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QUMICA (MA426)PRCTICA CALIFICADA N2

Ciclo 2015-01

PREGUNTA N 1 10 PUNTOS

LOS PRACTICANTES

Algunos estudiantes de ingeniera tienen la oportunidad de practicaren la Per Gold S.A, empresa productora, importadora ydistribuidora de Reactivos Qumicos para el tratamiento yrecuperacin de minerales.

Ayudemos a estos estudiantes a resolver algunos interrogantes de este trabajo y a demostrarsus habilidades e idoneidad para sus respectivos puestos.

Conteste las siguientes preguntas marcando la alternativa correcta o desarrollando yjustificando su respuesta segn corresponda. Marque una sola alternativa. Todoprocedimiento debe ser completo incluyendo frmulas y unidades en los clculos.

I. En el laboratorio de control de calidad de la empresa Per Gold S.A se experimentanuna serie de cambios, cul de estos cambios norepresenta una reaccin qumica?a) CH4(g)+ 2O2(g)CO2(g) + 2H2O(g) (0,5p)

b) C2H5OH(l) C2H5OH(g)c) N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3(g)

d) 2Li (s) + 2H2O(l)2LiOH(ac)+ H2(g)

II. En el laboratorio, para la produccin del cloruro de plata, se coloc cristales de cloruro desodio NaCl dentro de una solucin de nitrato de plata AgNO3, qu tipo de reaccin seprodujo? (0,5 p)

NaCl(s) + AgNO3(ac) AgCl(ac) + NaNO3(ac)

a) xido reduccin (Redox)b) Mettesisc) Desplazamiento simpled) Sntesis

Seccin : TodasProfesor : Rosario Lpez (Coordinadora), Edwin Aylas; Javier Barbaran; Itala Botonero;

Elena Bustamante; Angel Castro; Leslie Crdova; Gonzalo Cuadros; EstanislaoDvila; Carlos Arvalo; Betty Flores; Christian Franco; Csar Gallegos; HugoGontaruk; Tatiana Grigorieva; Rocio Hoyos; Vania Milanovitch; GuadalupeMosquera; Golfer Muedas; Luis Obregn; Maria Pastor; Betty Prez; JuanSantillana; Ana Valderrama

Duracin : 110 minutos

Indicaciones : Slo sern calificadas las preguntas desarrolladas dentro de los espacioscorrespondientes, donde debe aparecer el procedimiento y la respuesta. Use sololapicero permanente azul o negro para tener derecho a reclamo. Puede usarcalculadora cientfica. El uso de todos los tiles es personal, no se permite suintercambio. No se permite ningn material de consulta ni desglosar el examen.


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III. Los estudiantes de ingeniera saben que todas las reacciones qumicas tienen que estarbalaceadas. Balancee la siguiente ecuacin. (0,5 p)

_4_ NH3 (g)+ _6_ NO(g) _5_ N2(g)+ _6_H2O(g)

IV. Al laboratorio de control de calidad de la empresa lleg una solucin acuosa de hidrxidode aluminio, Al(OH)3 , que debe ser neutralizada con una solucin acuosa de cidoclorhdrico, HCl. Escriba la ecuacin qumica balanceada para esta reaccin. No seolvide de colocar los estados de agregacin de cada sustancia. (1,0 p)

Al(OH)3(ac),+ 3 HCl(ac) Al(OH)3(ac) + 3 H2O(l)-0,25 si no balancea-0,25 si no pone estados de agregacin

V. La empresa Per Gold, desea controlar la cantidad de dixido de carbono emitido al medioambiente por la combustin del pentano, C5H12, de acuerdo a la siguiente reaccin:

C5H12(g) + 8 O2(g) 5 CO2(s) + 6 H2O(l)Determina los gramos de dixido de carbono que se producen a partir de 2 moles depentano. (0,5 p)

Masa molar g/mol C=12; H=1; O=16Para considerar la totalidad del puntaje cada cantidad debe estar escrita con su unidad o unidades respectivas entodo el desarrollo del problema

VI. Dado el siguiente diagrama de entradas y salidas para un proceso de combustin que selleva a cabo en la empresa Per Gold, responda lo siguiente:

(2,0 p)

a) El reactivo en exceso es: ___O2_________ .

b) La masa del residuo obtenido: _10%x20kg= 2kg_________ .

c) Si en el proceso solo se obtuviera 25 kg de agua, cul sera el rendimiento de la

reaccin?: (25g/27,931g)x100=89,5%_____________________d) La ecuacin qumica sin balancear es: _ C4H10(g)+ O2(g) CO2(s)H2O(l).

