OPCIN A

PROBLEMA 1.- El cido sulfrico, H2SO4, reacciona con el cobre para dar sulfato de cobre (II), dixido de azufre y agua.

a) ajusta esta reaccin por el mtodo del in-electrn. b) Calcula la masa de sulfato de cobre (II) que se puede obtener cuando 2 mL de cido

sulfrico del 96 % de riqueza en masa y densidad 1,84 g mL1 reacciona con 1,27 g de cobre.

DATOS: Ar (Cu) = 63,5 u; Ar (H) = = 1u; Ar (O) = 16 u; Ar (S) = 32 u.

Solucin:

a) La reaccin que se produce es: H2SO4 + Cu CuSO4 + SO2 + H2O. Las semirreacciones que se producen son:

SO42 + 4 H+ + 2 e SO2 + 2 H2O. Cu 2 e Cu2+. Sumndolas y ajustando los azufres se obtiene la reaccin global ajustada: 2 H2SO4 + Cu CuSO4 + SO2 + H2O. b) La molaridad de la disolucin de partida es:

.02,18981

10096100084,1

42

4242 MSOHgSOHmol

disolucingSOHg

disolucinLdisolucinmL

disolucinmLdisolucing

=

Los moles en los 2 mL son: n = M V = 18,02 moles L1 0,002 L = 0,036 moles, luego, si 2 moles de cido producen 1 mol de sal, los moles de sal que se obtienen son la mitad, es decir, 0,018

moles, a los que corresponden la masa: 0,018 moles =salmolsalg

15,159 2,87 g.

Resultado: b) 2,87 g.

PROBLEMA 2.- En el equilibrio de disociacin cataltica del etano C2H4 a 900 K, este se encuentra disociado en un 23 % cuando la presin total de equilibrio es 0,75 atm. Si el equilibrio que se establece es: C2H6 (g) C2H4 (g + H2 (g) calcula:

a) La presin parcial de cada compuesto en el equilibrio. b) Las constantes Kp y Kc. c) Las concentraciones molares de eteno e hidrgeno en el equilibrio.

DATOS: R = 0,062 atm L mol1 K1.

Solucin:

a) Si se parte de n moles de etano y se disocian el 0,23 n moles, en el equilibrio quedaran 0,77 n moles de etano, 0,23 moles de eteno y 0,23 moles de hidrgeno. Los moles totales de gases en el equilibrio son 1,23 n moles, y sus fracciones molares son:

;626,023,177,0

62=

=

n

nHC ;187,023,1

23,0242

=

==

n

nHHC

Sus presiones parciales son P (C2H6) = 0,626 0,75 atm = 0,47 atm; P(C2H4) = P(H2) = 0,187 0,75 atm = 0,14 atm.

b) Kp = 042,047,014,0

)()( 2

62

242

==

HCPHCP

y Kc = .107,5900082,0042,0 4

=

=

TR

K p

c) C = =

=

KKmolLatmatm

TRP

900082,014,0

110,00189 M.

Resultado: a) Pp (C2H6) = 0,47 atm; Pp(C2H4) = Pp(H2) = 0,14 atm; b) Kp = 0,042 y Kc = 5,7 104; c) 0,00189 M.

CUESTIN 3.- En un laboratorio aparece un frasco sin etiqueta que contiene una sal. Existe la duda de si se trata de acetato de potasio o cloruro de amonio. Razona de qu sal se trata si al disolverla en agua se obtiene una disolucin cuyo pH es 8,1.

Solucin:

Se disuelve la sal y, debido a que los iones K+ y Cl son el cido y la base conjugada, muy dbiles de la base KOH y el cido HCl, muy fuertes, no sufren hidrlisis, se procede a hidrolizar los iones acetato y amonio para determinar el que produce iones hidrxido, OH, que ser la sal que se encuentre en el frasco por producir el pH indicado. CH3COO + H2O CH3COOH + OH; NH4+ + H2O NH3 + H3O+. Luego, en el frasco se encuentra la sal acetato de potasio.

OPCIN B

PROBLEMA 1. El amoniaco se disuelve en agua de acuerdo con el siguiente equilibrio: NH3 + H2O NH4+ + OH. Se tiene una disolucin acuosa de amoniaco en la que ste se encuentra ionizado un 5 %. Calcula:

a) La concentracin inicial de amoniaco. b) La concentracin de todas las especies en el equilibrio. c) El pH de la disolucin:

DATOS: Kb (NH3) = 1,8 105.

