introducciÓn - alquimicos.com · 2015. 5. 12. · introducciÓn el aprendizaje de la química...
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INTRODUCCIÓNElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaañolos,cadavezmás
escasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligen lasopcionesde“Ciencias”,“Cienciasde la
Salud”e“IngenieríayArquitectura”.Estotambiénconstituyeunretoparalosprofesoresque,no
solodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplina,sinoademás,
inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayenel
desarrollodelassociedadeshumanas.
Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteyaque
ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes
centrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.
Estacoleccióndecuestionesyproblemassurgiódelinterésporpartedelosautoresderealizar
unarecopilaciónde losexámenespropuestosendiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,
conel findeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez inmersosen
esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de
OlimpiadasdeQuímicadelaAsociacióndeQuímicosdelaComunidadValencianaconsideróque
podía resultar interesante supublicaciónparaponerloadisposiciónde todos losprofesoresy
estudiantesdeQuímicaa losque lespudiera resultardeutilidad.Deestamanera,elpresente
trabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyopara laenseñanzade laQuímicaen los
cursos de bachillerato, así como en los primeros cursos de grados del área de Ciencia e
Ingeniería. Desgraciadamente, no ha sido posible ‐por cuestiones que no vienen al caso‐ la
publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y
problemasresueltospuedeservirdegermenparaeldesarrollodeunproyectomásamplio,enel
queeldiálogo,elintercambiodeideasylacomparticióndematerialentreprofesoresdeQuímica
condistintaformación,origenymetodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuya
aimpulsarelestudiodelaQuímica.
En elmaterial original sepresentan los exámenes correspondientesa las últimasOlimpiadas
NacionalesdeQuímica(1996‐2011)asícomootrosexámenescorrespondientesafaseslocalesde
diferentesComunidadesAutónomas.Enesteúltimo caso, sehan incluido sólo las cuestionesy
problemasquerespondieronalmismoformatoquelaspruebasdelaFaseNacional.Sepretende
ampliarelmaterialcon lascontribucionesquerealicen losprofesores interesadosen impulsar
este proyecto, en cuyo caso se harámención explícita de la persona que haya realizado la
aportación.
Las cuestiones sonde respuestasmúltiplesy sehan clasificadopormaterias,de formaqueal
final de cada bloque de cuestiones se indican las soluciones correctas. Los problemas se
presentancompletamenteresueltos.Enlamayorpartedeloscasosconstandevariosapartados,
queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes.Esporelloque
enelcasodelasOlimpiadasNacionalessehaoptadoporpresentarlaresolucióndelosmismos
planteandoelenunciadodecadaapartadoy,acontinuación,laresolucióndelmismo,en lugar
de presentar el enunciado completo y después la resolución de todo el problema. En las
cuestionesyenlosproblemassehaindicadolaprocedenciayelaño.
Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:
Juan A. Domínguez (Canarias), Juan Rubio (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastoriza
(Galicia), JoséA.Cruz,NievesGonzález,Gonzalo Isabel (CastillayLeón),AnaTejero (Castilla‐
LaMancha),PedroMárquez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),ÁngelF.Sáenzde laTorre
(La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando Nogales
(Málaga).
Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasde
lasfigurasincluidasenestetrabajo.
Losautores
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 1
5.TERMOQUÍMICAYTERMODINÁMICA
5.1.¿Cuálesdelassiguientescondicionesdaránlugaraunareacciónespontáneaacualquiertemperatura?a)ΔH<0,ΔS<0b)ΔH>0,ΔS=0c)ΔH>0,ΔS>0d)ΔH>0,ΔS<0e)ΔH<0,ΔS>0
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001‐2002‐2003‐2008‐2009)(O.Q.L.Canarias2003)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Cádiz2008)
Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque:
ΔG=ΔH–TΔS<0
a) Falso. Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|TΔS|o|ΔH|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.
Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.
Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.
b)Falso.SiΔH>0yΔS=0,entoncesΔG>0y lareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.
c) Falso. Si ΔH > 0 y ΔS > 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.
Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.
Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.
d)Falso.SiΔH>0yΔS<0,secumpleque|ΔH|>|TΔS|yentonceselvalordeΔG>0ylareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.
e)Verdadero.SiΔH<0yΔS>0,secumpleque|ΔH|<|TΔS|yentonceselvalordeΔG<0ylareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.
Larespuestacorrectaeslae.
(En la cuestión propuesta en Murcia 1996 y Castilla y León 2008, se cambia en elenunciadoendotérmicoporΔH>0,exotérmicoporΔH<0,disminucióndeldesordenporΔS<0yaumentodeldesordenporΔS>0).
5.2.¿Cuáldelassiguientesproposicionesescierta?a)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°>0.b)LasreaccionesconvalorespositivosdeΔS°siempresonespontáneasaaltatemperatura.c)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔG°>0.d)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°<0.e)Todasestasproposicionessonfalsas.
(O.Q.N.Navacerrada1996)
UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°<0.
a)Falso.SiΔH°<0yΔS°>0secumpleque|ΔH°|>|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
b)Falso.SiΔS°>0,silatemperaturaessuficientementealtaesposiblequesecumplaque|ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónseaespontánea.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 2
c)Falso.UnareacciónesnoespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°>0.
d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
e)Verdadero.
Larespuestacorrectaeslae.
5.3.Paralasiguientereacción:
(s) (aq)+ (aq); K=2,8·10 a25°C.CalculeΔG°aestatemperatura.a)‐48,7kJ· b)48,7kJ· c)69,9kJ· d)‐21,2kJ· e)21,2kJ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)
LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:
ΔG°=‐RTlnK
Sustituyendo:
ΔG°=‐ 8,314·10 kJ·mol ·K 25+273 Kln 2,8·10 =48,7kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.4. Si la entalpíade vaporizacióndelaguaa100°C es40,7 kJ , calcule ΔSpara lavaporizaciónde1,00molde (l)aestatemperatura.a)109J· b)‐109J· c)136J· d)‐40600J· e)40600J·
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelH Oes:
H O(l)H O(g); ΔH=40,7kJ·mol−1
LaexpresiónquerelacionaΔSconΔHaciertatemperaturaes:
ΔS=ΔHT
Sustituyendo:
ΔS=ΔHT=
40,7kJ100+273 K
10 J1kJ
=109J·
Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 3
(En la cuestión propuesta en Ciudad Real 1997 se pregunta el cálculo de ΔS para lacondensación con lo que el resultado tiene signo contrario al obtenido en la cuestiónresuelta).
5.5.Laentropíadeluniverso:a)Essiemprecero.b)Siempreaumenta.c)Permanececonstante.d)Siempredisminuye.e)Notieneningunarelaciónconeluniverso.
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Madrid2010)
De acuerdo con el 2º principio de la termodinámica, la entropía de un sistema aisladoaumentacuandoserealizaunprocesoespontáneo:
ΔtotalS=ΔsistemaS+ΔentornoS
Laprogresiónnaturaldeluniversoesdelordenaldesorden.
Larespuestacorrectaeslab.
5.6.Parauna reacción, ΔH°= ‐92 kJ y ΔS°= ‐65 J· .Calcule el valorde ΔG°para estareaccióna25°C.a)+19300kJb)‐85kJc)‐111kJd)‐157kJe)‐73kJ
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°apartirdeΔH°yΔS°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Sustituyendo:
ΔG°=‐92kJ 25+273 K‐65JK
1kJ10 J
=‐72,6kJ
Larespuestacorrectaeslae.
5.7.Paraunareacciónentregasesidealesdeltipo:
2AB+C; ΔG°=+20kcal,a25°C.SisepartesolodeA,a25°Cy1atm,enausenciadeByC:a)LareacciónseproducehastaqueΔG°=0,encuyocasoKp=1.b)Lareacciónnoseproduceespontáneamente.c)Lareaccióndirectaessiempreespontáneaentodaslascondiciones.d)Porsergasesideales,elequilibrionodependedelatemperatura.e)Laconstantedeequilibrionodependedelatemperatura.
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2002)
a) Falso. Teniendo en cuenta que ΔG° = +20 kcal > 0, de acuerdo con el criterio deespontaneidad, la reacciónno tiene lugarde formaespontánea.Noobstante,deacuerdoconlarelaciónexistenteentreΔG°yK :
ΔG°=‐RTlnK
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 4
síqueesciertoquecuandoΔG°=0elvalordeK =1.
b)Verdadero.TeniendoencuentaqueΔG°=+20kcal>0,deacuerdoconelcriteriodeespontaneidad,lareacciónnotienelugardeformaespontánea.
c)Falso.Lapropuestaesabsurda.
d‐e)Falso.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstantedeequilibriodeunareacciónsolocambiaconlatemperatura.Elhechodequeseangasesidealesquieredecirqueselespuedeaplicarlaecuacióndeestadodelosgasesideales.
Larespuestacorrectaeslab.
5.8.Paralasiguientereacción:
(g) (g)+ (g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS°=0para (g)e)ΔS<0
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2001)
a)Falso.Laexpresiónesincorrecta,elvalordeΔGsecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
b‐e)Falso.ElvalordeΔSparaelprocesonopuedeserceronipuededisminuir.Debedeaumentaryaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.
c)Verdadero.ElvalordeΔSparaelprocesoaumentayaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.
d)Falso.NotienesentidohablardeΔS°paraelCl (g),entodocasodeberíahablarsedeS°,no obstante, ese valor no puede ser cero. El valor cero de entropía se asigna al cristalperfectoenelceroabsolutodetemperatura.
Larespuestacorrectaeslac.
5.9. La variación de entalpía estándar para la combustión del monóxido de carbono es‐68kcal/mol,y lavariacióndeentalpíaestándarparasu formaciónes ‐29kcal/mol.¿Cuántovalelavariacióndelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodecarbono?a)+39kcal· b)‐97kcal· c)‐39kcal· d)+97kcal·
(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2003)
LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCO es:
C(s)+O (g)CO (g)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:
CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐68kcal·mol
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 5
C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐29kcal·mol
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
C(s)+O (g)CO (g) Δ H°=‐97kcal·mol
Larespuestacorrectaeslab.
(LacuestiónpropuestaenlaO.Q.L.CastillayLeón2003eslamismasoloquelasentalpíasestánmedidasenkJ·mol ).
5.10.ElgasX es soluble enagua. SiunadisoluciónacuosadeX se calienta, seobserva eldesprendimientodeburbujasdelgasX.Deestehecho,sededuceque:a)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesexotérmico.b)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesendotérmico.c)ΔG°espositivoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.d)ΔG°esnegativoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.
(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.Asturias2011)
Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesoes:
X(aq)X(g) ΔH°>0
Portanto,elprocesoopuestotendráunavariacióndeentalpíaconsignocontrario:
X(g)X(aq) ΔH°<0
Larespuestacorrectaeslaa.
5.11.Latemperaturadeebulliciónnormaldeldisulfurodecarbonoes319K.Sabiendoqueelcalordevaporizacióndeestecompuestoes26,8kJ· ,calculelapresióndevapora298K.a)0,270kPab)49,7kPac)372kPad)19,7kPae)101kPa
(Datos.R=8,314J· · ;1atm=1,01325·10 Pa)(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Tarazona2003)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:
lnp =ΔvapH
R1T
1T
+lnp
Sustituyendo:
lnp =26,8
8,314·10
1319
1298
p =0,49atm
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 6
Cambiandounidades:
0,49atm1,01325·10 Pa
1atm1kPa10 Pa
=49,7kPa
Larespuestacorrectaeslab.
5.12.Lapendientedeunarepresentacióndeln(presióndevapor)frentea paradióxidodecarbonolíquidoes‐0,77·10 K.Elcalordevaporizaciónes:a)14,7kJ· b)1,8kJ· c)30kJ· d)6,4kJ· e)10kJ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Burgos1998)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Estaecuacióntienelaformadelaecuacióndeunarecta:
lnp =ΔvapH
R1T
1T
+lnp
Laexperimentaciónpermiteobtenerlasiguientegráfica:
Comoseobservaenlagráfica,lapendientedelarecta,m=‐ΔvapH/Resnegativa.
SustituyendoseobtieneelvalordeΔvapH:
ΔvapH=8,314·103 kJmol·K
0,77·103K =6,4kJ·mol‐1
Larespuestacorrectaeslad.
2,50E‐03 3,00E‐03 3,50E‐03 4,00E‐03
6
7
8
9
10
11
12
1/T (K)
ln p°
lnp vs 1/T
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 7
5.13. Sabiendo que las energíasmedias de los enlaces C−H, C−C yH−H, son 99; 83 y 104kcal ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:
3 +2 seráiguala:a)22kcalb)‐22kcalc)77kcald)‐77kcale)44kcal
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Madrid2011)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 8moles de enlaces C–H, 2moles de enlaces C–C y2molesdeenlacesH–H;mientrasqueserompen12molesdeenlacesC–H.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareacciónes:
ΔH°=[8E +2E +2E ]–[12E ]
ΔH°=[8 ‐99kcal +2 ‐83kcal +2 ‐104kcal ][12 ‐99kcal ]=22kcal
Larespuestacorrectaeslaa.
5.14.Lasreaccionesexotérmicas:a)Seproducensiempreavelocidadesdereacciónaltas.b)Handetenerconstantesdeequilibriomenoresde1.c)Tienenunavariacióndeentalpíanegativa.d)Seproducenentrereactivosinestables.
