Termoquímica

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 Referencia: Q8-001
a- ¿Qué energía se desprende al quemar 200 g de eteno, a presión constante? www.quimicafacil.com b- ¿Cuál es el calor molar de combustión, a volumen constante, del eteno?

           Datos:  dHºf     kcal/ mol 
                      CO2 (g)       - 94
                      H2O (l)        - 68
                     C2 H4 (g)     + 12

Referencia: Q8-002
a- Calcular la energía calorífica desprendida al quemar 700 g de SO2 con oxígeno en exceso. www.quimicafacil.com b- ¿Qué calor se desprende al reaccionar 2 millones de moléculas de oxígeno con dióxido de azufre?

                     Datos:     dHºf          kJ/ mol    
                                    SO2(g)      - 296
                                    SO3(g)      - 395

Referencia: Q8-003
La variación de energía libre de una reacción química, dG: a- Nunca puede ser nula. www.quimicafacil.com b- Depende de la temperatura. c- Si dG es negativa la reacción es espontánea. d- Si dG es negativa la reacción transcurre rápidamente. e-  Si dG es positiva es una reacción endotérmica.

Referencia: Q8-004
Para la vaporización del agua: dH = 44,01 kJ/ mol ; y dS= 117,9 J/ mol.K en condiciones standard. Hallar: a- La energía libre de Gibbs de vaporización del agua en esas condiciones. www.quimicafacil.com b- La temperatura de equilibrio entre el agua líquida y el vapor de agua, a 1 atm

Referencia: Q8-005

A partir de los siguientes datos (todos a 298 K y 1 atm):

                                                                                             dH , kJ  

(1)    H2SO4(aq) + Zn (s) --->  ZnSO4 (aq) + H2 (g)             - 335
(2)      2 H2 (g) +  O2 (g) ---> 2 H2O (l)                                  - 572
(3)    H2SO4(aq)  + ZnO (s) ---> ZnSO4 (aq) + H2O (l)         - 211

www.quimicafacil.com Calcular la entalpía normal de formación del óxido de zinc.

Referencia: Q8-006
Sabiendo que las entalpías normales de formación del dióxido de carbono, agua (l), y eteno, C2H4, son respectivamente  -394 ;  -286 ;  y 52,3 kJ.mol¯¹, calcular: a- El calor de combustión standard, a presión constante, del eteno. www.quimicafacil.com b- Los gramos de agua a 20ºC que se podrían convertir en vapor a 100ºC con la energía liberada al quemar 1 m³ de eteno, medido en CN.
DATOS: calor específico del agua líquida= 4180 J.kg¯¹.K¯¹
             calor latente de vaporización del agua= 2257 kJ.kg¯¹

Referencia: Q8-007
Dados los siguientes datos:

(1)   2 C6H6 (g) +  15 O2 (g)  --->  12 CO2 (g) +  6 H2O (l)       dH= - 6603 kJ
(2)   C6H12 (g) +  9 O2 (g)  --->  6 CO2 (g) +  6 H2O (l)         dH= - 3951 kJ
(3)   2 H2 (g) +  O2 (g)  --->  2 H2O (l)     dH= - 572 kJ 
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Calcula la dH y la dU ; a 298 K ; del proceso:
C6H6 (g) + 3 H2 (g)  --->  C6H12 (g)

Referencia: Q8-008
Explica, razonadamente, si las siguientes reacciones serán siempre espontáneas, si no lo serán nunca, o si su espontaneidad depende de la temperatura, y en este último caso como es esa dependencia:
a-    N2 (g) +  3 Cl2 (g)  --->  2 NCl3 (g)     dH> 0 www.quimicafacil.com
b-    Mg (s) +  H2SO4 (aq)  --->   MgSO4 (aq) +  H2 (g)     dH< 0
c-    N2 (g) +  3 H2 (g)  --->  2 NH3 (g)     dH< 0
d-    2 Ag2O (s)  --->  4 Ag (s) +  O2 (g)     dH> 0

Referencia: Q8-009
Comente las siguientes afirmaciones indicando razonadamente si le parecen correctas o corrigiéndolas si le parece necesario: a- La entalpía normal de formación del Na (l) es cero. www.quimicafacil.com b- El calor a presión constante y el calor a volumen constante para una misma reacción química presentan el mismo valor. c- La ley de Hess se cumple debido a que la variación de entalpía de una reacción depende del camino recorrido por la misma.