0,5pcada pregunta

bien contestada en

su totalidad


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VII. A 100C , en un tanque metlico de 50 L de capacidad, se calcina totalmente 5 kg decarbonato de calcio, cul ser la presin del CO2producido? (1,5 p)

CaCO3(s)CO2(g)+ CaO(s)

( )

P=30,6atm

-0,5p si no determin las moles correctamente-0,25 si no escribe unidades en su respuesta

Masas molares (g/mol): CaCO3=100; CO2= 44; CaO=56Para considerar la totalidad del puntaje cada cantidad debe estar escrita con su unidad o unidades respectivas en todo eldesarrollo del problema

VIII. En el laboratorio se puso a reaccionar 20 mL de dicromato de potasio 0,2M con un excesode cloruro de bario, cuntos gramos de dicromato de bario se form? (1,5 p)

K2Cr2O7(ac) + BaCl2(s)BaCr2O7(s) + 2KCl(ac)

( )

-0,5p si no determin las moles correctamente-0,25 si no escribe unidades en su respuesta

Masas molares (g/mol): K2Cr2O7= 294; BaCl2= 208; BaCr2O7= 393 ; KCl=74,5Para considerar la totalidad del puntaje cada cantidad debe estar escrita con su unidad o unidades respectivas en todo el

desarrollo del problema

IX. La produccin del cloruro de hidrgeno (HCl), se lleva a cabo mediante la siguienteecuacin qumica: (0,5 p)

H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)La siguiente grfica corresponde a:a) Cambia la concentracin del hidrgeno con el tiempob) Cambia la concentracin del cloro con el tiempoc) Cambia la concentracin del cloruro de hidrgeno con el

tiempo

d) Cambia la concentracin del cloro y el hidrgeno con eltiempo


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X. El etanol arde en presencia de oxgeno de acuerdo a la siguiente reaccin: (0,5 p)

CH3CH2OH (ac) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g)

Respecto a la cintica de la reaccin se puede decir que:

a) La velocidad con que el CO2 aparece es igual tres veces la velocidad con que elCH3CH2OH desaparece

b) La velocidad con que el CO2aparece es igual a la velocidad con que aparece el H 2O.c) El CH3CH2OH desaparece a la misma velocidad que aparece el CO2.d) La velocidad con que el O2 desaparece es tres veces la velocidad con que el

CH3CH2OH desaparece

XI. El etanol es metabolizado en el hgado a etanal (CH3CHO), sustancia responsable de la

resaca alcohlica y rubor facial. El etanal, se descompone en presencia de un catalizador,en metano (CH4) y monxido de carbono (CO ) de acuerdo a la siguiente reaccin: (0,5 p)

CH3CHO(g) CH4(gl) + CO(g)Etanal metano monxido de carbono

La figura muestra el perfil de energa para la descomposicin del etanal. Cul ser laenerga de activacin para la reaccin inversa?

a) 20 kJ/molb) 140 kJ/molc) 180 kJ/mold) -140 kJ/mol

XII. El cido glucnico reacciona con el hidrxido de calcio para formar gluconato de calcio deacuerdo a la siguiente reaccin: (0,5 p)

2 CH3COOH (ac)+ Ca(OH)2(ac) (CH3COO)2Ca (aC) + 2 H2O(l)

Experimentalmente se determin que la variacin de la concentracin del C5H11O5COOHno afecta la velocidad de la reaccin. Mientras que al duplicar la concentracin delCa(OH)2 la velocidad se cuadruplica. Por lo tanto la ley de velocidad para la dicha reaccines:a) v = k [CH3COOH]

0 [Ca(OH)2]4

b) v = k [CH3COOH]2 [Ca(OH)2]

0c) v = k [CH3COOH]

0 [Ca(OH)2]2

d) v = k [CH3COOH]2[Ca(OH)2]

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PREGUNTA N 2 4,0 PUNTOS

La empresa Per Gold S.A, tiene un proyecto piloto para producirhidrgeno, combustible de vehculos ecolgicos, a partir del reactivoslido, hidruro de calcio, CaH2.

La reaccin es: CaH2(s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2(ac) + 2 H2(g)

Solo se continuar el proyecto si el rendimiento de la reaccin esmayor o igual al 80%.

