tener un pH igual al de ladisolucin problema?

Sol.: 1,8410-5

; 4,210-4

39. Justifique con cul de las dos especies qumicas de cada apartado, reaccionar el

HF(acuoso) en mayor medida. Escriba las reacciones correspondientes:a) NO3-o NH3

b) Cl-o NaOHc) Mg(OH)2o H2Od) CH3-COOH o CH3-COO

-.Datos: Ka(HF) = 610-4, Kb(NH3) = 1,810

-5, Ka(HAc)= 1,8510-5

40. El amoniaco acuoso de concentracin 0,20 M tiene un valor de Kb= 1,810 -5.a) Calcular la concentracin de iones hidroxilo de la disolucin.

b) Calcular el pH de la disolucin.c) Calcular el grado de ionizacin para el amoniaco acuoso.


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d) Compare la basicidad del amoniaco con la de las bases que se indican, formulando yordenando los compuestos en sentido creciente de basicidad: metilamina (pKb=3,30);dimetilamina (pKb=3,13).

Sol.: 1,910-3

M; 11,28; 9,510-3

41. 10 mL de una disolucin acuosa de hidrxido de sodio se mezclan con 20 mL de otra

disolucin de cido clorhdrico 1 M. La mezcla obtenida tiene carcter cido y precisa para suneutralizacin 15 mL de hidrxido de sodio 0,5 M. Calcule:a) La concentracin de la disolucin inicial de hidrxido de sodio en gL-1.

b) El pH de la disolucin cida obtenida al mezclar las disoluciones iniciales de hidrxido desodio y cido clorhdrico. Datos: Masa molecular del NaOH = 40.

Sol.: 50 g/L; 0,642. Se dispone de una disolucin acuosa que en el equilibrio tiene 0,2 M de cido frmico(cido metanoico), cuya concentracin en protones es 10-3M.a) Calcule qu concentracin de ion formiato tiene dicha disolucin.

b) Calcule la constante de basicidad del ion formiato o metanoato. Es una base dbil ofuerte?

c) Cuntos mililitros de cido clorhdrico 0,1 M habra que tomar para preparar 100 mL deuna disolucin del mismo pH que la disolucin 0,2 M de cido frmico.Dato: Ka cido frmico = 210-3

Sol.: 0,4 M; 510-12

; 1 mL43. Justifique qu pH (cido, neutro o bsico) tienen las siguientes disoluciones acuosas:a) Nitrato de potasio.

b) Acetato de sodio.c) Cloruro de amonio.d) Nitrito de sodio.Datos: Ka (HAc) = l0-5; Ka (NH4

+) = 10-9; Ka (HNO2) = 10-3

44. Dada una disolucin acuosa 0,0025 M de cido fluorhdrico, calcule:a) Las concentraciones en el equilibrio de HF, F-y H+.

b) El pH de la disolucin y el grado de disociacin.Dato: Ka = 6,6610-4

Sol.: 0,015 y 0,001 M; 3; 0,445. Complete y ajuste las siguientes ecuaciones cido base y nombre todos los compuestosa) HNO3 + Mg(OH)2

b) NH3+ H2SO4 c) HCO3

- + NaOH d) CH3-COOH + KOH

46. Una disolucin acuosa 0,2 M de un cido dbil HA tiene un grado de disociacin de un 2% Calcule:a) La constante de disociacin del cido.

b) El pH de la disolucin.c) La concentracin de OH-de la disolucin.

Sol.: 8,1610-5

; 2,4; 2,510-12

47. Una disolucin acuosa de amonaco de uso domstico tiene de densidad 0,85 gcm -3y el8% de NH3en masa.a) Calcule la concentracin molar de amonaco en dicha disolucin.

b) Si la disolucin anterior se diluye 10 veces, calcule el pH de la disolucin resultante.

c) Determine las concentraciones de todas las especies (NH3, NH4+

, H+

y OH-

) en ladisolucin diluida 10 veces.


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Datos: Masas atmicas: N = 14, H = 1; Kb(NH3) = l,810-5

Sol.: 4 M; 11,43; 0,397 M; 2,6810-3

M; 3,7310-12

M; 2,6810-3

M48. Considere disoluciones acuosas, de idntica concentracin, de los compuestos: HNO3,

NH4Cl, NaCl y KFa) Deduzca si las disoluciones sern cidas, bsicas o neutras. b) Ordnelas razonadamente en

orden creciente de pH. Datos: Ka(HF) = 1,410-4

; Kb(NH3) = 1,810-5

49. Se preparan dos disoluciones, una con 1,61 g de cido metanoico (HCOOH) en agua hastaun volumen de 100 cm3y otra de HCl, de igual volumen y concentracin molar. Calcule: a)El grado de disociacin del cido metanoico. b) El pH de las dos disoluciones. c) El volumende hidrxido potsico 0,15 M necesario para alcanzar el punto de equivalencia, en unaneutralizacin cido-base, de la disolucin del cido metanoico. d) Los gramos de NaOH queaadidos sobre la disolucin de HCl proporcionan un pH de 1. Considerar que no existevariacin de volumen. Datos: Ka=1,810-4; Masas atmicas: C=12, O=16 Na=23 y H=l