Referencia: Q8-010
PRUEBA: termoquímica/ 010

1- Indica razonadamente la respuesta correcta para las siguientes cuestiones:
Cuestión a: El proceso químico:   N2O4 (g)  --->  2 NO2 (g) ,  dH< 0, es:
a.1-  endotérmico,  dS< 0, y espontáneo.
a.2-  endotérmico,  dS= 0, y espontáneo.
a.3-  exotérmico,  dS> 0, y espontáneo.
a.4-  exotérmico,  dS< 0, y no espontáneo.
a.5-  ninguna.

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Cuestión b: ¿Cuál o cuáles de los siguientes procesos son reacciones de formación?
b.1-   P (g) +  3 Cl (g)  --->  PCl3 (g)
b.2-   N2 (g) +  3 Br2 (g)  --->  2 NBr (g)
b.3-   Ag (l) +  ½ F2 (g)  --->  AgF (s)
b.4-   H2 (g) +  ½  O2 (g)  --->  H2O (l)
b.5-    todos.

2- Las entalpías normales de formación del butano (g), agua (l) y dióxido de carbono (g) son respectivamente:  - 125,  -286, -394  kJ/ mol
a- Formula la reacción de combustión completa del butano.
b- Calcule el número total de kcal que una bombona de 4 kg es capaz de suministrar.
c- Calcule el volumen de oxígeno, medido en condiciones normales, que se consumirá en la combustión de todo el butano contenido en la bombona. Dato: 1 kcal= 4,18 kJ

Electroquímica (Nivel universitario)

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En los siguientes ejercicios hay cuatro posibles soluciones: a, b, c y d; sólo una de ellas es totalmente correcta

Pregunta 1: 

Dados los siguientes procesos a presión atmosférica: 

Proceso A:   N2O(g)  →  N2(g) + ½ O2(g)     ΔH < 0 

Proceso B:   C(s)   + H2O(g)  →  CO(g) + H2(g)     ΔH > 0 

Se puede afirmar que: (identificar la/s afirmación/es verdadera/s)  

a) El proceso A es espontáneo a cualquier temperatura y la espontaneidad del proceso B depende de la temperatura. 

b) Los dos procesos son espontáneos a bajas temperaturas 

c) El proceso A no es espontáneo y el B si lo es, ambos a cualquier temperatura. 

d) Ninguna de las afirmaciones anteriores son ciertas, puesto que, con la información que conocemos, no podemos determinar la espontaneidad de los procesos.
 

Pregunta 2: 

El NH3  se obtiene a partir de H2 y N2: 

N2(g) +3  H2(g) ----- 2 NH3(g) ; ΔH = -92,4 kJ ; R= 0.082 atm·L/ mol. K

Identificar las afirmaciones verdaderas: 

1)  La obtención de amoniaco se favorece al aumentar la temperatura 

2) Si en el sistema en equilibrio se disminuye el volumen manteniendo la temperatura constante se favorece la producción de amoniaco 

3) Si en el sistema en equilibrio se aumenta la presión añadiendo helio sin modificar el volumen ni la temperatura se favorece la producción de amoniaco 

4) En un recipiente en el que se introduzcan  nitrógeno e hidrógeno  a 1000 K independientemente de la cantidad introducida  se producirá amoniaco alcanzándose el equilibrio.

5) En un recipiente en el que se introduzca  amoniaco  a 1000 K independientemente de la cantidad introducida se producirá hidrógeno y nitrógeno, alcanzándose el equilibrio 

6) En esta reacción a Kc= 6724 Kp  

7) Al disminuir la temperatura disminuye Kp

Solución:

a) Sólo son ciertas  1, 2, 4 y  5  

b) Sólo son ciertas  4, 5, 6 y 7 

c) Sólo son ciertas  2, 3, 4 y 7 

d) Sólo son ciertas  2, 4, 5 y 6 

Pregunta 3:  

Se dispone de un reactor que opera a volumen constante y a una temperatura de 25ºC donde se introducen 2 moles de acetileno (C2H2) y 2 moles de H2, obteniéndose como resultado de la reacción entre ambos 16,2 gramos de 1,3-butadieno (C4H6). Calcular ∆Hº 

y ∆Uº en la formación de 16,2 g de 1,3-butadieno 

Datos: ∆Hº combustión del acetileno: -300,096 Kcal/ mol ; ∆Hº combustión del 1,3-butadieno: -576,352 Kcal/ mol ; ∆Hº formación del agua: -57,798 Kcal/mol 