(O.Q.L.Murcia1998)
a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.
b)Falso.Elvalordelaconstantedeequilibriodeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.
c)Verdadero.Unareacciónexotérmicasecaracterizapor:
Σ ΔH° productos<Σ ΔH° reactivos
y,portanto,ΔH°r<0.
d)Falso.Laestabilidaddelosreactivosqueintervienenenunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.
Larespuestacorrectaeslac.
5.15.¿Cuáldelossiguientesprocesosnoconduceaunaumentoenlaentropía?a)Lafusióndehieloa298K.b)LadisolucióndeNaCl(s)enagua.c)Elmovimientodeloselectronesensusorbitalesalrededordelnúcleo.d)Laevaporacióndelagua.e)Lacombustióndegasolina.
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 8
a)Falso.Laecuacióncorrespondientealafusióndelhieloes:
H O(s)H O(l)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S°H2O(l)S°H2O(s)
donde, SH2O(l)o >SH2O(s)
o , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.
b)Falso.LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:
NaCl(s)NaCl(aq)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S°NaCl(aq)S°NaCl(s)
donde, SNaCl(aq)o >SNaCl(s)
o , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.
c)Verdadero.Elmovimientodeloselectronesenunátomoatemperaturaconstantenoconduce a ningún aumento del grado de desorden y, por tanto, no conduce a ningúnaumentodeentropía.
d)Falso.LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelH Oes:
H O(l)H O(g)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S°H2O(g)S°H2O(l)
donde, SH2O(g)o >SH2O(l)
o , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.
e) Falso. Suponiendo que la gasolina es octano, la ecuación química ajustadacorrespondienteasucombustiónes:
2C H (l)+25O (g)16CO (g)+18H O(g)
ComoexistenmásmolesdegasenproductosqueenreactivossetienequeΔS°>0.
Larespuestacorrectaeslac.
5.16. La presión de vapor del refrigerante freón‐12 ( ) es 3,27 atm a 298 K. Si lapresióndevapores0,526atma229K,elcalordevaporizacióndelfreón‐12es:a)13,7kJ· b)9,0kJ· c)15,0kJ· d)‐15kJ· e)0,274kJ· (Dato.R=8,314J· · )
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Madrid2011)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 9
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Sustituyendo:
ln0,5263,27
=ΔvapH
8,314·10 3
1298
1229
ΔvapH=15,0kJ·mol1
Larespuestacorrectaeslac.
5.17.Siunprocesoesa lavezexotérmicoyespontáneoacualquier temperatura,sepuedeafirmarque:a)ΔU=0b)ΔG>0c)ΔH<0d)ΔS>0e)ΔS<0
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2011)
LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
EnunprocesoespontáneoΔG<0
EnunprocesoexotérmicoΔH<0
Para que esas dos condiciones se cumplan, es preciso que a cualquier temperatura secumplaqueTΔS>0,loqueimplicaqueΔS>0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.18.Paralasiguientereacción:
HCOOH(l)HCOOH(g)Silasvariacionesdeentalpía,entropíayenergíalibreestándara298Kson46,60kJ· ,122J· · y10,3kJ· ,respectivamente,calculeelpuntodeebulliciónnormaldelHCOOH(l).a)84,4Kb)84,4°Cc)262°Cd)109°Ce)382°C
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Sevilla2010)
LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG°,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
CuandosealcanzaelequilibriosecumplequeΔG=0,lopermitecalcularlatemperaturadelequilibriolíquido‐vapor:
ΔH°–TΔS°=0
T=46,6kJ·mol122J·mol ·K
10 J1kJ
=382K109°C
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Larespuestacorrectaeslad.
5.19.Laentalpíadesublimacióndeliodoa25°Cy101,3kPaesiguala:a)Laentalpíadevaporizaciónmenoslaentalpíadefusióndeliodo.b)Laentalpíadevaporizacióndeliodo.c)Laentalpíadeformacióndel (g).d)LaenergíadeenlaceI−I.e)Laentalpíadeatomizacióndeliodo.
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Madrid2009)
LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:
I (s)I (g)
a)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:
I (l)I (g); Δ H°
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealafusióndelI2es:
I (s)I (l); Δ H°
DeacuerdoconlaleydeHess,restandoambasecuacionesseobtiene:
2I (l)I (g)+I (s); ΔH°=Δ H°–Δ H°
Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.
b)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:
I (l)I (g); Δ H°
Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.
c)Verdadero.Deacuerdoconelconceptodeentalpíadeformación:
“elcalor intercambiadoapresiónconstanteen la formaciónde1moldesustanciaapartir de los elementos que la integran en su forma más estable en condicionesestándar”
LaformamásestabledeliodoencondicionesestándaresI (s),portanto,laentalpíadeformacióndelI (g)estáasociadaalasiguienteecuacióntermoquímica:
I (s)I (g); Δ H°
Ecuación termoquímica que coincide con la propuesta.No obstante, hay que considerarqueeliodoesunasustanciaque25°Cy101,3kPa,condicionesestándar,nisefundenisevaporiza,directamentesublima.
d)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíadeenlacedelI es:
2I(g)I (g); Δ H°
Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.
e)Falso.Laecuacióntermoquímicacorrespondientealaatomización(disociación)delI es:
I (g)2I(g); Δ ó H°
Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 11
Larespuestacorrectaeslac.
5.20.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Entodoslosprocesosespontáneoslaentropíadelsistemaaumenta.b)Laentalpíadeformacióndel escero.c)TodaslasreaccionesquímicasdondeΔG<0sonmuyrápidas.d)Algunasreaccionesexotérmicasnosonespontáneas.
(O.Q.L.Murcia1999)
a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:
Δ S=Δ S+Δ S>0
b)Falso.Porconvenio,solosonnulas lasentalpíasde formaciónde loselementosensuformamásestableencondicionesestándar.
c)LaenergíalibredeGibbs,ΔG,midelaespontaneidaddeunproceso,nolavelocidadconlaquetranscurrequedependedesuconstantecinética.
d)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.
Larespuestacorrectaeslad.
5.21.Lasrespectivasentalpíasdeformación,encondicionesestándar,deletino(g)ydelbenceno(l)son227kJ· y49kJ· .Lavariacióndeentalpía,enlascitadascondiciones,paraelproceso:
3 (g) (l) será:a)‐178kJb)‐632kJc)276kJd)730kJ
(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Murcia2000)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:
2C(s)+H (g)C H (g) Δ H°=227kJ·mol
6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ·mol
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
3C H (g)6C(s)+3H (g) Δ H°=3(‐227)kJ
6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
3C H (g)C H (l) Δ H°=‐632kJ
Larespuestacorrectaeslab.
(LacuestiónpropuestaenMurcia2000eslamismacondiferenciadequeelC H esgas).
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5.22.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaque:a)Indicaelgradodeordendeunsistema.b)SemideenK· .c)Determinalaespontaneidaddeunareacciónquímica.d)SecalculaapartirdelvalorabsolutodelasfuerzasdevanderWaals.
(O.Q.L.Murcia1999)
a)Verdadero.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaquemideelgradodedesordendeunsistema.
b)Falso.Deacuerdoconelconceptodeentropía,S:
ΔS=ΔQTlasunidadesenelS. I. sonJ mol K
c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesoseclasificadeacuerdoconelsignodelaenergíalibredeGibbs,Δ G.
d)Falso.Carecedesentido.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.23.¿Cuáldelassiguientesespeciesposee °=0?a)Hb) c) d) e)
(O.Q.N.Murcia2000)
Por convenio, la entalpía de formación de un elemento en su forma más estable encondicionesestándarescero.
De las especies propuestas, la única que es un elemento en su forma más estable encondicionesestándares .
Larespuestacorrectaeslac.
5.24.Silasentalpíasdecombustiónestándardelcarbono,hidrógenoyetanoson‐394,‐286y‐1560kJ· ,respectivamente,¿cuáleslaentalpíadeformacióndeletano,enkJ·mol–1?a)‐3206b)‐2240c)‐1454d)‐880e)‐86
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Baleares2008)(O.Q.L.Asturias2009)
Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:
C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 3∆fH Oo +2∆fH
o ∆fHo
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1molC H‐1560kJmolC H
=3molH O‐286kJmolH O
+2molCO‐394kJmolCO
∆fHo
No se tiene en cuenta la entalpíade formacióndelO yaque,por convenio, su valor escero.
Seobtiene,∆fHo =‐86kJ· .
Larespuestacorrectaeslae.
5.25.Asumiendoun comportamiento idealpara todos losgases, ¿en cuálde las siguientesreaccionessecumplequelavariacióndeentalpíaesigualalavariacióndeenergíainterna?a)3 (g)+ (g)2 (g)b)Fe(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)c)2 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HCl(g)e) (s)+6 (g)6 (g)+6 (g)
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)
LarelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:
ΔE=ΔH+Δn(RT)
dondeΔneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.
a)Falso.Paralareacción:
3H (g)+N (g)2NH (g)
Δn=2–(3+1)=‐2,portanto,ΔEΔH.
b)Falso.Paralareacción:
Fe(s)+2HCl(aq)FeCl (aq)+H (g)
Δn=1–0=1,portanto,ΔEΔH.
c)Falso.Paralareacción:
2SO (g)+O (g)2SO (g)
Δn=2–(2+1)=‐1,portanto,ΔEΔH.
d)Verdadero.Paralareacción:
H (g)+Cl (g)2HCl(g)
Δn=2–(1+1)=0,portanto,ΔE=ΔH.
e)Falso.Paralareacción:
C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)
Δn=(6+6)–6=6,portanto,ΔEΔH.
Larespuestacorrectaeslad.
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5.26.Suponiendoqueseestáexaminandounpolímeroqueexperimentaunareacción:
polímeroproductoy se es capaz de determinar que a una temperatura dada, la reacción es espontánea yendotérmica. ¿Qué consecuencia se deduce de esta información sobre la estructura delproducto?a)Elproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.b)Elproductotieneunaestructuramásordenadaqueelpolímero.c)Elcalordeformacióndelpolímeroesmáspositivoqueeldelproducto.d)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedetenerlugarynoesespontánea.e)Noesposiblelareacción.f)Elpolímerotieneunaestructuramásdesordenadaqueelproducto.
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2010)
LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
EnunprocesoespontáneoΔG<0
EnunprocesoendotérmicoΔH>0
Paraqueesasdoscondicionessecumplan,esprecisoquesecumplaque |TΔS|>|ΔH| loqueimplicaqueΔS>0,esdecirqueelproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.27.Dadas lassiguientesentalpíasdeenlace (kJ/mol),a25°Cde temperaturay1atmdepresión:C−H(400),C−C(348),O−H(460),O=O(500)yC=O(800).¿Cuálserálaentalpíadecombustión,enlasmismascondicionesyenkJ· ,deletano?a)+60b)‐60c)‐731d)‐1462
(O.Q.L.Murcia2000)
Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:
C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C=O, 6 moles de enlaces O–H,mientras que se rompen 1mol de enlaces C–C, 6moles de enlaces C–H y 3,5moles deenlacesO=O.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalacombustióndeletanoes:
ΔH°=[6·E +4E ]–[E +6E +3,5E ]
ΔH°=[6 ‐460kJ +4 ‐800kJ ]–[ ‐348kJ +6 ‐400kJ +3,5 ‐500kJ ]=‐1462kJ
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Larespuestacorrectaeslad.
5.28. Al quemar 25,6 g demetanol, en condiciones estándar, se desprenden 190,4 kJ. Laentalpíadecombustióndelmetanolencondicionesestándaresde:a)‐190,4kJb)‐238kJ· c)+238kJ· d)+380,8kJ· (Masasatómicas:C=12;H=1;O=16)
(O.Q.L.Murcia2000)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelCH OHes:
CH OH(l)+32O (g)CO (g)+2H O(l)
Relacionandocantidaddesustanciaconcalor:
‐190,4kJ25,6gCH OH
32gCH OH1molCH OH
=‐238kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.29.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Lasublimacióndeliodoesunprocesoqueimplicaunaumentodeentropía.b)Lacombustióndelmetanoesunprocesoexotérmico.c)LaformacióndelenlaceCl−Cl,apartirdesusátomos,esunprocesoexotérmico.d)Todoslosprocesosexotérmicossonespontáneos.
(O.Q.L.Murcia2000)
a)Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasublimacióndeliodoes:
I (s)I (g)
Enesteproceso,Δ S°>0,yaque,S (g)o >S (s)
o .
b)Verdadero.Enlacombustióndecualquierhidrocarburosedesprendeenergía.
c)Verdadero.Laformacióndeunenlaceesunprocesoenelquesedesprendeenergía.
d)Falso.ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo
Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0yelprocesoesnoespontáneo.
Larespuestacorrectaeslad.
5.30.LareacciónC(s)+ (g) (g)a)Debetenerunavariacióndeentalpíanegativa.b)DebeexperimentarseparaconocerelsignodeΔH,nopuederazonarse.c)Debetenerunavariacióndeentropíamuyalta,envalorabsoluto.d)Nodebeproducirseenpresenciadenitrógeno.
