Cinética Química (Universidad)

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Cinética química (Universidad)

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

Pregunta 1                          

Para la reacción: 2A(g) + B(g) → A2B(g), que es endotérmica, se sabe que v= k[A]2. Respecto de las afirmaciones:

1) La velocidad de desaparición de A es el doble de la velocidad de desaparición de B e igual a la velocidad de aparición de A2B.

2) El tiempo de vida media es inversamente proporcional a la concentración inicial de A

3) Esta reacción no es elemental

4) La energía de activación del proceso directo es mayor que la del proceso inverso

Solución:   quimicafacil

a) Todas son verdaderas

b) Sólo son ciertas 2 y 3

c) Son ciertas 1 y 4

d) Son ciertas 2, 3 y 4

Pregunta 2

Para la reacción A+ B → C a 25ºC, se conocen las velocidades iniciales en las siguientes condiciones:

                       [A0] mol·L-1    [B0] mol·L-1    V0 mol·(L·s)-1

Experiencia 1:    0,01                0,01              1,15·E-3

Experiencia 2:    0,02                0,01              2,30·E-3

Experiencia 3:    0,02                0,03              2,30·E-3

El valor de la constante cinética del proceso a esta temperatura es:

Solución:   quimicafacil

a) k= 2,90 mol/(L·s)

b) k= 0,115 s-1

c) k= 0,115 mol/(L·s)

d) k= 2,90 s-1

Pregunta 3

Si para el proceso anterior se determinan los valores de la constante cinética a varias temperaturas, al representar ln(k) frente al inverso de la temperatura absoluta, se

encuentra que se produce una variación lineal siendo la pendiente de dicha recta vale:

(-1,142· E3 K-1). Se puede afirmar que la energía de activación de este proceso vale:

Datos: R = 8,3143 J/K mol

Solución:   quimicafacil

a) Ea = 9,50·E3 J/mol

b) Ea = -9,50·E3 J/mol

c) Ea = 93,6 J/mol

d) Ninguna de las anteriores

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 → ∞