Sol.: 2,2710-2

; 2,1; 0,46; 233 mL: 1 g50. Una disolucin contiene 0,376 gramos de fenol (C6H5OH) por cada 100 mL. Sabiendo

que el fenol se puede comportar como cido dbil monoprtico y que su valor de Ka es1,010-10, calcule: a) Las concentraciones finales de fenol y fenolato presentes en ladisolucin, as como el pH y el porcentaje de ionizacin del fenol. b) El volumen dedisolucin de hidrxido de sodio 0,2 M que se necesitara para valorar (neutralizar) 25 mL dedisolucin de fenol. Datos: Masas atmicas: H = 1, C = 12 y O = 16.

Sol.: 0,04 M; 210-6

M; 5,7 g; 0,005%; 5 mL51. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas: a) Cul es el orden de mayor a menor

basicidad de las bases conjugadas de los cidos HNO3, HClO, HF y HCN? b) Cul es elorden de mayor a menor acidez de los cidos conjugados de las bases NO 2

-, NaOH, NH3 yCH3COO

-.Datos: Ka(HClO) = 10-7, Ka(HF) = 10-3, Ka(HCN) = 10-9, Ka(NH4

+) = 10-9, Ka(CH3COOH)= l0-5, Ka(HNO2) = 10-3

52. El cido butanoico es un cido dbil de Ka = 1,810-5. Calcule: a) El grado de disociacinde una disolucin 0,02 M del cido butanoico. b) El pH de la disolucin 0,02 M. c) El pH dela disolucin que resulta al aadir 0,05 moles de HCl a 250 mL de una disolucin 0,02 M decido butanoico. Suponer que no hay variacin de volumen.Solucin:

Sol.: 0,03; 3,22; 0,753. El pH de un zumo de limn es 3,4. Suponiendo que el cido del limn se comporta comoun cido monoprtico (HA) con constante de acidez Ka = 7,410 -4, calcule:

a) La concentracin de HA en ese zumo de limn.b) El volumen de una disolucin de hidrxido sdico 0,005 M necesaria para neutralizar 100mL del zumo de limn.

Sol.: 2,1410-4

; 12,3 mL54. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentracin de loscompuestos KCl, HF y HNO3.

b) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentracin de lassales NaClO2, HCOONa y NaIO4.Datos: Ka(HF) = 10

-3, Ka(HClO2) = 10-2, Ka(HCOOH) = 10

-4, Ka(HIO4) = 10-8

55. El pH de una disolucin de un cido monoprtico HA es 3,4. Si el gradode disociacindel cido es 0,02. Calcule:


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a) La concentracin inicial de cido.b) Las concentraciones del cido y de su base conjugada en el equilibrio.c) El valor de la constante de acidez, Ka.d) Los gramos de hidrxido de potasio (KOH) necesarios para neutralizar 50 mL de dichocido.

Datos. Masas atmicas: K=39,1; O=16; H=1.Sol.: 0,02 M; 0,0196 y 410

-4M; 8,1610

-6; 0,0561 g

56. Sea una disolucin acuosa 1 M de un cido dbil monoprtico cuya Ka= 10-5 a 25 C.

Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.a) Su pH ser mayor que 7.

b) El grado de disociacin ser aproximadamente 0,5.c) El grado de disociacin aumenta si se diluye la disolucin.d) El pH aumenta si se diluye la disolucin.

57. Una disolucin 0,1 M de un cido monoprtico, HA, tiene un pH de 4,8. Calcule:a) Las concentraciones en el equilibrio de todas las especies presentes en la disolucin (incluir

la concentracin de OH-).b) La constante de disociacin del cido HA y el grado de disociacin del cido.Dato. Kw= 110

-14Sol.: 1,5810

-5; 0,1 y 6,3110

-10M; 1,5810

4; 2,510

-958. Se preparan disoluciones acuosas de igual concentracin de HCl, NaCl, NH4Cl y NaOH.Conteste de forma razonada:a) Qu disolucin tendr mayor pH?

b) Qu disolucin tendr menor pH?c) Qu disolucin es neutra?d) Qu disolucin no cambiar su pH al diluirla?Dato. Ka NH4

+= 10-9

59. Se tiene una disolucin de cido ntrico de pH = 2,30.a) Determine el nmero de moles de ion nitrato en disolucin sabiendo que el volumen de lamisma es de 250 mL.

b) Calcule la masa de hidrxido de sodio necesaria para neutralizar 25 mL de la disolucinanterior.c) Determine el pH de la disolucin obtenida al aadir 25 mL de hidrxido de sodio 0,001 Ma 25 mL de la primera disolucin de cido ntrico, suponiendo que los volmenes sonaditivos.Datos. Masas atmicas: Na = 23; O= 16; H = 1