(O.Q.L.Murcia2000)
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a)Verdadero. Se tratadeuna combustión, unproceso en el que siempre sedesprendeenergía.
b) Falso. De acuerdo con la ley deHess, la entalpía de esta reacción puede calcularse apartirdeladeotrasreacciones.
c)Falso.Lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:
Δ S°=S S +S
siendo la entropíamolardel CO solo ligeramentemayor que la delO , ya que sondosgasesdemasasmuy cercanas,mientrasque la entropíamolardelC tieneunvalormuypequeño ya que se trata de un elemento de baja masa. Por tanto, el valor de Δ S° esbastantepequeño.Consultandolabibliografía:
Δ S°= 213,7J·K – 5,7J·K +205J·K =3J·K
d)Falso.LapresenciadelN noimpidelacombustióndelcarbono.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.31.Indiquesicadaunodelossiguientesprocesosseproducenconaumentoodisminucióndeentropía:
1)4Fe(s)+3 (g)2 (s)
2) (aq)+ (aq)AgCl(s)a)ΔS1negativoyΔS2negativob)ΔS1negativoyΔS2positivoc)ΔS1positivoyΔS2negativod)ΔS1positivoyΔS2positivo
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
Lavariacióndeentropíadelproceso1es:
ΔS =2S – 2S +2S <0
yaquesepasadeunestadomásdesordenadoO (g)aunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelFe O (s).
Lavariacióndeentropíadelproceso2es:
ΔS =S – S +S <0
yaquesepasadeunestadomásdesordenadocorrespondientea los ionesendisoluciónacuosaaunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelAgCl(s).
Larespuestacorrectaeslaa.
5.32. Cuando los óxidos y se reducen por aluminio según las reaccionessiguientes:
1)3 (s)+8Al(s)4 (s)+9Fe(s) ΔH1=‐800,1kcal
2) (s)+2Al(s) (s)+2Fe(s) ΔH2=‐203,5kcal¿CuáleslacantidaddecalorliberadopormoldeFeformado?a)Mayoren1queen2b)Mayoren2queen1c)Igualen1queen2d)Nula
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
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ElcalorliberadopormoldeFeencadaprocesoes:
ΔH1=‐800,1kJ9molFe
=‐88,9kcal·mol 1ΔH2=‐203,5kJ2molFe
=‐101,8kcal·mol 1
Comoseobserva,ΔH2>ΔH1.
Larespuestacorrectaeslab.
5.33.Decidaquéessiempreciertoparadosprocesos1y2quetienenencomún losestadosinicialyfinal:a) = b)ΔS=Δ /Tc)Δ =Δ –TΔ d)Δ =Δ
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
a)Falso.Elcalornoesunafuncióndeestado.
b‐c)Falso.Soloseríaciertoenprocesosatemperaturaconstante.
d)Verdadero.Laentalpíaesunafuncióndeestado.
Larespuestacorrectaeslad.
5.34.Silacombustióndelácidobenzoicoserealizaenunabombacalorimétricaa25°C,¿quéseverifica?a)Q<0,W=0,ΔU<0b)Q=0,W=0,ΔU=0c)Q<0,W<0,ΔU>0d)Q<0,W>0,ΔU<0
(O.Q.L.CastillayLeón2000)(O.Q.L.Asturias2010)
Deacuerdoconla1ªleydetermodinámica:
ΔU=Q+W
siendo:ΔU=Q =calormedidoavolumenconstanteQ=calorintercambiadoW=‐p·ΔV=trabajodeexpansión
Laexpresióndela1ªleyquedacomo:
ΔU=Q–p·ΔV
Enunabombacalorimétricasemideelcalor,medidoavolumenconstante,desprendidoenlacombustióndeunasustancia.
Enunacombustiónsedesprendecalor,portanto,Q<0
SielprocesoserealizaaVconstante,entoncesΔV=0,portanto,W=‐p·ΔV=0
Sustituyendoenlaexpresióndela1ªleyqueda:
ΔU=Qv<0
Larespuestacorrectaeslaa.
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5.35.¿Cuálocuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?a)ElcalordeformacióndelFe(l)escero.b)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.c)EnalgunasreaccionesΔH=ΔU.d)Paraunmismoproceso,lavariacióndeentalpíadependedequeelprocesotengalugarapresiónoavolumenconstante.
(O.Q.L.CastillayLeón2000)(O.Q.L.Asturias2005)
a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.
b)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:
VaporLíquido
Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.
c)Verdadero.La1ªleydetermodinámicatambiénsepuedeescribircomo:
ΔU=ΔH–ΔnRT
donde,Δneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.
EnreaccionesenlasqueΔn=0,secumpleque,ΔU=ΔH.
d)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.
El calor intercambiado en un proceso medido a volumen constante es la variación deenergíainterna,ΔU.
Soncorrectaslasrespuestascyd.
5.36.Laespeciequímicaconmayorentropíamolaratemperaturaambientees:a) (g)b) (g)c) (g)d) (l)e) (l)
(O.Q.N.Barcelona2001)
Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.DelaspropuestaslasquepresentandichoestadosonCH ,CCl yCH Cl.
Las tres especies gaseosas están constituidas por cinco átomos uno de los cuales es elcarbonoyelrestohidrógenoycloro.Teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamenormasamolar, .
Larespuestacorrectaeslaa.
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5.37.Dadoslosvaloresdelasentalpíasestándardeformación, H°[CO(g)]=‐110,5kJ/moly H°[ (g)]=‐219,1kJ/mol,¿cuáleslaentalpíadeformacióndelfosgeno( )apartirdeCO(g)y (g)?a)+110,5kJ/molb)‐110,5kJ/molc)+329,6kJ/mold)‐108,6kJ/mole)‐219,1kJ/mol
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Baleares2010)(O.Q.L.Madrid2011)
LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelfosgenoapartirdeCOyCl es:
CO(g)+Cl (g)COCl (g)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCOCl (g)es:
C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCO(g)es:
C(s)+12O (g)CO(g)Δ H°=‐110,5kJ/mol
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuaciones:
C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol
CO(g)C(s)+12O (g)Δ H°=110,5kJ/mol
Sumandoambasecuaciones:
CO(s)+Cl (g)COCl (g) Δ H°=‐108,6kJ/mol
Larespuestacorrectaeslad.
(En Baleares 2010 se añade la opción “falta información para dar una respuestanumérica”).
5.38.Lareacción:
(g)+ 2(g)CO(g)+ 2 (g)noesespontáneaa25°Cperosíloesatemperaturassuperiores.Setienequecumplirque:a)ΔH=>0yΔS>0b)ΔH=>0yΔS<0c)ΔH=<0yΔS<0d)ΔH=<0yΔS>0
(O.Q.L.Murcia2001)
ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Éstesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
SetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenΔS>0,yaaunquetodaslasespeciessongaseosas,enlosreactivosexisteunelementomientrasqueenlosproductossolohaycompuestos.Elhechodequeel signodeΔGcambieal subir la temperatura implicaque
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ΔH > 0, ya que en estas circunstancias |ΔH|<|TΔS|y entonces ΔG < 0 y la reacción sevuelveespontánea.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.39. De entre las reacciones químicasmás estudiadas en termoquímica se encuentra lacombustióndelbutano:
2 4 10(g)+13 2(g)8 2(g)+10 2 (l) ΔH=‐5308,6kJ¿Quécantidaddeenergíaseliberarásisequeman200gdeestegas?a)770kJb)1539,5kJc)4577,1kJd)9154,2kJ(Masasatómicas:C=12;H=1)
(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Baleares2007)(O.Q.L.Baleares2008)
Relacionandocantidaddesustanciayentalpía:
200gC H1molC H58gC H
‐5308,6kJ2molC H
=‐9152,8kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.40.Por reacción del propeno y el cloro se obtiene 1,2‐dicloropropano. Considerando lasenergíasdeenlacede latablaadjunta,medidastodasen lascondicionesdereacción,¿cuáldebeserlavariacióndeentalpíadelareacciónindicada?
Enlace C−CC−ClC=CCl−Cl
Energía(kJ· ) 348338612242a)+612+242+(2·338)+348kJ· b)‐612–242–(2·338)–348kJ· c)‐612+242+(2·338)+348kJ· d)+612+242–(2·338)–348kJ·
(O.Q.L.Murcia2001)
Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:
CH =CH−CH (g)+Cl (g)CH Cl−CHCl−CH (g)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformados‐Σ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 2 moles de enlaces C−Cl y 1 mol de enlaces C−C,mientrasqueserompen1moldeenlacesC=Cy2molesdeenlacesCl−Cl.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalacombustióndeletanoes:
ΔH°=[2·E +E ]–[E +E ]=
ΔH°=[2 ‐338kJ + ‐348kJ ]–[ ‐242kJ + ‐612kJ ]=
= ‐612kJ + 242kJ –2 338kJ – 348kJ
Larespuestacorrectaeslad.
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5.41.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunprocesoenelqueseevapora0,1molde (l)ensupuntodeebulliciónnormal,seabsorbecalorysemantieneconstantelatemperatura.b)ElcalordeformaciónestándardelFe(l)escero.c) Para un proceso, la variación de entalpía es siempre igual al calormedido a presiónconstante.d)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
a)Verdadero.De acuerdo con las leyesde los cambiosdeestado,mientras elN (l) seencuentraasutemperaturadeebulliciónnormal,todoelcalorqueabsorbeseempleaenromperenlacesintermolecularesmanteniéndoseconstantelatemperatura.
b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.
c)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.
d)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:
VaporLíquido
Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.
Soncorrectaslasrespuestasayc.
5.42.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?1)ElúnicométodoparacalcularΔHdeunareacciónespartirdelasenergíasdeenlace.2)ElcalordeformacióndelHg(s)escero.3)ElcalordeformacióndelCl(g)escero.4)ElvalordeΔHdeunareacciónpuedehallarserestandoalasenergíasdeenlacedelosproductoslasenergíasdeenlacedelosreactivos.
a)Todasb)1,2y3c)1,3y4d)3y4
(O.Q.L.Asturias2001)(O.Q.L.CastillayLeón2007)
a)Falso.ElvalordeΔHtambiénpuedecalcularseaplicandolaleydeHess.
b‐c)Falso. Por convenio, el valor de Δ H° de un elemento en su formamás estable encondiciones estándar es cero. Para mercurio y cloro las formas más estables encondicionesestándarson,respectivamente,Hg(l)yCl (g).
d)Verdadero.ElvalordeΔHreacciónapartirdelasenergíasdeenlacesecalculamediantelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
Larespuestacorrectaeslab.
(EnCastillayLeón2007sepreguntacuálescierta).
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5.43.Apartirdelasiguienteinformación:
C(s)+2 (g) (g) ΔH°=x
C(s)+ (g) (g) ΔH°=y
(g)+½ (g) (l) ΔH°=z¿CuálesΔH°delasiguientereacción?
(g)+2 (g) (g)+2 (l)a)x+y+zb)x+y‐zc)z+y‐2xd)2z+y‐xe)2z+y‐2x
(O.Q.N.Oviedo2002)
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
CH (g)C(s)+2H (g) ΔH°=‐x
C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=y
2H (g)+O (g)2H O(l) ΔH°=2z
Sumandolasecuacionesseobtiene:
CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(l) ΔH°=‐x+y+2z
Larespuestacorrectaeslad.
5.44.Unasustanciatieneuncalordecondensaciónde‐1,46kJ/gyuncalordesublimaciónde4,60kJ/g,¿cuáleselcalordesolidificaciónenkJ/g?a)4,60–1,46b)‐(4,60+1,46)c)1,46–4,60d)4,60+1,46e)Ningunadelasrespuestasanteriores.
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)
Se desea conocer la entalpía correspondiente al siguiente cambio de estado de unasustanciaA:
A(l)A(s) Δ H°=¿?
Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodecondensacióndelasustanciaes:
A(g)A(l) Δ H°=‐1,46kJ/g
Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodesublimacióndelasustanciaes:
A(s)A(g) Δ H°=4,60kJ/g
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
A(l)A(g) ‐Δ H°=1,46kJ/g
A(g)A(s) ‐Δ H°=‐4,60kJ/g
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 23
A(l)A(s) Δ H°=1,46+(‐4,60)=‐3,14kJ/g
Larespuestacorrectaeslac.
5.45.CalculeΔH°paralasiguientereacción:
(g)+ (g)2HCl(g)apartirdelosdatosdelatabla:
Enlace Energíamediadeenlace(kJ/mol)H−H 440
Cl−Cl 240
H−Cl 430
a)‐860kJb)‐620kJc)‐440kJd)‐180kJe)+240kJ
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 2moles de enlaces Cl−H,mientras que se rompen1moldeenlacesH−Hy1moldeenlacesCl−Cl.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelHCles:
ΔH°=[2·E ]–[E +E ]=[2 ‐430kJ ]–[ ‐240kJ + ‐440kJ ]=‐180kJ
Larespuestacorrectaeslad.
(EnAsturias2007sepreguntalaentalpíadeformacióndelHCl).
5.46. Una taza de 137 g a 20,0°C se llena con 246 g de café caliente a 86,0°C. El calorespecíficodelcafées4,0J/g·°Cyeldelataza0,752J/g·°C.Suponiendoquenohaypérdidadecaloralosalrededores,¿cuáleslatemperaturafinaldelsistema?a)79,9°Cb)93,7°Cc)98,4°Cd)76,0°Ce)53,0°C
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)
Teniendoencuentaquelatazasecomportacomouncalorímetroyaceptandoqueésteesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:
Q =Q +Q é=0
donde:
Q =calorabsorbidoporlatazaparapasarde20°CaT °C,
Q é=calorcedidoporelcaféparapasarde86°CaT °C
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 24
m C T T m é C é T T é =0
Sustituyendo:
137g0,752Jg·°C
(T 20)°C+246g4,0Jg·°C
(T 86)°C=0T =79,7°C
Larespuestacorrectaeslaa.