Masas molares (g/mol): CaH2= 42 Ca(OH)2= 74 H2= 2 H2O= 18

Se hacen reaccionar 150 g hidruro de calcio, CaH2,con 85% de pureza con 120 g de agua.a) Determine el reactivo limitante y la masa del reactivo en exceso que queda sin reaccionar.

(1,0 p)

CaH2(s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2(ac) + 2 H2(g)

( )Se necesitan 109,28g de H2O se tienen 120g. Por lo tantoReactivo en exceso: H2OReactivo limitante: CaH2

Quedan sin reaccionar: 120g-109,3g=10,72g H2O-0,25 si no escribe unidades en su respuesta

Para considerar la totalidad del puntaje cada cantidad debe estar escrita con su unidad o unidades respectivas en todo el


b) Calcule la masa de cada producto obtenido. (1,0 p)

Con el Reactivo limitante calculamos los producto:

-0,25 si no escribe unidades en su respuesta

Para considerar la totalidad del puntaje cada cantidad debe estar escrita con su unidad o unidades respectivas en todo el


0,5pcada pregunta

bien contestada en

su totalidad

0,5pcada pregunta

bien contestada en

su totalidad


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c) Represente el caso en un diagrama de entradas y salidas y compruebe el balance de masarespectivo. (1,0 p)

d) Si al trmino del proceso se obtuvieron realmente 10 g de hidrgeno. Considerando losresultados continuar el proyecto? (1,0 p)

Si se continuar con el proyecto porque el rendimiento de la reaccin es mayor al 80%

150g CaH2

120g H2O

12,14g H2

224,64g Ca(OH)2

10,72g CaH2

22,5g impurezas

150g + 150g = 12,14g+224,64g+10,72g+22,5g

270g = 270g

0,5pcada pregunta

bien contestada en

su totalidad

1p si contesta correctamente y sustenta con el

clculo.

-0,5p si realiza el calculo pero no contesta

correctamente

No se considera puntaje si no realiza el clculo


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PREGUNTA N 3 6,0 PUNTOS

Buscando una solucin para la reduccin de lacontaminacin ambiental, los practicantes de la empresaPer Gold S.A realizan unos ensayos con el dixido decarbono, CO2, e hidrgeno, H2, (proceso Sabatier) logrando

convertirlos en el combustible metano gaseoso, CH4, segnla siguiente reaccin:

CO2(g) + 4 H2(g) CH4(g) + 2 H2O(g)

a) Determine la velocidad de consumo de H2y la velocidad de aparicin de H2O, si la velocidadde desaparicin de CO2es 0,22 mol/L.min (1,0 p)

De la reaccin qumica tenemos:

Resolviendo tenemos:

b) Si la energa inicial del CO2 y delH2 es 200 kJ/mol, la energa del complejo activado 315

kJ/mol y la energa de los productos CH4 y H2O es 45 kJ. Represente el diagrama del perfil de energa (Coloque el nombre de los ejes y seale

todos los componentes del grfico)

Calcule Ea y H

Indique si se trata de una reaccin exotrmica o endotrmica. Represente con lneas punteadas cmo sera este perfil de energa si se utilizara un

catalizador positivo. (1,5 p)

Complejo activado

CH4+H2O

CO2+H2

315kJ/mol

200kJ/mol

45kJ/mol

Ea=115kJ

H

H

=-155kJ/molReaccin exotrmica

0,5pcada pregunta

bien contestada en

su totalidad

-0,25 si no escribeunidades en surespuesta

-1p si no representa el diagramacorrectamente pero si coloca losnombres y componentes

-0,25 si no escribe el signo de H

-0,25 si responde correctamente si lareaccin es endo o exo.

-0.25 si no representa correctamentela reaccin catalizada.


