martes, 18 de diciembre de 2012

TERMOQUÍMICA Y CINÉTICA QUÍMICA (2012)



1) a) Escribe la reacción de formación del amoniaco gaseoso a partir de sus elementos y calcula la variación de entalpía que le corresponde, expresada en kJ/mol de amoniaco.
b) Calcula la variación de entalpía para la oxidación del amoniaco:
                          4  NH3(g)  +  5 O2(g)        4 NO(g)  +  6 H2O(g)
    Datos: Energías de enlace (kJ/mol):   (N≡N : 941);  (N-H : 389);  (H-H : 436).
               ΔHºf [NO(g)] = +90,4 kJ/mol      y     ΔHºf [H2O(g)] = -241,8 kJ/mol.

2) El clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Las ∆Hºf del KCl y del KClO3, a 25ºC, son respectivamente, -437 kJ/mol y – 398 kJ/mol.
a) Calcula la variación de entalpía de la reacción e indica si es exotérmica o endotérmica.
b) Determina cuál será el signo de la variación de entropía estándar de la reacción.
c) Justifica si la reacción será o no espontánea en condiciones estándar.
3) Se estudia la cinética de la siguiente reacción química:
                                               2 NO (g) + O2 (g) à 2 NO2 (g)
y se obtiene que a cierta temperatura constante, la velocidad inicial de la reacción depende de las concentraciones de los reactivos tal y como se muestra en la siguiente tabla:
Exp.
Velocidad  (M/s)
Concentración NO (M)
Concentración O2 (M)
1
0,028
0,02
0,01
2
0,056
0,02
0,02
3
0,224
0,04
0,02
4
0,014
0,01
0,02
a) Calcula el valor de la constante de velocidad y sus unidades.
b) ¿Cuál será la velocidad de reacción cuando [NO] = [O2] = 0,03 M?
4) Dada la siguiente reacción:   CO (g)  +  NO2 (g)   Þ   CO2 (g)  +   NO (g)
a)      Calcula la variación de entalpía si las energías de activación de la reacción directa y de la reacción inversa son respectivamente Ea(directa) = 134 kJ y Ea(inversa) = 473,5 kJ.
b)      Dibuja el diagrama energético correspondiente y razona qué reacción será más rápida, la directa o la inversa.

5) Mecanismo de la reacción de destrucción de la capa de ozono (reacción global, etapas, catalizadores, intermedios de reacción, etc.).

lunes, 10 de diciembre de 2012

ENTROPÍA Y ENERGÍA LIBRE



ENTROPÍA Y ENERGÍA LIBRE

“En todo proceso la energía se conserva, ni se crea ni se destruye” (Primera ley de la Termodinámica).                ΔU = Q + W

Un proceso espontáneo es el que ocurre de forma natural, sin necesidad de realizar un trabajo desde fuera del sistema para que se produzca.

Son procesos espontáneos la caída libre de una piedra por su propio peso, la disolución de los cristales de sal en agua, la difusión de un perfume en el aire, la oxidación del hierro en la atmósfera en condiciones ordinarias, etc.

El grado de desorden de un sistema se mide mediante una magnitud llamada entropía y se representa por S. Así, para una determinada sustancia:  Sgas > Slíquido > Ssólido.

En todo proceso espontáneo aumenta el desorden de las partículas (átomos, moléculas, iones,…) considerando conjuntamente el universo (sistema y alrededores o entorno). (Segunda ley de la Termodinámica). “En todo proceso espontáneo se cumple que  ΔStotal > 0  o  ΔSuniverso > 0.”

La entropía molar estándar de una sustancia Sº se mide en J/(mol K) y su valor está tabulado o se aporta como  dato.

“La entropía de cualquier sustancia como cristal perfecto en el cero absoluto 0 K (-273ºC) es cero” (Tercera ley de la Termodinámica).

En todo proceso la variación de entropía del sistema es   ΔSsist =  Sfinal – Sinic (J/K).

El sistema intercambia calor con los alrededores (ΔHsist) y la variación de entropía de los alrededores o entorno vale     ΔSentorno = -  ΔHsist/T     (J/K).

La variación de entropía total, del sistema y de los alrededores, ΔSuniv es la suma:
   ΔSuniv =  ΔSsist + ΔSent  y en todo proceso espontáneo es ΔSuniv > 0 (Segunda ley).

Se define la energía libre o de Gibbs como: G = H – T.S

De todo lo anterior se llega a:    ΔG = ΔHsist –T ΔSsist   (J),   para unos valores constantes de la presión y de la temperatura, donde ΔG es la variación de energía libre de Gibbs.

El valor negativo de ΔG representa la energía libre para realizar trabajo útil que puede obtenerse en el proceso y cuanto más grande en valor absoluto más desplazado está el proceso hacia su realización, más tendencia a alcanzar el estado final.  