5.47. Cuando una sustancia pura en fase líquida congela espontáneamente, ¿cuál de lassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG,ΔHyΔSsontodospositivos.b)ΔG,ΔHyΔSsontodosnegativos.c)ΔG,ΔHysonnegativos,pero ΔSespositivo.d)ΔG,ΔSysonnegativos,pero ΔHespositivo.e)ΔS,ΔHysonnegativos,pero ΔGespositivo.
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)
SetratadeuncambiodeestadoespontáneodeunasustanciaA:
A(l)A(s)
Portratarsede:
UnprocesoespontáneoΔG<0
UnprocesoenelqueseformanenlacesintermolecularesΔH<0
UnprocesoenelquedisminuyeeldesordenΔS<0
Larespuestacorrectaeslab.
5.48.Lasentalpíasestándardeformacióndelvapordeaguaydelnitratodeamoniosólidoson ‐241,8 kJ/mol y ‐339,9 kJ/mol, respectivamente. ¿Cuál es la variación de entalpíaestándarparaladescomposiciónde16,0gdenitratodeamoniosólidoparaformarvapordeaguayunamezcladenitrógenoyoxígenoenfasegas?a)‐98,1kJb)‐57,5kJc)‐49,0kJd)‐28,8kJe)‐14,4kJ(Masasatómicas:N=14;O=16;H=1)
(O.Q.N.Oviedo2002)
Setratadedeterminarlavariacióndeentalpíaasociadaalproceso:
NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:
N (g)+32O2(g)+2H (g)NH NO (s)Δ H°=‐339,9kJ
H (g)+12O (g)H O(g)ΔfH°=‐241,8kJ
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 25
NH NO (s)N (g)+32O (g)+2H (g)‐Δ H°=339,9kJ
2H (g)+O (g)2H O(g) ‐Δ H°=2(‐241,8)kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)‐Δ H°=‐143,7kJ·mol
Relacionandolaentalpíaconlacantidaddesustancia:
16gNH NO1molNH NO80gNH NO
‐143,7kJ
1molNH NO=‐28,7kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.49.Paraunareacciónenequilibrioapresióny temperaturaconstantessehadecumplirque:a)ΔH=0b)ΔS=0c)ΔU=0d)ΔG=0
(O.Q.L.Murcia2002)
Lacondicióndeequilibriodeunsistemaimplicaque(ΔG)p,T=0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.50.Eloxígeno sepuedeobtenerenel laboratorioporcalentamientode sólido,deacuerdoalaecuacióntermoquímica:
2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐89,4kJCalcular laenergíaquese liberacuando,poresteprocedimiento,seobtienen10,1 litrosdeoxígenomedidosencondicionesnormalesdepresiónytemperatura.a)26,8kJb)37,2kJc)64,0kJd)13,4kJ
(O.Q.L.Murcia2002)
Relacionandocantidaddesustanciayentalpía:
10,1LO1molO22,4LO
‐89,4kJ3molO
=‐13,4kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.51.Entodoprocesoespontáneosetienequecumplirque:a)dS=dT/Hb)Δ >0c)Δ +Δ >0d)ΔG>0
(O.Q.L.Murcia2002)
Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:
ΔStotal=ΔS +ΔS >0
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 26
Larespuestacorrectaeslac.
5.52.Sabiendoque:
(g)+ (g)2HI(g) ΔH=3,34kJ
(s)+ (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ¿Cuálserálaentalpíadesublimacióndelyodo?
a)+46,82kJ· b)+26,75kJ· c)‐53,50kJ· d)‐46,82kJ·
(O.Q.L.Murcia2002)
LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:
I (s)I (g)
De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:
2HI(g)I (g)+H (g) ΔH=‐3,34kJ
I (s)+H (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
I (s)I (g) ΔH=46,82kJ·
Larespuestacorrectaeslaa.
5.53.Laafinidadelectrónicadeliodoes‐295kJ/mol.Calcularlaenergíaliberadaalionizar152,4gdeátomosdeiodogasqueseencuentranenestadofundamental.a)127kJb)354kJc)708kJd)12,7kJ(Masaatómica:I=127)
(O.Q.L.Murcia2002)
Laafinidadelectrónicadelyodoeslaenergíaasociadaalproceso:
I(g)+e I (g) ΔH=‐295kJ·mol
Relacionandocantidaddesustanciayenergía:
152,4gI1molI127gI
‐295kJ1molI
=‐354kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.54.PorelhechodequeelprocesodetransformacióndediamanteengrafitotengaΔG<0,¿quésepuedeafirmar?a)Quelosdiamantesnosonunainversiónsegura.b)Queelprocesonoesespontáneo.c)Queelprocesoesespontáneoaunquemuylento.d)Queaunqueseaumentemucholatemperatura,losdiamantesseguiránsiendodiamantes.
(O.Q.L.Murcia2002)
a)Falso.Carecedesentido.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 27
b)Falso.Deacuerdoconelcriteriodeespontaneidaddeunproceso,siΔG<0setratadeunprocesoespontáneo.
c)Verdadero.De acuerdo con el criteriode espontaneidaddeunproceso, siΔG<0 setrata de un proceso espontáneo, sin embargo al desconocer el valor de la constantecinéticanosedisponedeinformaciónacercadelarapidezconquetranscurreelproceso.
d) Falso. Si se aumenta mucho la temperatura la red se rompe y el diamante sublimaquedandolosátomosdecarbonolibres.
Larespuestacorrectaeslac.
5.55.Cuandoreacciona1litrodenitrógeno,medidoencondicionesnormales,conelhidrógenonecesario para formar amoníaco, se liberan 4138,2 J. ¿Cuál es la entalpía de formación delamoníaco?a)‐92,67kJ· b)‐46,34kJ· c)‐185,34kJ· d)‐307,9kJ·
(O.Q.L.Murcia2002)
LaecuacióncorrespondientealaformacióndeNH es:
12N (g)+
32H (g)NH (g)
Relacionandocantidaddesustanciayenergía:
‐4138,2J1LN
22,4LN1molN
1molNH2molN
1kJ10 J
=‐46,34kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.56.ConlaleydeHesssepuede:a)Calcularentalpíasdereacción.b)Calcularentalpíasdeformación.c)Calcularcantidadesdecalorenunareacciónmedidasapresiónconstante.d)Todassoncorrectas.
(O.Q.L.Baleares2002)
LaleydeHessoleydeaditividaddelasentalpíasdiceque:
“la variación de entalpía asociada a un proceso es lamisma tanto si el proceso serealizaenunsolaetapaoserealizaenvariasetapasconsecutivas”
Dadas una serie de entalpías correspondientes a procesos que puedan formar un ciclo,conocidas todas menos una, la combinación de estas entalpías en el orden adecuadopermiteobtenerlaentalpíadesconocida.
a‐b)Verdadero.Lasentalpíasdeformación,lomismoquelasdecombustión,sonuncasoparticulardelasentalpíasdereacción.
c) Verdadero. La entalpía se define como el calor intercambiado medido a presiónconstante.
Larespuestacorrectaeslad.
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5.57.Sobrelaentalpíasepuedeafirmarquea)Esunafuncióndeestado.b)Suvariacióndeterminaelcalordereacciónapresiónconstante.c)Midelairreversibilidaddeunproceso.d)Sidisminuyeelprocesoesespontáneo.
(O.Q.L.Asturias2002)
a)Verdadero.Laentalpíacomoelrestodelasfuncionestermodinámicasesunafuncióndeestado.
b)Verdadero.Laentalpíamideelcalorintercambiadoenunprocesoapresiónconstante.
c)Falso.Laentalpíanotienenadaqueverconlairreversibilidaddeunproceso.
d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
Unprocesoquesecaractericeportener:
▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)
▪ΔS>0aumentaeldesorden
es un proceso que es espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple queΔH–TΔS<0.
Soncorrectaslasrespuestasayb.
5.58.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Eltrabajoesunafuncióndeestado.b)A25°Celvapordeaguaeselestadoestándardeestasustancia.c)UnareacciónenlaqueΔHesnegativoesespontánea.d)Elcalorestándardeformacióndel (g)escero.e)Latermodinámicapuedepredecirlavelocidadalaqueel (g)yel (g)reaccionanencondicionesnormales.
(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Cádiz2008)
a)Falso.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,tantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado.
b)Falso.Alatemperaturade25°Celestadodeagregacióndelaguaeslíquido.
c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
Comoseobserva,elvalordeΔHnoessuficienteparadeterminarelsignodeΔG,precisoconocerelvalordeΔSylatemperatura.
d)Verdadero.Porconvenio,lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
e) Falso. Una limitación de la termodinámica es que la variable tiempo no aparece enningunadesusecuaciones.Eslacinéticaquímicalaqueseocupadeestudiarlavelocidadconlaquetranscurreunareacción.
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 29
5.59.¿ParacuáldelossiguientesprocesosΔHyΔGdebensermássemejantes?a)2Al(s)+ (s)2Fe(s)+ (s)b)2Na(s)+2 (l)2NaOH(aq)+ (g)c)2 (g) (g)d)2 (g)+ (g)2 (g)e) (s)CaO(s)+ (g)
(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Murcia2005)
LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
ParaquesecumplalacondicióndequeΔGΔHesprecisoqueelvalordeltérminoTΔSsealomáspequeñoposible.Paraqueesoocurraesnecesarioqueexistaelmenorcambioposibledentrodelgradodedesordendeunsistema,ΔS.
Elprocesodealuminotermiarepresentadopor laecuaciónquímicadelapartadoa)eselquemás se ajusta a la condiciónpropuesta, ya que todas las sustancias, tanto reactivoscomo productos, son sólidas. Además, existe elmismo número demoles en reactivos yproductoslocualllevaaqueesadiferenciadeentropíaseaaúnmenor.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.60.ElcalordedisolucióndelKCles17kJ· ylasumadeloscaloresdehidratacióndeunmolde iones cloro yunmolde ionespotasio,ambos en estadogaseoso es ‐698 kJ. LaenergíadereddelKCldelretículocristalinoes:a)‐715kJb)‐681kJc)715kJd)‐332kJe)681kJ
(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Madrid2004)
Setratadedeterminarlavariacióndeentalpíaasociadaalproceso:
Cl (g)+K (g)KCl(s)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:
KCl(s)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=17kJ
Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
Cl (aq)+K (aq)KCl(s) ‐Δ H°=‐17kJ
Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
Cl (g)+K (g)KCl(s) Δ H°=‐715kJ
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 30
5.61.Sabiendoque:
2S(s)+3 (g)2 (g) ΔH°=‐792kJ
2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐198kJ¿Cuálseráelvalordelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodeazufre?a)‐594kJ· b)‐297kJ· c)‐990kJ· d)‐126kJ·
(O.Q.L.Murcia2003)
LaecuacióncorrespondientealaformacióndeSO es:
S(s)+O (g)SO (g)
De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:
S(s)+32O (g)SO (g)ΔH°=
‐7922
kJ
SO (g)SO (g)+12O (g)ΔH°=
1982
kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
S(s)+O (g)SO (g) ΔH°=‐297kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.62.Paraelprocesoendotérmico:
(g)2Cl(g)¿Cuáldelossiguientesdiagramasenergéticosseajustaalproceso?
a) b) c) d)
(O.Q.L.Murcia2003)
Setratadeunprocesoenqueserompenenlacesyparaellohayquecomunicarenergía,portantoesprocesoendotérmico.Elcontenidoenergéticodelosproductosessuperioraldelosreactivosyeldiagramaenergéticoqueloilustraeselb.
Larespuestacorrectaeslab.
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
EE EE EE EE
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
EE EE EE EE
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 31
5.63.Dadoslossiguientesdatos: (A)=‐10000J/mol, (C)=‐15000J/mol, (D)=‐2000J/moly
A+2B2C+D ΔH°=‐12000JSepuedecalcular °(B)quevale:a)5000J/molb)2500J/molc)‐5000J/mold)‐17000J/mol
(O.Q.L.Baleares2003)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 2Δ H(C)o +Δ H(D)
o 2Δ H(B)o +Δ H(A)
o
‐12000J=2molC‐15000JmolC
+1molD‐2000JmolD
2Δ H(B)o 1molA
‐10000JmolA
Seobtiene,Δ H(B)o =‐5000J/mol.
Larespuestacorrectaeslac.
5.64.Lassiguientesmagnitudessonfuncióndeestado:a)p,V,Tb)H,U,Sc)T,H,Ud)Todassoncorrectas
(O.Q.L.Baleares2003)
Funcionesdeestadosonaquellasmagnitudesen lasqueenundeterminadoprocesonointeresasolo interesasusvalores finale inicial sin interesar laevolucióndelvalorde lamagnitudalolargodelproceso.
ΔU=U2–U1 ΔH=H2–H1ΔS=S2–S1 ΔG=G2–G1
Lasfuncionestermodinámicas:U,H,SyGsonfuncionesdeestado.
Lasvariablesdeestadosonp,VyTysuvalordeterminaelestadodeunsistema.
Larespuestacorrectaeslab.
5.65.Delassiguientesafirmaciones:1)Enunprocesoespontáneolaentalpíapuededisminuir.2)Enunprocesoespontáneolaentropíapuedeaumentar.3)EntodoslosprocesosespontáneoslaenergíalibredeGibbsaumenta.
a)Soloesverdaderalaprimera.b)Laprimeraylasegundasonverdaderas.c)Laprimeraylatercerasonverdaderas.d)Lasegundaylatercerasonverdaderas.
(O.Q.L.Baleares2003)
La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 32
ΔG=ΔH–TΔS
1)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔH<0.
2)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔS>0siemprequeΔH<0.