Solucin:

a) Llamando Co a la concentracin inicial de la disolucin acuosa del amoniaco, y siendo el grado de ionizacin del amoniaco 0,05, las concentraciones iniciales y en el equilibrio de las distintas especies son: NH3 + H2O NH4+ + OH Concentracin inicial: Co 0 0 Concentracin en el equilibrio: Co (1 0,05) 0,05 Co 0,05 Co. Llevando estos valores de concentracin a la constante de basicidad del amoniaco, despejando Co y operando se obtiene el valor:

Kb =[ ] [ ]

[ ] =

=

=

+

2

5225

3

4

05,01095,08,1

95,005,0

108,1 oo

o CCC

NHOHNH 0,0068 M.

b) La concentracin de cada especie en el equilibrio es: [NH3] = 0,95 0,0068 = 0,0065 M; [NH4+] = [OH] = 0,05 0,0068 = 0,00034 M.

c) Se determina el pOH de la disolucin y de la expresin pH + pOH = 14, de obtiene el valor del pH. pOH = log [OH] = log 0,00034 = 3,47, por lo que el pH es: pH = 14 3,47 = 10,53. Resultado: a) [NH3] 0,0068 M; b) [NH3] = 0,0065 M; [NH4+] = [OH] =0,00034 M; c) pH = 10,53.

PROBLEMA 2.- Sabiendo que las entalpas estndar de formacin del CO2 (g) y del H2O (l) son 393,3 kJ mol1 y 285,8 kJ mol1, respectivamente, y que el calor de combustin del cido actico lquido, a 25 C, es 874,0 kJ mol1:

a) Escribe las reacciones correspondientes a los procesos citados y la de formacin del cido actico lquido.

b) Calcula la entalpa estndar de formacin del cido actico lquido. c) Calcula a energa que se desprender al obtener 25 L de CO2 (g), medidos a 740 mm

Hg de presin y 25 C, mediante la combustin del cido actico lquido. DATOS: R = 0,062 atm L mol1 K1.

Solucin:

a) Las reacciones de combustin del C, H2 y CH3 COOH con sus respectivas entalpas son: C (s) + O2 (g) CO2 (g) Hoc = 393,3 kJ mol1; H2 (g) + 2

1 O2 (g) H2O (l) Hoc = 285,8 kJ mol1; CH3 COOH (l) + 2 O2 (g) 2 CO2 (g) + 2 H2O (l) Hoc = 874,0 kJ mol1; 2 C (s) + 2 H2 (g) + O2 (g) CH3 COOH (l) Hof = ?

b) Multiplicando las ecuaciones de combustin del C e H por 2, incluida sus entalpas, invirtiendo la ecuacin de combustin del CH3 COOH, cambiando el signo a su entalpa, y sumndolas, ley de Hess, se obtiene la ecuacin de sntesis del cido actico con el valor de su entalpa: 2 C (s) + 2 O2 (g) 2 CO2 (g) Hoc = 786,6 kJ mol1; 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) Hoc = 571,6 kJ mol1; 2 CO2 (g) + 2 H2O (l) CH3 COOH (l) + 2 O2 (g) Hoc = 874,0 kJ mol1; 2 C (s) + 2 H2 (g) + O2 (g) CH3 COOH (l) Hof = 484,2 kJ mol1;

c) Los moles correspondientes a los 25 L de CO2 (g) en las condiciones indicadas, se obtienen de la ecuacin de estado de los gases ideales:

n (CO2) = =

=

KKmolLatm

LHgmm

atmHgmm

TRVP

298082,0

25760

1740

111,02 moles.

Si la obtencin de dos moles de CO2 (g) desprende 874,0 kJ, los 1,02 moles desprendern: 1,02 moles =

moleskJ

2874 445,74 kJ.

Resultado: b) Hof = 484,2 kJ mol1; c) 445,74 kJ.

CUESTIN 2.- Sea la siguiente reaccin electroqumica espontnea a 25 C: 2 Ag+ + Cd Ag + Cd2+.

a) Escribe la notacin de la pila representada en la ecuacin. b) Indica cul es el electrodo con el mayor valor de Eo.

Solucin:

a) La notacin de la pila es: Cd (s) Cd2+ (ac 1 M) Ag+ (ac 1 M) Ag (s).

b) El electrodo con mayor valor de su potencial normal estndar en una pila es el que acta como ctodo.