Criterio de espontaneidad:  si ΔG < 0 → Proceso espontáneo.
                                            si ΔG > 0 → Proceso no espontáneo.                         
                                            si ΔG = 0 → Estado de equilibrio.

El que un proceso sea espontáneo (termodinámicamente favorable) no significa que tenga que producirse rápidamente (cinéticamente favorable); la velocidad de una reacción no depende del valor de ΔG y los factores que la determinan se estudian en Cinética química.

Una reacción con ΔG1 > 0  puede llegar a darse si se acopla o concierta con otra reacción con ΔG2 < 0  siempre que ΔGtotal = (ΔG1 + ΔG2)  < 0 ; de esta forma se realizan muchas reacciones metabólicas en los seres vivos.

jueves, 6 de diciembre de 2012

4ºESO: Tema 3.-MCU y Gravitación.



Ejercicio 1
En un lector de CD el disco de 120 mm de diámetro da 300 vueltas en un minuto.
a) Calcula el periodo, la frecuencia y la velocidad angular.
b) Calcula la velocidad lineal y la aceleración centrípeta de un punto de la periferia.


Ejercicio 2
Un satélite geoestacionario es el que gira con la misma velocidad angular de rotación que la Tierra y siempre se encuentras en la vertical de un punto de la superficie terrestre.
Si su velocidad lineal es de 11033 km/h, calcula:
a) Su velocidad angular.
b) El radio de la órbita del satélite.


Ejercicio 3
El valor de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Luna es 1,62 m/s2 y el radio de la Luna 1738 km. ¿Cuál es la masa de la Luna?
Dato: Constante de gravitación universal G = 6,67.10-11 Nm2/kg2.


Ejercicio 4
Leyes de Kepler.


Ejercicio 5
Demuestra y explica el significado de la fórmula v = √ G.M/r.

ESTEQUIOMETRÍA 2012



Ejercicio 1
El “bicarbonato” de sodio (NaHCO3) se usa para tratar la acidez de estómago porque reacciona con el ácido clorhídrico del jugo gástrico dando cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono. Si se toman 5 g de un antiácido con una riqueza del 70% en “bicarbonato”, determina:
a) La presión que ejerce el CO2 (g) dentro el estómago, si su volumen es de 800 mL y la temperatura es de 37 ºC.
b) Volumen del gas carbónico formado a 1 atm y 20 ºC.


Ejercicio 2
Formula y nombra dos minerales de hierro que conozcas y calcula cuál de ellos es el que tiene mayor porcentaje en masa de hierro.


Ejercicio 3
El clorato de potasio reacciona con el azufre produciendo cloruro de potasio y desprendiendo dióxido de azufre. Calcula, si se ponen a reaccionar 20 g de clorato de potasio con 10 g de azufre:
a) La masa de cloruro de potasio que se forma.
b) El volumen desprendido de dióxido de azufre medido a 22 oC y 758 mm Hg.


Ejercicio 4
Ajusta las reacciones químicas siguientes:
a) Neutralización entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de plomo (IV).
b) Deshidratación térmica del yeso.
c) Síntesis del amoniaco a partir de los elementos que lo forman.
d) Explica si entre las reacciones anteriores hay alguna de oxidación-reducción.


Ejercicio 5
Se derrama accidentalmente un poco de ácido nítrico sobre una mesa de laboratorio.
El ácido se puede neutralizar espolvoreando carbonato de sodio sobre él para después recoger con un trapo la disolución resultante.
El carbonato de sodio reacciona con el ácido nítrico dando nitrato de sodio, dióxido de carbono y agua. Se agrega carbonato de sodio hasta que cesa el burbujeo debido a la formación de dióxido de carbono gaseoso.
Si se derramaron 35 mL de ácido nítrico 6 M, ¿cuál es la masa mínima de carbonato de sodio que es necesario agregar para neutralizar el ácido derramado?

Datos.
Masas atómicas relativas:
H =1; C = 12; N =14; O =16; Na =23; S = 32,1; Cl = 35,5; K = 39,1; Fe = 55,8.

jueves, 15 de noviembre de 2012

EL ENLACE QUÍMICO



EL ENLACE QUÍMICO
Ejercicio 1
Ordena los siguientes compuestos según sus puntos de fusión crecientes y justifica dicha ordenación: KF, RbI, BaF2 ,CaF2, Al2O3 y MgO.
Ejercicio 2
Describe qué fuerzas deben romperse para fundir el K2O y el Fe, para sublimar el I2 y para vaporizar el H2O.
Ejercicio 3
Justifica cuáles de los siguientes compuestos pueden formar enlace por puente de hidrógeno: (a) metanol, (b) etilamina, (c) etano, (d) propanona.
Ejercicio 4
Completa el esquema:
Sustancia
Estructura de Lewis
Geometría molecular
Polaridad molecular
Hibridación de los átomos
Tricloruro de boro