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Los practicantes desean optimizar la produccin de metano CH4, realizando una serie depruebas para determinar la ley de velocidad de la reaccin, obteniendo los siguientesresultados a 25C:

Prueba [CO2] (M) [H2] (M) Velocidad inicial (M/s)1 2,00 x 10-4 8,00 x 10-4 1,10x10-9

2 6,00 x 10-4

8,00 x 10-4

9,90x10-9

3 6,00 x 10-4 4,00 x 10-4 4,95x10-9

c) Determine el orden parcial respecto al CO2 e H2,(0,5 p)

Experimento 2/Experimento1:

es el orden respecto a CO2Experimento 2/Experimento3:

es el orden respecto a H2

d) Determine el valor de la constante de velocidad indicando sus respectivas unidades yescriba la ley de velocidad para la produccin de metano(0,75 p)

Del experimento 1

Ley de velocidad

-0,25 si no escribe unidades en su respuesta o no las determina correctamente

e) Determine la velocidad cuando las concentraciones de los reactivos son: [CO2] = 5x10-3M

y [H2] = 8x10-3 M (0,25 p)

-0,10 p si no escribe unidades en su respuesta o no las determina correctamente

-0,25 si no escribeunidades en surespuesta


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Los practicantes encuentran otra forma de reducir la cantidad del dixidode carbono (contaminante ambiental). A 25C burbujearon gas dixidode carbono sobre trozos de hidrxido de bario producindose lasiguiente reaccin

Ba(OH)2(s) + CO2(g) BaCO3(s) + H2O(g)

f) Explique 2 formas para aumentar la velocidad de dicha reaccin. Sustente sus respuestasen base a la teora de colisiones y/o energa de activacin. (1 p)

Aumentar la temperatura de la reaccin: aumenta el movimiento molecular por lo tanto elnmero de colisiones aumentando la probabilidad de colisin efectiva por lo tanto la velocidad.

Pulverizar el Ba(OH)2: aumenta el rea de contacto por lo tanto el nmero de colisionesaumentando la probabilidad de colisin efectiva por lo tanto la velocidad.

Agregar un catalizador: disminuye la energa de activacin por lo tanto lareaccin es ms rpida.

-0,25 p si no sustenta su respuesta correctamente.

g) La reaccin de eliminacin del gas dixido de carbono es de primer orden y su constante

de velocidad es 0,04 min

-1

.Si se puso a reaccionar 0,9 mol/L de CO2Cul ser su concentracin molar transcurridoun da y medio? (1,0 p)

-0,25 p si no pone unidadesNo considerar puntaje si no usa el tiempo adecuadamente.

UPC, 13 Junio del 2015

0,5p cada pregunta

bien contestada en

su totalidad


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DATOS DE CONSULTA

Cintica qumica

Orden Ley de velocidad Ecuacin integrada Tiempo de Vidamedia

1 v = k[A]1 ln [A] f=kt[A]o

t1/2

Valor de la constante de los gases ideales:K.mol

atm.L0,082R

Tabla de iones

Calcio Ca+2 Cianuro (CN)-1

Cinc Zn+2 Clorato (Cl O3)-1

Cobalto (II), cobaltoso Co+2 Clorito (Cl O2)-1

Cobalto (III), cobaltico Co+3 Cloruro Cl -1

Cobre (I), cuproso Cu+1 Cromato (CrO4)-2

Cobre (II), cprico Cu+2 Dicromato (Cr2O7)-2

Cromo (II), cromoso Cr +2 Floruro F-1

Cromo (III), crmico Cr +3 Fosfato (PO4)-3

Estao (II), estannoso Sn+2 Hidrxido (OH)-1

Estao (IV), estnnico Sn+4 Hipoclorito (Cl O)-1

Hidruro H-1 Ioduro I-1

Hierro (II),* ferroso Fe+2 Ion bicarbonato (HCO3)-1

Hierro (III), frrico Fe+3 Ion sulfato cido, bisulfato (HSO4)-1

Litio Li+1 Nitrato (NO3)-1

Magnesio Mg+2 Nitrito (NO2)-1

Mercurio (I), mercurioso Hg+1 Nitruro N-3

Mercurio (II), mercrico Hg+2 xido O-2

Nquel (II) , niqueloso Ni+2 Perclorato (Cl O4)-1

Nquel (III), niqulico Ni+3 Periodato (IO4)-1

Oro (I), auroso Au+1 Permanganato (MnO4)-1

Oro (III) , aurico Au+3 Perxido O22-

Plata Ag+1 Silicato (SiO4)-2

Platino (II), platinoso Pt +2 Sulfato (SO4)-2

Platino (IV) , platnico Pt +4 Sulfuro S-2

Plomo (II) plumboso Pb+2 Tiocianato (SCN)-1

Plomo (IV) , plmbico Pb+4

Potasio K+1

Sodio Na+1


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Use esta hoja como borrador.No desglose ninguna hoja de la prctica.


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