3)Falso.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0.
Larespuestacorrectaeslab.
5.66.Unprocesoque seproducecondesprendimientodecalorydisminucióndeldesordentermodinámicoes:a)Espontáneosiempre.b)Nuncaespontáneo.c)Espontáneoabajastemperaturas.d)Espontáneoaaltastemperaturas.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Éstesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.
Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.
Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.
Larespuestacorrectaeslad.
5.67.LaentalpíaestándardecombustióndelAl(s)esde‐834,9kJpormoldeAl.SireaccionaAlcon ,¿enquécircunstanciassedesprenderán1045kJ?a)Cuandoseforman1,252molesde .b)Cuandoseforman0,626molesde .c)Cuandoreaccionan0,299molesdeAl.d)Cuandoreaccionan0,626molesdeAl.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreO yAles:
Al(s)+34O (g)
12Al O (s)ΔH°=‐834,9kJ·mol
Las respuestas c) y d) son falsas, ya que la cantidad de calor desprendida, 1045 kJ, esmayorquelacorrespondienteacuandoreacciona1moldeAl.
RelacionandocaloryAl O :
‐1045kJ0,5molAl O‐834,9kJ
=0,626mol
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 33
5.68.A291K,lasentalpíasdeformacióndelamoníacoenlosestadosgaseososylíquidosson,respectivamente: ‐46,05y ‐67,27kJ· .Apartirdeestosdatos,sepuedeafirmarque laentalpíadevaporizacióndelamoníacoes:a)‐113,3kJ· b)6,67kJ· c)‐1,25kJ· d)1,25kJ· (Masasatómicas:N=14;H=1)
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2006)
LaecuaciónquímicacorrespondientealavaporizacióndeNH es:
NH (l)NH (g)
LasecuacionestermoquímicascorrespondientesalaformacióndeNH gasylíquidoson,respectivamente:
12N (g)+
32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol
12N (g)+
32H (g)NH (l)Δ H°=‐67,27kJ·mol
DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesanterioressepuedenreescribircomo:
12N (g)+
32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol
NH (l)12N (g)+
32H (g)‐Δ H°=67,27kJ·mol
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
NH (l)NH (g) Δ H°=21,22kJ·mol
Cambiandolasunidades:
21,22kJ1molNH
1molNH17gNH
=1,25kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
5.69. ¿De cuál de los siguientes hidrocarburos se obtiene más calor en la combustióncompletade1Ldelosmismosencondicionesidénticas?a)Metanob)Etanoc)Propanod)Butanoe)Todosigual
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Elcalordecombustióndeunhidrocarburoaumentaamedidaqueaumentaelnúmerodecarbonos que posee. Por estemotivo, el butano, C H , es el que tienemayor calor decombustión.
Loscuatrohidrocarburospropuestossongasesencondicionesestándar,portanto,1Ldecadaunodeellosestáintegradoporelmismonúmerodemolesdesustancia.
Porambasrazones,sedesprendemáscalorcuandosequema1Ldebutano.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 34
Larespuestacorrectaeslac.
5.70.Segúnlossiguientesdatos,¿quévalortiene °delHF(g)?
[1] +2 (g) (g)+ (g) °=‐168,26kcal/mol
[2] °=‐0,35kcal/mol
[3] +4HF(g) (g)+ (g)+2 (g) °=‐24,53kcal/mol
a)+360,2kcal/molb)‐1,5kJ/molc)‐1505,6J/mold)‐3602cal/mole)‐36,02kcal/mol(Dato.1J=0,24cal)
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Setratadedeterminarlavariacióndeentalpíaasociadaalproceso:
12H (g)+
12F (g)HF(g)
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
14SiO +
12F (g)
14SiF (g)+
14O (g)Δ H°=
‐168,284
kcal
14SiO
14SiO Δ H°=
‐0,354
kcal
14SiF (g)+
14O (g)+2H (g)
14SiO +HF(g)Δ H°=
24,534
kcal
Sumandolasecuacionesseobtiene:
12H (g)+
12F (g)HF(g)Δ H°=‐36,02kcal·
Larespuestacorrectaeslae.
5.71. ¿Cuál de los siguientes hidrocarburos es el mejor combustible de un motor decombustióninterna?a)Ciclooctanob)Octanoc)3‐Etilhexanod)2,2‐Dimetilhexanoe)2,2,4‐Trimetilpentano
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Los hidrocarburos que contienen entre C ‐C son los principales componentes de lagasolina.Noobstante,todosnoardenigual,yaquealgunosalarderproducenexplosiones.
El 2,2,4‐trimetilpentano, el más ramificado, es el que mejor arde, por lo que es unexcelente combustible para motores de combustión interna (se le asigna un índice deoctanode100).Elpeordelostres,yaqueardeconmásexplosiones,eselheptano(índicedeoctano0).
Larespuestacorrectaeslae.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 35
5.72.LaenergíainternamolardeungasidealvienedadaporlaexpresiónU=(a–T)R–aln(a–T)+b
dondeaybsondosconstantesyRlaconstantedelosgases.¿Cuálesla , delgas?a)a/(a–T)b)a/(a–T)+(a–T)c)a/(a–T)–Rd)ln(a/(a–T)e)a/(a–T)–T
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Paraunmoldeungasidealsecumpleque:
U=H–RT
DerivandorespectoaT:
dUdT
=dHdT
R
dondesedefinenlascapacidadescaloríficasavolumenypresiónconstantecomo:
C =dUdT
C =dHdT
larelaciónentreambases,C C =R(relacióndeMayer)
DerivandolaexpresióndeU:
C =ddT
[(aT)Raln(aT)+b]=‐R+a
aT
SustituyendoenlaexpresiónquerelacionaaC yC :
C =R ‐R+a
aT=
aaT
Larespuestacorrectaeslaa.
5.73.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:
2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJseñalelarespuestaincorrecta:a)Esunareacciónexotérmica.b)Enlaformaciónde180gdeaguasedesprenden4836kJ.c)Esunprocesoacompañadodeunadisminucióndeentropía.d)Laentalpíadeformacióndelaguagas,encondicionesestándar,es‐241,8kJ/mol.(Masas.H=1;O=16)
(O.Q.L.Murcia2004)
a)Verdadero.Deacuerdoconelsignomenosdelaentalpíadelareacciónsetratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendeenergía.
b)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:
180gH O1molH O18gH O
‐483,6kJ2molH O
=‐2418kJ
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 36
c)Verdadero.Todas lasespeciessongaseosasyademásexistenmásmolesenreactivosqueenproductos,portanto,lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:
Δ S°=2S – 2S +S <0
Consultandolabibliografía:
Δ S°=2 188,7J·K –[2 130,6J·K +205J·K ]=‐88,8J·K
d)Verdadero.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:
‐483,6kJ2molH O
=‐241,8kJ·mol
Larespuestacorrectaeslab.
5.74. La entalpía de combustión de la acetona (propanona) es ‐1787,2 kJ/mol ¿Cuántaenergíasehadesprendidocuandosehayanrecogido13,44litrosde ,medidoenc.n.,enlacombustióndelamisma?a)536,16kJb)1072,32kJc)357,44kJd)1787,2kJ
(O.Q.L.Murcia2004)
Laecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndelaacetonaes:
CH –CO–CH (l)+4O (g)3CO (g)+3H O(g) ΔH°=‐1787,2kJ/mol
Relacionandocantidaddesustanciayentalpía:
13,44LCO1molCO22,4LCO
‐1787,2kJ3molCO
=‐357,44kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.75.Lavariacióndeentalpíadeunsistemasedefinecomo:a)Elcalorintercambiadoporunsistemaavolumenconstante.b)Elcalorintercambiadoporunsistemaapresiónconstante.c)Elcalorintercambiadoporunsistema.d)Laenergíainternadeunsistema.
(O.Q.L.Murcia2004)
Por definición, la variación de entalpía de un sistema es el calor intercambiado con elentorno,medidoapresiónconstante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.76.Enunsistemaquereaccionaexotérmicamente:a)Lavariacióndeentalpíaespositiva.b)Elcalordesprendidosiemprecoincideconlavariacióndeentalpía.c) Si la reacción es a volumen constante, el calor desprendido es igual a la variación deenergíainterna.d) Si la reacción es a presión constante, el calor desprendido es igual a la variación deenergíainterna.
(O.Q.L.Baleares2004)
a)Falso.EnunprocesoexotérmicosedesprendecaloryΔH<0.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 37
b)Falso.Lavariacióndeentalpía,ΔH,eselcalordesprendidomedidoapresiónconstante.
c) Verdadero. La variación de energía interna, ΔU, es el calor desprendido medido avolumenconstante.
d)Falso.Deacuerdoconlopropuestoenelapartadoanterior.
Larespuestacorrectaeslac.
5.77.Apartirdelossiguientesdatos:
(g) (g)+H(g) H°=435kJ(g)NH(g)+H(g) H°=381kJ
NH(g)N(g)+H(g) H°=360kJSepuedededucirquelaenergíamediadeenlaceparaelenlaceN−Hes:a)360kJb)381kJc)435kJd)392kJ
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.LaRioja2006)
Laenergíamediadeunenlacesedefinecomoelvalorpromediodelasenergíasdadas:
H°=‐435kJ·mol + ‐381kJ·mol + ‐360kJ·mol
3=‐392kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
5.78.Paralassiguientesreacciones:
C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐aJ
2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐bJ¿Cuál de las siguientes respuestas representa la entalpía de formación delmonóxido decarbono?a)2a−bb)(b−2a)/2c)b−2ad)(2a−b)/2
(O.Q.L.Madrid2004)
LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCOes:
C(s)+12O (g)CO(g)
De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones correspondientes a los datos se puedenreescribircomo:
C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=‐aJ
CO (g)CO(g)+12O (g)ΔH°=
b2J
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
C(s)+12O (g)CO(g)ΔfH°=‐a+
b2=b–2a2
J
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 38
5.79.Alhacerreaccionaramoníacoyoxígenoseobtienenmonóxidodenitrógenoyagua.Sesabequeloscaloresdeformaciónestándardelamoníaco,monóxidodenitrógenoyaguason,respectivamente: ‐46; 90 y ‐242 kJ/mol. Con estos datos, el calor de reacción estándarreferidoaunmoldeamoníacosegúnesteproceso,será:a)‐454kJ/molb)+454kJ/molc)‐227kJ/mold)+227kJ/mol
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNH yO es:
4NH (g)+5O (g)4NO(g)+6H O(g)
Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 4ΔfH(NO)o +6ΔfH( )
o 4ΔfH( )o +5ΔfH( )
o
ΔH°=4molNO90kJmolNO
+6molH O‐242kJmolH O
4molNH‐46kJmolNH
=‐908kJ
No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
Elcalorreferidoa1moldeNH es:
ΔH°=‐908kJ
4molNH=‐227kJ/mol
Larespuestacorrectaeslac.
5.80.Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproduceconuncambiodeentropíapositivo:a)Zn(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)b)O(g)+O(g) (g)c) (aq)+ (aq) (s)d)CaO(s)+ (g) (s)
(O.Q.L.Madrid2004)
Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:
S°(gas)>S°(líquido)>S°(sólido)
Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:
ΔrS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
a)Verdadero.Yaque,alexistirgasesenproductosysólidosreactivossecumpleque:
ΔrS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si
oreactivos
b)Falso.Yaque,aunquetodaslasespeciessongaseosas,haymenosmolesenproductosqueenreactivos.Secumpleque:
ΔrS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 39
c)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosynoreactivos.Secumpleque:
ΔrS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
d)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosygasesenreactivos.Secumpleque:
ΔrS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
Larespuestacorrectaeslaa.
5.81.¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaconlatemperaturab)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaaldisminuirlasfuerzasintermolecularesc)Laconversióndeungasalíquidosedenominacondensaciónd)Laevaporacióndeunlíquidodisminuyealaumentareláreasuperficial
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)
a)Verdadero.Elaumentodelatemperaturasedebeaqueaumentaelaportedeenergíaconloquetambiénaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.
b) Verdadero. Las fuerzas intermoleculares son las responsables de que una sustancianque posee enlace covalente se mantenga en estado líquido, si la intensidad de éstasdisminuyeaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.
c)Verdadero.Lacondensacióneselcambiodeestadodegasalíquido.
d) Falso. Si aumenta el área de transferencia de energía líquido‐vapor, aumenta lacantidaddelíquidoqueseevapora.
Larespuestacorrectaeslad.
5.82. Razona en qué situaciones podrían ser espontáneos los procesos cuyas variacionescorrespondientesasustérminosentálpicosoentrópicossonlassiguientes:
i)ΔH>0;ΔS>0ii)ΔH<0,ΔS<0iii)ΔH<O;ΔS>0iv)ΔH>0;ΔS<0
a)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.b)i)aTbajas;ii)aTaltas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.c)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)nunca;iv)siempreespontánea.d)i)aTbajas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)
LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
queenunprocesoespontáneoΔG<0.
i)Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)
▪ΔS>0aumentaeldesorden
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 40
Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.
ii)Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS<0disminuyeeldesorden
Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturabajas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.
iii)Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS>0aumentaeldesorden
Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,yaquesiempresecumpleque(ΔH−TΔS)<0
iv)Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)
▪ΔS<0disminuyeeldesorden
Se trata de un proceso que nunca es espontáneo, ya que siempre se cumple que(ΔH−TΔS)>0
Larespuestacorrectaeslaa.