Solución: 

a) ∆Hº = -81,64 kcal ; ∆Eº= -80,46 kcal 

b) ∆Hº = -1234,34 kcal ; ∆Eº= -1233,15 kcal 

c) ∆Hº = -24,49 kcal ; ∆Eº= -24,14 kcal 

d) ∆Hº = -370,30 kcal ; ∆Eº= -369,94 kcal 

Pregunta 4: 

La mitad del calor generado en la reacción descrita en la pregunta 3, se utiliza en expandir isobáricamente el oxígeno gaseoso que contiene un recipiente, hasta conseguir un aumento de temperatura de 10ºC ; calcular el número de moles de O2 contenido en el 

recipiente. 

Datos:  R = 2 cal/ K mol = 0,082 atm L/ K mol ; Cp(O2) = 7/2 R ; P.at.(C) = 12 ;  P.at.(H) = 1 

Solución: 

a) 172,4 moles 

b) 174,9 moles 

c) 583,14 moles 

d) 574,7 moles 

Pregunta 5:

Los gases NH3 y HCl forman el sólido NH4Cl: 

NH3(g) + HCl (g) ------ NH4Cl(s)

En un recipiente de 4 litros se introducen igual número de moles de NH3 y HCl a 300ºC ¿qué cantidad mínima (en moles) de cada gas habrá que introducir para que se alcance el equilibrio?  

Datos:  Kp= 17,8 a 300ºC ; R= 0.082 atm·L/ mol.K

Solución:

a) 0,0202 moles de NH3 y 0,0402 moles de HCl 

b) 0,01 moles de NH3 y 0,01 moles de HCl 

c) 0,0102 moles de NH3 y 0,0202 moles de HCl 

d) 0,0202 moles de NH3 y 0,0202 moles de HCl 

Pregunta 6:

En relación con la pregunta 5 ¿Qué cantidad de cada gas, en moles, habrá que introducir para que al  alcanzar el equilibrio queden 0,1 moles de sólido? 

Solución:

a) 0,12 moles de NH3 y 0,12 moles de HCl 

b) 0,06 moles de NH3 y 0,06 moles de HCl 

c) 0,1 moles de NH3 y 0,1moles HCl 

d) 0,02 moles de NH3 y 0,02 moles HCl 

Pregunta 7: 

Si una vez alcanzado el equilibrio, en la pregunta 6, se introduce HCl en el recipiente hasta alcanzar una presión total 1 atm, dejando a continuación que se restablezca el equilibrio, calcular la nueva presión de equilibrio. 

Solución

a) 0,526 atm 

b) 0,710 atm 

c) 0,237 atm 

d) 0,437 atm 

Pregunta 8: 

El ácido sulfúrico (H2SO4) tiene una primera constante de disociación que tiende a infinito y una segunda con valor de 10E-2. Determine, para una disolución 0,8 M de ácido sulfúrico en agua, cual es su valor de pH 

Solución: 

a) pH = 0,097  

b) pH = 2,010  

c) pH = 0,092  

d) pH → ∞

Electroquímica (Universidad)

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En los siguientes ejercicios hay cuatro posibles soluciones: a, b, c y d; sólo una de ellas es totalmente correcta 

Ejercicio 1
Disponemos de una pila denominada de concentración. La concentración de los iones Zn 2+ es 1 M en la semicelda B y 0,5 M en la semicelda A. El volumen de disolución en ambas semiceldas es de 2 L

Se dan las siguientes afirmaciones:            quimicafacil

1. La semicelda B será el cátodo de la pila, y por tanto el polo positivo de la misma.  

2. La pila se parará cuando las concentraciones de Zn 2+  en ambas semiceldas se igualen. 

3. El diagrama de la pila mostrada sería: Zn│Zn 2+ (0,5 M) ││ Zn 2+ (1M)│Zn 

4. La pila se parará cuando haya pasado 0,25 F de carga. 

5. El potencial inicial de la pila será mayor si la concentración de Zn 2+  en la semicelda A es 0.7 M 

6. El potencial de la pila aumentará si se aumenta la cantidad de Zn metálico en la semicelda A. 

Las afirmaciones correctas son: 

a) 1, 3, 6 

b) 2, 3, 4  

c) 1, 2, 3 

d) 2, 3, 5 

Ejercicio 2
Se desea realizar una electrolisis, para ello se conecta el polo negativo de la batería a un electrodo de Cu sumergido en una disolución acuosa de  [Cu 2+]= 1 M  y el polo positivo a un electrodo de Pt sumergido en una disolución acuosa de [Ni 2+]= 1 M ; indique los productos obtenidos en la electrolisis                 quimicafacil