Sol.: 1,2510

-3

; 510

-3

g

; 2,760. Una disolucin acuosa de amoniaco de uso domstico tiene una densidad de 0,962 gcm -3y una concentracin del 6,5 % en peso. Determine:a) La concentracin molar de amoniaco en dicha disolucin.

b) El pH de la disolucin.c) El pH de la disolucin resultante al diluir 10 veces.Datos. Masas atmicas: N = 14, H = 1; Kb(amonaco) = 1,810

-5.Sol.: 3,68 M; 3,67 M; 12,1

61. Se prepara una disolucin de un cido dbil, HA, con una concentracin inicial 10 -2M.Cuando se llega al equilibrio el cido presenta una disociacin del 1 %. Calcule:a) El pH de la disolucin.

b) La constante de acidez de HA.


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c) El grado de disociacin si se aade agua hasta aumentar 100 veces el volumen de ladisolucin.d) El pH de la disolucin del apartado c).

Sol.: 4; 1,0110-6

; 0,1; 562. El cido butanoico es un cido dbil siendo su Ka= 1,510

-5. Calcule:

a) El grado de disociacin de una disolucin 0,05 M del cido butanoico.b) El pH de la disolucin 0,05 M.c) El volumen de una disolucin de hidrxido de sodio 0,025 M necesario para neutralizar100 mL de disolucin 0,05 M de cido butanoico.

Sol.: 0,017; 3,06; 200 mL63. Atendiendo a los equilibrios en disolucin acuosa, razone cul o cules de las siguientesespecies son anfteras (pueden comportarse como cido y como base):a) Amoniaco (o trihidruro de nitrgeno).

b) Ion bicarbonato (o ion hidrogenotrioxocarbonato (IV)).c) Ion carbonato (o ion trioxocarbonato (IV)).d) Ion bisulfuro (o ion hidrogenosulfuro (II)).

64. Dado el 1butanol:a) Escriba su estructura semidesarrollada.

b) Escriba la estructura semidesarrollada de un ismero de posicin, otro de cadena y otro defuncin. Nombre los compuestos anteriormente descritos.c) Formule y nombre el producto de reaccin del 1-butanol y el cido etanoico (C 2H4O2),indicando el tipo de reaccin.

65. Una disolucin comercial de cido clorhdrico presenta un pH de 0,3.a) Calcule la masa de hidrxido de sodio necesaria para neutralizar 200 mL de la disolucincomercial de cido.

b) Si 10 mL de la disolucin comercial de cido clorhdrico se diluyen con agua hasta unvolumen final de 500 mL, calcule el pH de la disolucin diluida resultante.c) A 240 mL de la disolucin diluida resultante del apartado anterior se le aaden 160 mL decido ntrico 0,005 M. Calcule el pH de la nueva disolucin (suponiendo volmenes aditivos),d) Calcule los gramos de hidrxido de calcio necesarios para neutralizar la disolucin final delapartado c).Datos. Masas atmicas: Na = 23; Ca = 40; H = 1; O = 16.

Sol.: 4 g; 2; 2,1; 0,118 g


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Problemas EQUILIBRIOS DE OXIDACIN REDUCCIN

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4. EQUILIBRIOS DE OXIDACIN REDUCCIN

1. Se aade agua oxigenada a una disolucin de Fe2+. Con los datos de potenciales adjuntos:

a) Predecir que reaccin tendr lugar (oxidacin o reduccin del Fe2+)b) Escribir y ajustar la reaccin.c) Calcular la f.e.m. de la pila que podra formarse.E(Fe3+/Fe2+)=0,77 V; E(Fe2+/Fe)=-0,44 V; E(H2O2/H2O)=1,76 V; E(O2/H2O2)=0,69 V

Solucin: El Fe2+

se oxida; E=0,99 V

2. Un acumulador de plomo contiene antes de su descarga 500 mL de H2SO44 N. Calcular laconcentracin del cido despus de que el acumulador ha suministrado 4 Ah.

2 2 4 4 22 2 2PbO Pb H SO PbSO H O

Solucin: 0,1 M

3. El cido ntrico en disolucin 1 M reacciona con cadmio metlico produciendo nitrato de

cadmio y monxido de nitrgeno. Calcule:a) El potencial normal de la pila basada en esa reaccin.b) Deduzca si se producira esta reaccin con Cu metlico en lugar de con Cd.c) Indique los agentes oxidante y reductor en cada caso.d) Calcule la masa equivalente del oxidante y del reductor en el primer caso.Datos: E0[NO3

-/NO] = 0,96 V; E0[Cd2+/Cd] = - 0,40 V; E0[Cu2+/Cu] = 0,34 VMasas atmicas: N = 14,0; O = 16,0; H = 1,0; Cd = 112,4.

Solucin: E=1,33 V; Si; E=0,62 V; 21 y 56,2 g

4. Calcule el plomo consumido durante el arranque del motor de un automvil

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