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.