5.83.Unlíquidotieneuncalordevaporizaciónmolarde22,7kJ/molysupuntodeebulliciónnormales459K.¿Cuáleslapresióndevapor,enmmHg,a70°C?a)102b)7,48c)56,8d)742e)580
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Luarca2005)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:
lnp =ΔvapH
R1T
1T
+lnp1
Sustituyendo:
lnp =22,7
8,314·10 3
1459
1
273 70p =0,134atm
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 41
Cambiandounidades:
0,134atm760mmHg1atm
=102mmHg
Larespuestacorrectaeslaa.
5.84.Apartirdelossiguientesvaloresdeentalpíasestándardereacción:
2NOCl(g)2NO(g)+ (g) ΔH°=+75,56kJ
2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐113,05kJ
2 (g) (g) ΔH°=‐58,03kJCalculeΔH°delareacción:
(g)+ (g)2NOCl(g)+ (g), expresadaenkJ.a)+246,65b)‐95,52c)‐246,65d)+95,52e)Ningunodeestosvalores.
(O.Q.N.Luarca2005)
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
2NO(g)+Cl (g)2NOCl(g) ΔH°=‐75,56kJ
2NO (g)2NO(g)+O (g) ΔH°=‐113,05kJ
N O (g)2NO (g) ΔH°=58,03kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
N O (g)+Cl (g)2NOCl(g)+O (g), ΔH°=95,52kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.85.Lacombustiónde90,0gdeácidooxálico (s),enunabombacalorimétricacuyacapacidad calorífica es 4,60 kJ/°C, produce un aumento de la temperatura desde 25,0°Chasta79,6°C.Elcalordecombustióndelácidooxálicoes:a)‐21,2kJ/molb)‐54,6kJ/molc)‐126kJ/mold)‐211kJ/mole)‐251kJ/mol
(O.Q.N.Luarca2005)
Suponiendoque labombacalorimétricaesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:
Q =Q +Q =0
donde:
Q =calorabsorbidoporlabombaparaaumentarlatemperatura,
Q =calorcedidoporenlacombustióndelC H O =‐k·ΔT
Sustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 42
Q =‐4,60kJ°C(79,625)°C=‐251,2kJ
En una bomba calorimétrica semide el calor intercambiado a volumen constante, ΔE yaquí se pide la entalpía, el calor medido a presión constante. La relación entre ambasfuncionestermodinámicasvienedadaporlaexpresión:
ΔH=ΔE+ΔnRT
No obstante, hay que hacer constar que el término ΔnRT (trabajo) es muy pequeñocomparadoconeltérminoΔH(calor)motivoporelcualsesueleconsiderarqueΔHΔE.
Relacionandolamasadesustanciaconlaentalpíasetiene:
90gC H O1molC H O90gC H O
‐251,2kJ
1molC H O=‐251,2kJ
Larespuestacorrectaeslae.
5.86.Calcule la temperaturaa la que parauna reacción es 1,04·10 y los valoresdeΔH°=‐83,2kJ/molyΔS°=‐246J/mol·K.a)0,274Kb)307Kc)0,307Kd)274Ke)NopuededeterminarsesinΔG°.(Dato.R=8,314J· · )
(O.Q.N.Luarca2005)
LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Porotraparteenelequilibriosecumpleque:
ΔG°=‐RTlnK
Deambasexpresionesseobtieneque:
T=ΔH°
ΔS°RlnK
Sustituyendo:
T=‐83,2kJ
10 J1kJ
‐246J
mol·K 8,314J
mol·K ln 1,04·10 =273,9K
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 43
5.87.Apartirde lasenergíasdeenlace,C=O (707),O=O (498),H−O (464)yC−H (414)enkJ/mol,calculeΔH°(kJ/mol)paralasiguientereacción:
(g)+2 (g) (g)+2 (g)a)+618b)+259c)‐519d)‐618e)‐259
(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Baleares2009)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman2moles de enlaces C=O y 4moles de enlacesO−H,mientrasqueserompen2molesdeenlacesO=Oy4molesdeenlacesC−H.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmolde enlaces (negativa), la variaciónde entalpía asociada a la reacciónde combustióndelmetanoes:
ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +4E ]
ΔH°=[4 ‐464kJ +2 ‐707kJ ]–[2 ‐498kJ +4 ‐414kJ ]=‐618kJ.
Larespuestacorrectaeslad.
5.88.Laentalpíaestándardeformacióndelagualíquidaes‐285,8kJ/mol.¿Cuáleslaenergíanecesariaexpresadacomocambiodeentalpíaestándar,paraproducir3,5Ldeoxígenogas,medidosa22,5°Cy0,60atm,porelectrólisisdelagua?a)24,8kJb)49,5kJc)58,0kJd)89,3kJe)138kJ
(Dato.R=0,082atmL· )(O.Q.N.Luarca2005)
Laecuaciónquímicacorrespondientealaelectrólisisdelaguaes:
2H O(l)2H (g)+O (g)
AplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealessecalculaelnúmerodemolesdeO :
n=0,60atm·3,5L
0,082atmL·mol ·K 22,5+273 K=0,087molO
Relacionandomolesyentalpía:
0,087molO2molH O1molO
285,8kJ1molH O
=49,5kJ
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 44
5.89.Paraunareacciónquímicadada,sesabeque,a25°Cy1atmdepresión,ΔH°=20kJyΔS°=80J· .Bajoestascondiciones,lareacciónes:a)Exotérmicayespontánea.b)Endotérmicaynoespontánea.c)Exotérmicaynoespontánea.d)Endotérmicayespontánea.
(O.Q.L.Murcia2005)
ElsignopositivodeΔH°indicaquesetratadeunprocesoendotérmico.
ElsignopositivodeΔS°indicaquesetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden.
Elvalordelasmagnitudesanterioreshacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG y éste se calculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo
ΔG=ΔH–TΔS<0procesoespontáneo
Sustituyendo:
ΔG°=20kJ 25+273 K80JK1kJ10 J
=‐3,84kJ
ElsignonegativodeΔGsetratadeunprocesoespontáneoa25°C.
Larespuestacorrectaeslad.
5.90.Puestoquelasentalpíasdeformaciónestándarde (g), (l)y (g)son‐394,‐286 y 16 kJ/mol, respectivamente, el calor de combustión de unmol de según elproceso:
(g)+6 (g)4 (g)+4 (l) será:a)‐2736kJb)‐696kJc)+2736kJd)‐2704kJ
(O.Q.L.Murcia2005)
Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 4ΔfH( )o +4ΔfH( )
o ΔfH( )o +6ΔfH(O2)
o =
=4molCO‐394kJmolCO
+4molH O‐286kJmolH O
1molC H16kJ
molC H=‐2736kJ
No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 45
5.91.SiparaunareaccióndadaΔH°=‐38,3kJyΔS°=‐113J· ,puededecirsequesetratadeunareacción:a)Espontáneaacualquiertemperatura.b)Noespontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneaatemperaturasmenoresde66°C.d)Espontáneaatemperaturassuperioresa66°C.
(O.Q.L.Murcia2005)
ElvalordelasmagnitudesΔH°yΔS°hacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG° y éste se calculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo
ΔG=ΔH–TΔS<0procesoespontáneo
EnelequilibriosecumplequeΔG=0,portanto:
T=ΔH°ΔS°
=‐38,3kJ‐113J·K
10 J1kJ
=339K66°C
Latemperaturaeslacorrespondientealequilibrio.SiT<66°C,entonces,|ΔH°|<|TΔS°|yelvalorΔG°<0ylareacciónesespontánea.
Larespuestacorrectaeslac.
5.92.La entalpíade combustióndelacetileno esde ‐310,7 kcal/mola25°C.Determina laentalpíade formacióndelacetilenosabiendoque lasentalpíasde formacióndeldióxidodecarbonoydelaguason‐94,1kcal/moly‐68,3kcal/mol,respectivamente.a)148,3kcal/molb)111,25kcal/molc)54,2kcal/mold)‐148,3kcal/mol
(O.Q.L.Baleares2005)
Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelacetilenoes:
C H (g)+52O (g)2CO (g)+H O(l)
Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 2ΔfH( )o +ΔfH( O)
o ΔfH( )o +2,5ΔfH(O2)
o
1molC H‐310,7kcalmolC H
=2molCO‐94,1kcalmolCO
+1molH O‐68,3kcalmolH O
ΔfH( )o
Seobtiene,ΔfH( )o =54,2kcal/mol.
No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 46
5.93.Laentalpíadeformacióndelvapordeagua:a)Esmayorqueladelagualíquida.b)Esmenorqueladelagualíquida.c) Es igual a la del agua líquida ya que esta magnitud no depende del estado de lassustancias.d)Nosepuedesabersinconsultarlastablasdeentalpíasdeformación.
(O.Q.L.Baleares2005)
LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:
H O(l)H O(g)
Lavariacióndeentalpíacorrespondienteaestecambiodeestadoes,ΔHvap>0,yaquesetratadeunprocesoendotérmicoenelqueserompenenlacesintermoleculares.
Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:
ΔrH°=ΔfH O(g)o ΔfH O(l)
o >0ΔfH O(g)o >ΔfH O(l)
o
Larespuestacorrectaeslaa.
5.94.Dadaslassiguientesecuaciones:
I. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)
II. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)La energía térmica generada a presión constante, comparada con la energía térmicageneradaavolumenconstante,es:a)MayorenIymenorenII.b)MenorenIymayorenII.c)MenorenIymenorenII.d)MayorenIymayorenII.(Dato:ΔH=ΔE+RTΔn)
(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)
ReacciónI:
RTΔn=2– 1+2,5 =‐1,5RT
ReacciónII:
RTΔn= 1+3 – 1+1 =2RT
Teniendoencuentaqueenamboscasosse tratadereaccionesdecombustión,yqueenellasΔE<0,perosinembargoen:
‐lareacciónIeltérminoRTΔn<0,portantoeltérminoΔHsehacemenor
‐lareacciónIIeltérminoRTΔn>0,portantoeltérminoΔHsehacemayor
Larespuestacorrectaeslab.
5.95.¿CuáleselcalordeformacióndeletanosabiendoqueloscaloresdedisociacióndelosenlacesC−C(grafito),C−C,C−H,yH−H,valen,respectivamente,715;347;416y436kJ/mol?a)105kJ/molb)‐105kJ/molc)345kJ/mold)‐345kJ/mol
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 47
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeformacióndeletanoes:
2C(s)+3H (g)C H (g)
En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces C−H y 1 mol de enlaces C−C;mientrasqueserompen2molesdeenlacesC−C(grafito)y3molesdeenlacesH−H.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareacciónes:
ΔH°=[6E +1E ]–[2E +3E ]=
ΔH°=[6 ‐416kJ +1 ‐347kJ ][2 ‐715kJ +3 ‐436kJ ]=‐105kJ/mol
Larespuestacorrectaeslab.
5.96.Enlassiguientesecuaciones:
I.C(grafito)+2 (g) (g)
II. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)
III.CaO(s)+ (l) (s)
IV. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)
V.2/3 (g) (g)
¿Cuáldelassiguientesafirmacioneseslacorrecta?a)LaecuaciónIVcorrespondealaformacióndeCO.b)LasecuacionesI,IIIyVsonecuacionesdeformación.c)Solounaecuaciónesdeformación.d)Dosecuacionessondeformaciónyunaesdecombustión.
(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)
I.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeformacióndelmetano.
II.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndecombustióndelacetileno.
III.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeapagadodelacal.
IV. Es la ecuación correspondiente a la reacción de transformación del metano enhidrógeno.
V.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndetransformacióndelozonoenoxígeno.
Larespuestacorrectaeslac.
5.97.Ordenademayoramenorentropíalassiguientessustancias:(g), (l), (g)
a) (g)> (l)> (g)b) (g)> (g)> (l)c) (g)> (g)> (l)d) (g)> (l)> (g)
(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 48
Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.Delaspropuestas,lasquepresentandichoestadosonO ySnCl .Sinembargo,teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamayormasamolar,SnCl .Porestemotivo,esmayorlaentropíamolardelSnCl (l),conunamasamolarbastantemayor,quedelO (g).
Consultandolabibliografía,losvaloresdeS(J·mol ·K )son:
(g)(365,8)> (l)(258,6)> (g)(205,2)
Larespuestacorrectaeslad.
5.98.Enlossiguientessistemas:I.UnadisolucióndeazúcardentrodeunvasoabiertoII.UnacantidaddeaguadentrodeunaollaapresiónIII.Unareaccióndeneutralizaciónácido‐baseenuncalorímetroIV.UnvasoabiertoconteniendoaguaalqueseañadeunmetalalcalinoV.Unamezcladehidrógenoyoxígenodentrodeunabombacalorimétrica
¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)SoloIesunsistemaabierto.b)Ningunodelossistemasesadiabáticooaislado.c)Unodelossistemasescerrado.d)Tressonsistemascerradosydosabiertos.
(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)
IyIVsonsistemasabiertosyaqueintercambianmateriayenergíaconelentorno.
IIesunsistemacerradoyaqueintercambiaenergíaperonomateriaconelentorno.
IIIyVsonsistemasaisladosyaquenointercambiannimaterianienergíaconelentorno.
Larespuestacorrectaeslac.
