2º Bach. Química: Equilibrio químico (2012)

Ejercicio 1.

Para la reacción:   PCl₅ (g)   =  PCl₃ (g)  +  Cl₂ (g)       K_c = 3,8.10^-2    a    250ºC.

Un recipiente de 2,5 L contiene una mezcla de 0,20 moles de PCl₅ (g), 0,10 moles de PCl₃ (g) y 0,10 moles de Cl₂ (g) a la temperatura de 250ºC.

a) Calcula el número de moles de cada gas en la mezcla una vez alcanzado el equilibrio.

b) Calcula el valor de K_p a 250ºC y la presión total de la mezcla en equilibrio.

Ejercicio 2.

Se dispone de un recipiente que contiene C (s), H₂ (g) y CH₄ (g) en equilibrio según:

                          C (s)  +  2 H₂ (g)  =   CH₄ (g)      ΔH = -75 kJ

Indica, razonadamente, si la concentración de metano aumentará, disminuirá o permanecerá constante si:

a) Aumenta la temperatura.

b) Aumenta la presión a T constante.

c) Se introduce C (s) en el recipiente a T constante.

d) Se elimina parte del H₂ (g) presente a T constante.

Ejercicio 3.

En un recipiente de 1 L de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introduce 1 g de NH₄CN. Se cierra el recipiente y a 11ºC se establece el siguiente equilibrio:     

                                         NH₄CN (s)    =    NH₃ (g)   +     HCN (g)

Si en estas condiciones la presión total es de 0,3 atm, calcula:

a) La constante de equilibrio K_p y la concentración de todas las especies en el equilibrio.

b) La constante K_c y el porcentaje de NH₄CN que queda sin disociar.

Datos: Valores de Ar: C = 12,0; H = 1,0; N = 14; O = 16,0.   R =  0,082 atm.L mol^-1.K^-1.

Ejercicio 4.

Se añade AgNO₃ a 1 L de una disolución que contiene 0,1 mol de Cl^- y 0,1 mol de PO₄^3-Suponiendo que el volumen de la disolución es siempre de 1 L, determina:

a) La solubilidad del AgCl (s) y del Ag₃PO₄ (s) en agua pura a 25ºC.

b) Masa de AgNO₃ que debemos añadir a la disolución anterior para que aparezca un precipitado. ¿Qué sustancia precipitará en primer lugar? Justifica la respuesta.

Datos: A 25ºC  K_ps(AgCl) = 1,8.10^-10;     K_ps(Ag₃PO₄) = 2,6.10^-18.

Ejercicio 5.

La K_ps del Ca(OH)₂ es 5.10^-6. Razona cuál de las siguientes acciones es más efectiva para reducir la solubilidad en agua del hidróxido de calcio:

a) Añadir CaCl₂.

b) Añadir HCl.

c) Añadir NaOH.

d) Aumentar la temperatura.

1º Bach. Global de Química, 30-1-13

1) a) ¿Cuál es la masa en gramos de una molécula de nitrógeno?

    b) ¿Cuántas moléculas hay en 5 mg de nitrógeno gas en condiciones normales?

    c) ¿Qué volumen ocuparían 10²⁵ moléculas de nitrógeno a 20 ºC y 950 mm Hg?

    d) ¿Cuál es la masa en gramos de 0,5 mol de átomos de nitrógeno?

2) En la combustión completa de 1,570 g  de cierto compuesto orgánico se obtienen 3 g de dióxido de carbono y 1,842 g de agua. Una muestra de 0,412 g  de esta sustancia pura ocupa, a 14 ºC y 0,977 atm, un volumen de 216 cm³.

     a) Determina sus fórmulas empírica y molecular.

     b) Formula y nombra dos isómeros que se ajusten a la fórmula molecular anterior

3) El nitrato de potasio es un fertilizante agrícola que puede obtenerse por neutralización del ácido nítrico con hidróxido de potasio. Calcula la masa de nitrato de potasio que puede fabricarse con una tonelada de ácido nítrico comercial del 68% de riqueza en masa y densidad 1,5 g/mL e hidróxido de potasio en exceso suponiendo un rendimiento en el proceso del 80%.

4)  Escribe las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones siguientes:

     a) Ácido propanoico  +  etanol  → …

     b) Disociación iónica del carbonato de potasio.

     c) Combustión del metilpropanol.

     d) Síntesis del amoníaco.

5) a) Postulados de la teoría atómica de Dalton.

    b) ¿Qué es el descenso crioscópico de una disolución? ¿De qué factores depende?

    c) Conceptos de oxidación y de reducción. Ejemplos.

    d) Isomería de función. Formula y nombra un isómero del ácido acético (etanoico).

Masas atómicas relativas: H =1, C =12, N = 14, O =16 y K = 39,1.

Fuerzas en los fluidos (4ºESO) 2013 Tema 4

1) Explica cómo determinarías la densidad de un trozo de roca con un dinamómetro y un recipiente con agua. Propón un caso con valores numéricos y haz el cálculo.

2) Define o explica brevemente:

  a) Principio de Pascal.

  b) Presión hidrostática.

  c) Manómetro.

  d) Tensión superficial.

3) ¿Cuál es el peso aparente de una pieza cúbica de plomo de 10 cm de arista totalmente sumergida en agua destilada?

¿Cuánto sobresale una pieza cúbica de plomo de 10 cm de arista cuando flota sobre mercurio?   Datos: ρ(Pb) = 11200 kg/m³,  ρ(H₂O) = 1000 kg/m³,   ρ(Hg) = 13600 kg/m³.

4) a) ¿Cómo y qué valor obtuvo Torricelli para la presión atmosférica?

b) ¿Qué valor tiene en unidades del Sistema Internacional?

c) ¿Se puede utilizar el agua como líquido barométrico?

d) ¿Cómo varía la presión atmosférica con la altitud?

         Dato: ρ(Hg) = 13600 kg/m³.

5) Calcula el valor de la fuerza necesaria que debe ejercer Otto de Guericke para desprender de la pared una ventosa circular de 2 cm de diámetro.

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).

               ΔHº_f [NO(g)] = +90,4 kJ/mol      y     ΔHº_f [H₂O(g)] = -241,8 kJ/mol.

2) El clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Las ∆Hº_f 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.).

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:  S_gas > S_líquido > S_sólido.

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  ΔS_total > 0  o  ΔS_universo > 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   ΔS_sist =  S_final – S_inic (J/K).

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

La variación de entropía total, del sistema y de los alrededores, ΔS_univ es la suma:

   ΔS_univ =  ΔS_sist + ΔS_ent  y en todo proceso espontáneo es ΔS_univ > 0 (Segunda ley).

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

De todo lo anterior se llega a:    ΔG = ΔH_sist –T ΔS_sist   (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 ΔG_total = (ΔG₁ + ΔG₂)  < 0 ; de esta forma se realizan muchas reacciones metabólicas en los seres vivos.

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.