Fosfina




Tetrafluoruro de silicio




Dicloruro de selenio




Hexafluoruro de azufre




Hidruro de berilio




Ejercicio 5
Para el cloruro sódico indica: el tipo de enlace, la estructura cristalina (dibujo), el índice de coordinación y sus propiedades físicas como consecuencia del tipo de enlace.
Ejercicio 6
Para el benceno: explica su estructura molecular, el por qué es una molécula resonante, cómo son sus orbitales moleculares, el tipo de hibridación de sus átomos y si será o no miscible con el agua.
Ejercicio 7
Describe todos los tipos de enlace que se dan en el sulfato de cobre (II) pentahidratado.
Ejercicio 8
¿Cómo explica la teoría de las bandas el carácter aislante eléctrico del diamante y la conductividad del cobre?

lunes, 8 de octubre de 2012

Estructura atómica y Sistema periodico. (Repaso de formulación y nomenclatura).


Ejercicio 1

Escribe la configuración electrónica del ion sulfuro (S2-), indica un catión y un anión que sean isoelectrónicos con S2- y formula el compuesto que formarían los iones anteriores. Dato: Z (S) = 32.

Ejercicio 2

Dados los elementos F, P, Cl y Na ordénalos de forma creciente en función de:
a) Su radio atómico.
b) El radio de su ion monoatómico más estable.
c) Su primera energía de ionización.
d) Su electronegatividad.
Justifica en todos los casos la respuesta.

Ejercicio 3

Calcula el valor de la longitud de onda y la energía del fotón emitido correspondiente a la primera raya de la serie de Balmer del átomo de hidrógeno.
Datos: Constante de Rydberg  R = 10 967 757,6 m-1. 
Velocidad de la luz en el vacío c = 3.108 m/s. Constante de Planck h = 6,63.10-34 Js

Ejercicio 4

Define o explica brevemente los siguientes términos:
a) Orbital.    b) Afinidad electrónica.   c) Número cuántico.   d) Serie espectral.


Ejercicio 5

Formula:        a) Ácido selénico.               b) Hidrogenosulfuro de calcio.
                      

                       c) Ciclohexanol.               d) Etilfenilamina.




Nombra:   a)  Mn(NO3)2
 
                 b)  HBrO2

                 c)  H3C-CH2-COO-CH2-CH3

                 d)  H2C=CHCl

domingo, 7 de octubre de 2012

Gravitación 2


1.-  Deducir la distancia que separa al Sol de Júpiter sabiendo:
a) El tiempo que tarda Júpiter en dar una vuelta alrededor del Sol es 12 veces mayor que el que tarda la Tierra
b) La distancia de la Tierra al Sol es de 1,5×1011 m


2.-  Al dejar libremente un objeto en las proximidades de la superficie de cierto planeta, se observa que cae con una aceleración de 8 m/s2. Sabiendo que el radio de dicho planeta es 2,58×106 m, calcular:
a) Masa del planeta
b) Potencial del campo gravitatorio del planeta en las proximidades de su superficie.
Datos: G = 6,67×10-11 Nm2/kg2 


3.–  Dos esferas de masas 2 kg y  4 kg están colocadas en los puntos A(0,0) y B(0,6) de un  sistema de coordenadas, cuyas separaciones están expresadas en metros. Calcula:
a) El campo gravitatorio en el punto P ( 3,4). Indica módulo y dirección.
b) Trabajo necesario para transportar otra esfera de 3 kg desde el infinito al punto P.
Datos: G = 6,67 · 10-11 N m2 kg-2


4.- a) Define potencial del campo gravitatorio en un punto. Unidades en las que se expresa.
      b) Dibuja las líneas de fuerza del campo gravitatorio producido por la Tierra en una zona pequeña del espacio que la rodea (por ejemplo en el aula). Justifica el dibujo que realices


5.-    Enuncia las leyes de Kepler.
Gravitación 1


Ejercicio 1
Un objeto de masa M1 = 100 kg está situado en el punto A de coordenadas    (6, 0) m. Un segundo objeto de masa M2 = 300 kg está situado en el punto B de coordenadas   (-6, 0) m. Calcular:
1) El punto sobre el eje X para el cual el campo gravitatorio es nulo.
2) El trabajo realizado por el campo gravitatorio cuando la masa M1 se traslada desde el punto A hasta el punto C de coordenadas (-6, 6) m.
Dato: G = 6,7x10-11Nm2/kg2.