5.99.Aelevadatemperaturaypresiónconstanteesimposibleinvertirlasiguientereacción:
2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐10,6kcalPortantoΔSdebeser:a)Positivob)Negativoc)Cerod)ΔS>ΔH
(O.Q.L.Asturias2005)
Si no se puede invertir la reacción es que se trata de un proceso espontáneo a esatemperatura,portantoelvalordeΔG<0.ÉstasedeterminaconelvalordeΔG°yéstesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS<0procesoespontáneo
SiΔG<0yΔH<0paraquesecumplaqueatemperaturaelevada|ΔH|<|TΔS|,entonceselvalordeΔS>0.Ademássetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenyaquesepasaunaestructurasólidaordenadaaotramenosordenadagaseosa.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 49
5.100.Delassiguientesafirmaciones,¿cuálescierta?a)EnunprocesoadiabáticoΔHsiempreseráigualacero.b)Elcalorestándardeformacióndeunelementoesnegativo.c)Q+Wesunafuncióndeestado.d)CualquierreacciónconΔG>0serámuylenta.
(O.Q.L.Asturias2005)
a)Falso.EnunprocesoadiabáticoQ=0.SielprocesoesapresiónconstantesetienequeΔH=Q ,perosisetratadeunprocesoavolumenconstanteentoncesΔE=Q
b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.
c)Verdadero.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,aunquetantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado,laenergíainterna,E,síloes.
d) Falso. Una reacción con ΔG > 0 es una reacción no espontánea. La magnitud ΔG noaportaningunainformaciónacercadelavelocidadconlaquetranscurredichareacción.
Larespuestacorrectaeslac.
5.101.Todareacciónquímicaquetranscurreespontáneamentelohace:a)Condisminucióndeenergíalibre.b)Conunaumentodeentropíadeluniverso.c)Hastaqueseagotanlosreactivos.d)Hastaalcanzarelceroabsoluto.
(O.Q.L.Asturias2005)
EnunprocesoespontáneoadeterminadatemperaturasecumplequeelvalordeΔG<0.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.102.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)Enunprocesoespontáneolaentropíadelsistemapuededisminuir.b)Unprocesoespontáneopuedeserendotérmico.c)Enunproceso espontáneoapresión y temperatura constante la energía soloaumentacuandorealizatrabajoapresión‐volumen.d)Enunprocesoespontáneolavariacióndelaentropíadelsistemapuedesernula.
(O.Q.L.Asturias2005)
a)Verdadero. El valor de la energía libre deGibbs, que se calculamediante la siguienteexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
queenunprocesoespontáneoΔG<0.
Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS<0disminuyeeldesorden
Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.
b)Verdadero.Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 50
▪ΔS>0aumentaeldesorden
Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.
c)Falso.Setratadeunapropuestaabsurda.
d)Unprocesoquesecaracterizaportener:
▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS=0
Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,alaquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.
Larespuestacorrectaeslac.
5.103.Calcula la variaciónde entalpíade vaporizaciónpara el (g),apartirde lossiguientesdatos:
=40mmHg =‐50,3°C=100mmHg =‐35,6°C
a)0,518kJ· b)27,4kJ· c)4,32kJ· d)0,928kJ·
(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2005)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Sustituyendo:
ln10040
ΔvapH
8,314·10 3
127350,3
1
27335,6ΔvapH=27,4kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.104.Teniendoencuentalosenlacesqueserompenyqueseformanenlareacción:
– 2 sepuedeafirmarquelareacciónes:a)Exotérmicab)Endotérmicac)Exoentrópicad)Endoentrópicae)Espontánea
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)
SetratadeunareacciónenelquehayquecomunicarenergíapararomperunenlaceN–Nporloquesetratadeunprocesoendotérmico.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 51
5.105.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueen lapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC−Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueparalasiguientereacción:
n = (g)– – –(s)
a)ΔS>0yΔH>0b)ΔS>0yΔH<0c)ΔS<0yΔH>0d)ΔS<0yΔH<0
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC–C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:
ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ
Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacción,ΔH<0,seclasificaestacomoexotérmica.
Respectoalavariacióndeentropíadelareacción,ΔS:
ΔS=S–( ‐ )–S( = )<0yaqueS–( ‐ )–<S( = )
se pasa de una estructura gaseosa, del CH2=CH2 más desordenada, a otra sólida, del– CH –CH –,másordenada.
Larespuestacorrectaeslad.
5.106. Las energías de Gibbs estándar de formación del (g) y del (l) sonrespectivamente,209,3y124,5kJ· .SegúnestosepuededecirqueelvalordelaenergíadeGibbsdelareacción:
3 (g) (l) es:
a)‐84,8kJ· b)+84,8kJ· c)+503,1kJ· d)‐503,4kJ·
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
DeacuerdoconelconceptodeenergíadeGibbsdereacción:
ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔG°=ΔfG( )o 3ΔfG( )
o =
=1molC H124,5kJmolC H
3molC H209,3kJmolC H
=‐503,4kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 52
5.107. Elija entre las siguientes reacciones, aquella en la que cabe esperar una mayordisminucióndelaentropía:a)A(g)+2B(g)AB2(g)b)A(g)+2B(g)AB2(l)c)C(s)+D(g)CD(g)d)A(g)+B(g)AB(g)e)A(s)A(g)
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Madrid2011)
La menor disminución de entropía tendrá lugar en la reacción en la que el estado deagregacióndetodaslassustanciasseaelmismo.Estacondicióndescartalasreaccionesb)yc)enlasqueaparecenunlíquidoyunsólido,respectivamente.
Enlareaccióne)existeaumentodeentropíaalpasardesólidoagas.
Deladosreaccionesrestantes,lamenordisminucióndeentropíalecorrespondealad)enlaestequiometríahacequesolohayaunmoldecadaunadelassustancias.
Larespuestacorrectaeslad.
5.108.Paraunadeterminadareacción,ΔH°=‐82,8kJyΔS°=58,5J· .ElvalordeΔG°paraestareaccióna25°Ces:a)17370kJb)‐76,5kJc)‐100,2kJd)‐141,3kJe)‐65,7kJ
(O.Q.L.Almería2005)
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°apartirdeΔH°yΔS°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Sustituyendo:
ΔG°=‐82,8kJ 25+273 K58,5JK
1kJ10 J
=‐100,2kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.109.¿Quécantidaddecalor,expresadaenJ,senecesitaparaaumentarlatemperaturade5,0gdeaguadesde25,0°Ca35,0°C?a)7075Jb)12Jc)21Jd)105Je)209J(Dato. delagua=4,184J/K·g)
(O.Q.L.Extremadura2005)
Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:
Q=m·C ·ΔT
Sustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 53
Q=5,0g4,184Jg·K
35,025,0 K=209,2J
Larespuestacorrectaeslae.
5.110.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueenlapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC‐Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueestareacciónesa)Neutratérmicamenteb)Endotérmicac)Exotérmicad)Laentropíaaumentae)Laentropíapermanececonstante
(O.Q.N.Vigo2006)
Laecuaciónquímicacorrespondientealapolimerizacióndeletilenoes:
nCH =CH – CH –CH –
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC−C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:
ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ
Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacciónseclasificaestacomoexotérmica.
Larespuestacorrectaeslac.
5.111. A partir de las siguientes ecuaciones químicas y sus valores de ΔH°, determine laentalpía de reacción a 298 K para la reacción que tiene lugar en la batería de losautomóviles:
Pb(s)+ (s)+2 (l)2 (s)+2 (l)
(g)+ (l) (l) °=‐133kJ·
Pb(s)+ (s)+2 (g)2 (s) °=‐775kJ· a)+509kJ· b)+642kJ· c)‐509kJ· d)‐254kJ· e)‐642kJ·
(O.Q.N.Vigo2006)
DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:
2H SO (l)2SO (g)+2H O(l) Δ H°=2(133kJ)
Pb(s)+PbO (s)+2SO (g)2PbSO (s) Δ H°=‐775kJ
Sumandolasecuacionesseobtiene:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 54
Pb(s)+PbO (s)+2H SO (l)2PbSO (s)+2H O(l) Δ H°=‐509kJ·
Larespuestacorrectaeslac.
5.112.Enlacombustiónde13,2gdepropano, (g),seliberan6,6·10 kJdecalor.¿Cuáleselcambiodeentalpíaparaestareacción?a)+0,5·10 kJ· b)‐2,0·10 kJ· c)‐22,0·10 kJ· d)+22,0·10 kJ· e)‐0,5·10 kJ· (Masasatómicas:H=1,008;C=12,011)
(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)
Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelpropanoes:
C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)
Relacionandomasaycalor:
‐6,6·10 kJ13,2gC H
44gC H1molC H
=‐22,0· kJ·
Larespuestacorrectaeslac.
5.113. Se añade 0,0500 L de una disolución de ácido clorhídrico 0,200M a 0,0500 L deamoníaco acuoso 0,200 M en un calorímetro cuya capacidad calorífica es 480 J/K. Latemperaturaascendióen1,09K.Calcule °paralasiguientereacción:
HCl(aq)+ (aq) (aq)
a)‐58,2kJ· b)‐55,8kJ· c)‐63,4kJ· d)‐52,3kJ· e)‐61,1kJ· (Masasatómicas:H=1,008;N=14,007;Cl=35,453)
(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)
Suponiendo que el calorímetro es un sistema aislado en el que no entra ni sale calor,Q =0:
Q =Q í +Q ó =0
donde:
Q í =calorabsorbidoporelcalorímetroparaaumentarlatemperatura,
Q ó =calorcedidoporenlaneutralización
Sustituyendo:
Q ó =‐k í ·ΔT=‐480JK1,09K =‐523,2J
En la reacción se hacen reaccionar volúmenes iguales de disolución de igualconcentración,además,laestequiometríadelareacciónesmolamol,portanto,setratadecantidadesestequiométricas.Elnúmerodemolesdecadareactivoes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 55
0,05LHCl0,2M0,2molHCl1LHCl0,2M
=0,01molHCl
Relacionandomolesdesustanciaconcalorseobtienelaentalpíadelareacción:
‐523,2kJ0,01molHCl
=‐52,32kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996yCiudadReal1997).
5.114.Apartirde lasiguiente tabladeentalpíasdereacción,calcule laenergíadereddelKF(s),definidaenelsentidodeformacióndelretículocristalino:
K(s)+½ (g)KF(s) ΔH=‐563kJ· K(s)K(g) ΔH=+89kJ K(g) (g)+ ΔH=+419kJ (g)2F(g) ΔH=+160kJ
F(g)+ (g) ΔH=‐333kJ a)818kJ b)‐818kJ c)898kJ d)‐898kJ e)‐228kJ
(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.N.Sevilla2010)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíareticulardelKFes:
K (g)+F (g)KF(s) ΔH=¿?kJmol 1
Deacuerdo con la leydeHess lasecuaciones termoquímicasdadas sepueden reescribircomo:
K(s)+½F (g)KF(s) ΔH=‐563kJ·mol
K(g)K(s) ΔH=‐89kJ·mol 1
K (g)+e K(g) ΔH=‐419kJ·mol 1
F(g)½F (g) ΔH=‐80kJ·mol
F (g)F(g)+e ΔH=333kJ·mol
SumandotodasecuacionesseobtieneelvalordelaenergíareticulardelKF(s):
K (g)+F (g)KF(s) ΔH=‐818kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.115. Calcule la variación de entropía de vaporización para el agua, , a 1 atm depresión,sabiendoqueelcalordevaporizaciónes40,7kJ .a)‐0,109kJ· · b)0,236kJ· · c)‐0,236kJ· · d)0,109kJ· · e)0,440kJ· ·
(O.Q.N.Vigo2006)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 56
LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:
H O(l)H O(g); Δ H=40,7kJ·mol
LaexpresiónquerelacionaΔ SconΔ Haciertatemperaturaes:
Δ S=Δ H
T
Alapresiónde1atm,latemperaturaalaqueelH Osevaporizaes100°C:
Δ S=40,7kJ
100+273 K=0,109kJ·
Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.
Larespuestacorrectaeslad.
5.116. Si se pegan dos trozos de papel con pegamento de acción rápida se observa queduranteelprocesodepegadoestossecalientandeformaostensible.Puedeconcluirseque:a)Cuantomáspegamentosepongamássecalentarán.b)Elprocesoesendotérmico.c)Elprocesoimplicaunaumentodeentropía.d) Debe haber un error, puesto que el proceso de pegado no puede traer asociado unaumentodetemperatura.
(O.Q.L.Murcia2006)
Silostrozosdepapelsecalientanenelprocesodepegadoquieredecirquesetratadeunprocesoexotérmicoenelqueaumentalatemperatura.Esteaumentoconllevaasuvezunaumentoen laagitación térmicade laspartículasdelsistemaquehacenqueaumenteelgrado de desorden del mismo. Por tanto, al aumentar la temperatura se registra unaumentodelaentropíadelsistema.
Larespuestacorrectaeslac.
5.117.Paraelequilibriodevaporizacióndelmercurio:
Hg(l)Hg(g)Elvalorde a100°Cesde0,00036.ElvalordeΔG°aesatemperaturaes:
a)24,59kJ b)‐24,59kJ c)242,5kJ d)‐242,5kJ
(R=8,314J· · )(O.Q.L.Murcia2006)
LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:
ΔG°=‐RTlnK
Sustituyendo:
ΔG°=‐8,314·10 3 kJmol·K
100+273 K ln 0,00036 =24,59kJ·
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 57
5.118.Elprimerprincipiodelatermodinámica:a)Permitecalcularelvalordelaenergíainternadelassustancias.b)Permitecalcularlaentalpíadelassustancias.c)Esunaconsecuenciadelaleydeconservacióndelaenergía.d)Todaslasafirmacionesanterioressoncorrectas.