Datos: E(Cu 2+/ Cu)= 0,34 V ; E(Ni 2+/ Ni)= -0,25 V ; E(O2/ OH-)= 0,40 V ; E(H+/ H2)= 0,00 V ; sobretensión del oxígeno= 1 V
 

a) Se obtiene Ni y Cu 

b) H2 y Cu 

c) O2 y Ni 

d) Cu y O2

Ejercicio 3

Se desea proteger una pequeña estructura de acero, expuesta a la intemperie, de la  corrosión. Para conseguirlo se pone en contacto eléctrico con una pieza de cinc.  

Datos: Eº(Zn 2+/Zn)= -0,76 V, Eº(Fe 2+/Fe)= -0,44 V  

Se puede afirmar que (señalar la opción correcta):   quimicafacil 

a) Mediante este sencillo dispositivo se consigue que el cinc sea el ánodo y sufra el proceso de corrosión y que el hierro sea el cátodo quedando protegido al reducirse dicho metal.  

b) Al no estar la estructura provista de un recubrimiento de Zn, no se conseguirá la protección completa del acero. 

c) Se produce protección catódica de la estructura, es decir el Zn actúa como cátodo protegiendo la estructura. 

d) Se producirá la oxidación del Zn por ser más activo y se reducirá el oxígeno atmosférico sobre la estructura de acero que actuará como cátodo.  

Ejercicio 4

Se prepara una pila uniendo dos semiceldas formadas por una disolución equimolar de Fe 2+(ac)/ Fe 3+(ac) en contacto con un electrodo de grafito, que actúa cómo ánodo y una disolución de Ag +  en contacto con un electrodo de Ag metálica. 

E (Ag +/ Ag)= 0,799 V ; E (Fe 3+/  Fe 2+)= 0,771 V

¿Cuál debe ser la concentración de Ag+ para que el potencial de la pila galvánica formada por la unión de las dos semiceldas sea igual a cero?   quimicafacil 

a) [Ag+] = 2,982 M 

b) [Ag+] = 0,335 M 

c) [Ag+] = 0,568 M 

d) [Ag+] = 4,330 M  

Ejercicio 5

De acuerdo con el enunciado de la pregunta 4, determinar la constante de equilibrio para la reacción:     quimicafacil

Fe 2+(ac) + Ag +(ac)  ----- Fe 3+(ac) + Ag (s)

a) K= 2,98 

b) K= 0,57 

c) K= 0,33 

d) K= 4,33 

Ejercicio 6

Cuando a T= 25ºC se añade Hg líquido  en exceso a una disolución de Fe 3+  de concentación 10 -3  M se comprueba que, una vez alcanzado el equilibrio el 94,6% del hierro inicial se  ha reducido hasta Fe 2+ (ac). Calcule Eº para el par Hg2 (2+) /Hg(l) suponiendo que la única reacción que ocurre es:       quimicafacil

Fe (3+) (ac) + Hg (l) ------  Fe (2+) (ac) + Hg2 (2+) (ac)

a) E Hg2 (2+)/ Hg)= -0,746 V 

b) E Hg2 (2+)/ Hg)= 0,746 V

c) E Hg2 (2+)/ Hg)= - 0,796 V

d) E Hg2 (2+)/ Hg)=   0,796 V

Ejercicio 7

Se electroliza medio litro  de disolución acuosa de 0,1 M  de ácido sulfúrico haciendo circular una intensidad de corriente de 1 A obteniéndose oxígeno e hidrógeno. Calcule el tiempo necesario para obtener 10 gramos de oxígeno sabiendo que el rendimiento de la 

electrolisis para la obtención de oxígeno es del 85%, (pues se producen otras reacciones de oxidación de forma simultánea)                          quimicafacil  

a) 1260 minutos 

b) 148 minutos 

c) 39,4 horas 

d) 2,3 horas 

Ejercicio 8

En relación con la pregunta 7, calcule el número de moles de hidrógeno que se forman como resultado de la electrolisis en estas condiciones, suponiendo que la reacción catódica de reducción a H2 se da con un rendimiento del 100%.         quimicafacil

a) 0,61 mol de H2

b) 0,31 mol de H2

c) 0,74 mol de H2

d) 0,37 mol de H2