Ejercicio 2
Sabiendo que el radio orbital de la Luna es de 3,8x108 m y que tiene un periodo de 27 días, se quiere calcular:
1) El radio de la órbita de un satélite de comunicaciones que da una vuelta a la Tierra cada 24 horas (satélite geoestacionario).
2) La velocidad de dicho satélite.

Ejercicio 3
Dibuja las líneas del campo gravitatorio producido por dos masas puntuales iguales separadas una cierta distancia. ¿Existe algún punto en el que la intensidad del campo gravitatorio sea nula? En caso afirmativo indica en qué punto. ¿Existe algún punto en el que el potencial gravitatorio sea nulo? En caso afirmativo indica en qué punto.

Ejercicio 4
Tres partículas que tienen, respectivamente, una masa de 2, 4 y 0,3 kg se encuentran situadas en los vértices de un triángulo equilátero de 8,66 m de altura. ¿Cuánto vale la intensidad del campo, g, en el centro de dicho triángulo?
Dato: G = 6,7x10-11Nm2/kg2.

Ejercicio 5
a) ¿Qué llevó a Kepler a adoptar las órbitas planetarias elípticas en lugar de las órbitas circulares del sistema de Copérnico?
b) Dibuja las líneas de fuerza y las equipotenciales en la región del campo gravitatorio que se muestra en la figura: 





miércoles, 3 de octubre de 2012

Teoría atómico-molecular (2)


Ejercicio 1 
Al llevar a cabo la combustión de 2 g de vitamina C (ácido ascórbico), se obtuvieron 3 g de CO2  y 0,816 g de H2O.
a) Halla la fórmula empírica de la vitamina C sabiendo que contiene C, H y O.


b) Determina su fórmula molecular sabiendo que la masa molecular relativa está comprendida entre 150 y 200.
Masas atómicas relativas: H = 1; C = 12 y O =16.

Ejercicio 2
¿Cuál de las siguientes muestras contiene mayor número de átomos?
a)  10 g de Na                           b) 10 g de CO2                        c) 2 mol de NH3
Masas atómicas relativas: H = 1; C = 12; N = 14; O =16 y Na =23.

Ejercicio 3
El nitrógeno reacciona con el hidrógeno para dar amoniaco, siendo las tres sustancias gaseosas a 1 atm de presión y 150ºC. Si inicialmente se colocan en el reactor 6 L de nitrógeno y 15 L de hidrógeno, justifica cuál será la composición de la mezcla gaseosa resultante después de la reacción.

Ejercicio 4
Un óxido de vanadio que pesaba 3,530 g se hizo reaccionar con hidrógeno, con lo que se obtuvo agua y otro óxido de vanadio que pesaba 2,909 g. Este segundo óxido de vanadio se volvió a hacer reaccionar con hidrógeno hasta obtener 1,979 g de vanadio metálico.
a) ¿Cuáles son las fórmulas empíricas de ambos óxidos?
b) ¿Cuál es la cantidad total de agua formada en las dos reacciones?
Masas atómicas relativas: H = 1; O =16 y V = 51.

Ejercicio 5
Enuncia la ley de las proporciones definidas o de Proust y pon un ejemplo en el que se cumpla.

jueves, 27 de septiembre de 2012

Teoría atómico molecular.


Ejercicio 1
La dimetilhidracina es un compuesto de C, H y N que se utilizó como combustible en los motores de los cohetes Apolo 11 Y Apolo 12. Determina su fórmula molecular sabiendo que por cada kg que se quema con exceso de oxígeno se producen 1,47 kg de CO2 y 1,2 kg de H2O y que su masa molar es 60 g/mol.  
Datos: Masas atómicas relativas, H = 1; C = 12 y O =16.

Ejercicio 2
Se hace reaccionar una mezcla formada por 8 L de metano y 12 L de oxígeno a 1 atm de presión y 150ºC. Determina la composición del sistema gaseoso después de la combustión en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Ejercicio 3
a) Explica detalladamente cómo se interpreta o justifica la ley de Proust o de las proporciones definidas con la teoría atómica de Dalton.

b) ¿Tiene la misma masa un mol de moléculas de nitrógeno que un mol de átomos de nitrógeno? Justifica la respuesta. Dato: Ar(N) = 14.

Ejercicio 4
Cuando se oxidan 3,00 g de plomo se forman 3,46 g de un óxido de plomo de fórmula desconocida. Sabiendo que Ar(O) = 16 y Ar(Pb) = 207,2 ;  calcula:
a)      Porcentajes en masa de plomo y de oxígeno en el óxido formado.
b)      Átomos de plomo y moles de átomos de oxígeno presentes en esos 3,46 g de óxido de plomo.
c)      ¿Cuál sería la fórmula y el nombre del óxido formado?  Razónalo.
d)      Ajusta la reacción de oxidación del plomo citada anteriormente.