(O.Q.L.Baleares2006)
Laexpresiónmatemáticadelprimerprincipiodelatermodinámicaes:
ΔE=Q+W
a)Verdadero. Conocidos el calor intercambiadopor el sistema,Q, y el trabajo realizadocontraelsistema,W,puedecalcularseelvalordeΔE.
b)Verdadero.Otraformadeescribirprimerprincipiodelatermodinámicaes:
ΔE=ΔH–ΔnRT
ΔE se puedemedir con una bomba calorimétrica y ΔnRT se puede conocer sabiendo lavariaciónenelnúmerodemolesgaseososenlareacción.
c)Verdadero.Elprimerprincipiodelatermodinámicasugierequelaenergíadelsistemasemantieneconstante.
Larespuestacorrectaeslad.
5.119.¿Quénombrerecibeunatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalor?a)Adiabáticab)Isócorac)Isotermad)Notieneningúnnombreespecífico.
(O.Q.L.Baleares2006)
a)Verdadero.Unatransformaciónadiabáticaesaquellaen lanoexistetransferenciadecalor.
b)Falso.Unatransformaciónisócoraesaquellaenlanoexistevariacióndevolumen.
c)Falso.Unatransformaciónisotermaesaquellaenlanoexistevariacióndetemperatura.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.120.Dadalareacción:
2 (g)2C(s)+4 (g) ΔH°=150kJ.¿Quévalortendrálaentalpíadeformaciónestándardelmetano?a)150kJ b)‐150kJ c)75kJ d)‐75kJ
(O.Q.L.Baleares2006)
Laecuacióntermoquímicadelenunciadosepuedereescribircomo:
C(s)+2H (g)CH (g)ΔH°=‐150kJ2mol
=‐75kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 58
5.121.Elcloroformoesuncompuestoorgánicocuyapresióndevapores197mmHga23°Cy448mmHga45°C.Sucalordevaporizaciónes:a)3,51kJ· b)‐3,51kJ·
c)‐29,2kJ·
d)29,2kJ·
(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2006)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Sustituyendo:
ln448197
=ΔvapH
8,314·10 3
123+273
1
45+273ΔvapH=29,2kJ·mol
–1
Larespuestacorrectaeslad.
5.122.Elsilicioutilizadoen lossemiconductoresseobtieneapartirde medianteunareacciónquesepuededividirentresetapas:
(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔrH=+689,9kJ·
Si(s)+2 (g) (g) ΔrH=‐657,0kJ·
(g)+2Mg(s)Si(s)+2 (s) ΔrH=‐625,6kJ·
SabiendoqueCOy sonsubproductos,laentalpíadeformaciónde100gdesiliciopormediodeestareacciónes:a)‐2117kJb)2117kJc)‐592,7kJd)592,7kJe)658,5kJ(Masaatómica:Si=28)
(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)
DeacuerdoconlaleydeHesslaentalpíaasociadaalareacciónglobales:
SiO (s)+2C(s)+2Mg(s)+2Cl (s)Si(s)+2CO(g)+2MgCl (s)ΔrH=‐592,7kJ·
RelacionandolacantidaddeSiconlaentalpía:
100gSi1molSi28gSi
‐592,7kJ1molSi
=‐2117kJ
Larespuestacorrectaeslaa.
5.123. La entalpía de sublimación del grafito es 724 kJ . La energía de enlace delhidrógenoes+218kJ deátomosdehidrógeno.Laentalpíadeformacióndelmetanoes‐76kJ .¿CuáleslaenergíadelenlaceC–HenkJ ?a)418b)‐418c)255d)‐255
(O.Q.L.Asturias2006)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 59
Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelmetano,CH (g)es:
C(grafito)+2H (g)CH (g)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C–H, mientras que se rompen1moldeenlacesC−C(grafito)y2molesdeenlacesH–H.
Considerando que la energía de enlace es energía desprendida (E < 0), la variación deentalpíaasociadaalareacciónes:
ΔH°=[4E ]–[E +2E ]
1molCH‐76kJmolCH
= 4molC‐H·E ‐ 1molC(gr)‐724kJmolC(gr)
+2molH‐H‐218kJmolH‐H
Seobtiene,E =‐415kJ· .
Larespuestacorrectaeslab.
5.124.¿Cuántaenergíaesnecesariaparaobtener10gdeNOa25°Cy1atm?
(g)+ (g)2NO(g)ΔH°=180,7kJa)59,6kJb)180,7kJc)90,35kJd)29,8kJ
(O.Q.L.Asturias2006)
RelacionandolacantidaddeNOconlaentalpía:
10gNO1molNO30gNO
180,7kJ2molNO
=30,1kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.125.Cuandoelhidróxidodesodio(s)sedisuelveenagua,latemperaturadeladisoluciónresultanteaumentaconrespectoaladelaguainicial.¿Quécambiosdeentalpíaydeentropíasehanproducidoenesteprocesodedisolución?a)ΔS°>0yΔH°>0b)ΔS°<0yΔH°>0c)ΔS°>0yΔH°<0d)ΔS°<0yΔH°<0
(O.Q.L.Asturias2006)
LaecuaciónquímicacorrespondientealprocesodedisolucióndelNaOH(s)es:
NaOH(s)Na+(aq)+OH–(aq)
Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) ya que aumenta la temperatura de ladisolución.
Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 60
Larespuestacorrectaeslac.
5.126.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)SegúnlaleydeHess,laentalpíadeunareaccióneslamismatantosilareacciónseefectúadirectamenteenunsolopaso,comosiseefectúa indirectamentepormediodevariospasosconsecutivos.b)Parausar la leydeHess,sedebenconocer lospasos intermediospor losque transcurreunareaccióndesdelosreactivosalosproductos.c) Según la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas se pueden tratar como ecuacionesmatemáticas.d)LaleydeHessesunaconsecuenciadelprincipiodeconservacióndelaenergía.
(O.Q.L.Asturias2006)
a)Correcto.LapropuestacoincideconlaleydeHess.
b)Correcto.ParaaplicarlaleydeHesssedebenconocerlasentalpíascorrespondientesalospasosintermediosdelatransformacióndereactivosenproductos.
c)Correcto.LaleydeHesseslaleydeaditividaddelasentalpías.
d) Incorrecto. La ley de Hess no es consecuencia del principio de conservación de laenergía.
Larespuestacorrectaeslad.
5.127.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)Laenergíadeenlaceeslaenergíaquesenecesitapararomperunmoldedichosenlaces.b)Enlastablasseencuentranenergíasmediasdeenlace,pueslaenergíadeundeterminadoenlacedependeligeramentedelosotrosátomosnoimplicadosdirectamenteendichoenlace.c)Cuantomásfuerteyestableseaunenlacemenorserásuenergíadeenlace.d) Para romper un enlace se debe adicionar energía, mientras que la formación vaacompañadadedesprendimientodeenergía.
(O.Q.L.Asturias2006)
a)Incorrecto.Lapropuestacoincideconlaenergíadedisociación.
b)Correcto.Losvaloresdelastablasonvaloresmedios.
c)Incorrecto.Cuantomásfuerteseaunenlacemayordebeserelvalordelaenergíadeenlace.
d). Correcto. Romper enlaces se corresponde con la energía de disociación y formarenlacessecorrespondeconlaenergíadeenlace.
Lasrespuestascorrectassonayc.
5.128.Señalalareacciónen laqueelsignodeΔG°essiemprepositivo,independientementedelvalordelatemperatura.a) (g)2H(g) ΔH°=+436kJb)2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐197,8kJc) (g) (g)+2 (g) ΔH°=‐95,4kJd) (g)+2 (g) (g) ΔH°=+9,1kJ
(O.Q.L.Asturias2006)
LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 61
Paraquesuvalorseasiemprepositivoesprecisoquesecumplaque:
ΔH°>0(procesoendotérmico)
ΔS°<0(disminuyeeldesorden)
Lasreaccionesdelosapartadosaydcorrespondenaprocesosendotérmicos,perosoloenladdisminuyeeldesorden.
Larespuestacorrectaeslad.
5.129.Indicacuálesdelossiguientesprocesosimplicanunaumentodeentropíadelsistema:1)DisolucióndelNaClenagua.2)Congelacióndelagua.3)Evaporacióndeletanol.4)Disolucióndel enagua.5)Sublimacióndel
a)1,2y3b)1,3y4c)1,3y5d)3,4y5e)2,3y4
(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)
1)LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:
NaCl(s)NaCl(aq)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=SNaCl(aq)o SNaCl(s)
o
donde,ΔS°=SNaCl(aq)o >SNaCl(s)
o ,portanto,ΔS°>0.Seproduceunaumentodeentropíaenelsistema.
2)Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:
H O(l)H O(s)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S (s)o S (l)
o
donde, S (s)o <S (l)
o , por tanto, ΔS° < 0. Se produce un descenso de entropía en elsistema.
3)LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelCH CH OHes:
CH CH OH(l)CH CH OH(g)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S (g)o S (l)
o
donde, S (g)o >S (l)
o , ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.
4)ElN esungascuyasolubilidadenaguaesprácticamentenula,portanto,seproducepuedeconsiderar,singranerror,quenoexistevariacióndeentropíaenelsistema.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 62
5)LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:
I (s)I (g)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔS°=S (g)o S (g)
o
donde,S (g)o >S (s)
o ,portanto,ΔS°>0.Seproduceunaumentodeentropíaenelsistema.
Larespuestacorrectaeslac.
(EnAsturias2006sepreguntaencuáldisminuyelaentropía).
5.130. Sean para un proceso químico, = energía de activación, = energía de losreactivosy =energíadelosproductos.Sepuededecirque:a)Lareacciónesexotérmicasi < b) tieneunvalorintermedioentre y c) – eslaenergíadesprendida
(O.Q.L.LaRioja2006)
Comosededucedeldiagramaentálpicopropuestoparaunprocesoexotérmico:
a)Verdadero.E <E
b) Falso. E es elmáximo deenergíadelproceso.
c)Falso.E −E eslaenergíaabsorbida.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.131.Delareacciónenfasegaseosa:2A+BC+Dseconocequeesespontáneahastalos1200°C,yque ΔH°= ‐12,8kJ.Suponiendoque ΔH°y ΔS°novaríancon la temperatura,¿cuáleselcambiodeenergíalibredelareacción,ΔG°,a298K?a)‐8,69J· b)0c)15,38kJd)‐10,21kJe)‐15,38kJ
(O.Q.N.Córdoba2007)
EnprimerlugaresprecisocalcularelvalordeΔS:
ΔS°=ΔH°T
=‐12,8,7kJ
1200+273 K=8,7·10 3kJ·K
Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,sepasade3a2molesdegas.
LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔGes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 63
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Sustituyendo:
ΔG°=‐12,8kJ·298K 8,7·10 3kJ·K =‐10,21kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.132.Cuandoelcincesatacadoporelácidosulfúricodiluidosedesprenden143kJporcadamoldecinca20°Cyapresiónconstante.¿Quéenergíasedesprenderáavolumenconstante?a)Lamismaqueapresiónconstante.b)0kJc)14,3kJd)140,5kJe)145,4kJ
(Dato:R=8,314J· · )(O.Q.N.Córdoba2007)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreH SO yZnes:
H SO (aq)+Zn(s)ZnSO (aq)+H (g); ΔH=‐143kJ·mol
La expresión que relaciona el calor a volumen constante, ΔE, con el calor a presiónconstante,ΔH,es:
ΔE=ΔH–RTΔn
dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos:
Δn=1–0=1
Sustituyendo:
ΔE=‐143kJ1mol8,7·10 3kJmol·K
20+273 K=‐145,4kJ
Larespuestacorrectaeslae.
5.133.LoscaloresdecombustióndelasdosformasalotrópicasdelC,elgrafitoyeldiamantesona298,16K:
C(grafito)+ (g) (g) ΔH°=‐393,13kJ·
C(diamante)+ (g) (g) ΔH°=‐395,03kJ· y lasentropíasmolaresestándar son:S°C (grafito)=5,73 J· yS°C (diamante)=2,37J· .¿CuáleslaΔG°paralatransiciónC(grafito)C(diamante),aesatemperatura?a)1,9kJb)2,9kJc)‐788,16kJd)0,9kJe)‐5kJ
(O.Q.N.Córdoba2007)
LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 64
De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:
C(grafito)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393,13kJ
CO (g)C(diamante)+O (g) ΔH°=395,03kJ
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
C(grafito)C(diamante) ΔH°=1,9kJ
Aplicandoelconceptodeentropíadereacción:
ΔS°=S S =2,37J·K –5,73J·K =‐3,36J·K
SustituyendoenlaexpresióndeΔG°:
ΔG°=1,9kJ298,16K‐3,36JK
1kJ10 J
=2,9kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.134.ParalareacciónA+B2C,laconstantedeequilibrioaunatemperaturavale1000.EstosignificaqueΔG°:a)Esnegativaaesatemperatura.b)Tieneunvalorpositivoyelevado,aesatemperatura.c)Esnegativasilatemperaturaesbaja,peropositivaatemperaturaselevadas.d)Escero.e)Espositiva,comoΔH°yΔS°.
(O.Q.N.Córdoba2007)
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:
ΔG°=‐RTlnK
SustituyendoseobtieneelvalordeΔG°enfuncióndelatemperatura:
ΔG°=‐8,314·T·ln 1000 =‐54,7T
Comolatemperaturaessiemprepositiva,elvalordeΔG°siempreseránegativo.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.135.Paralareacción:
(g)+ (g) (g)+ (g)lavariacióndeenergíainterna(ΔE)cumple:a)ΔE<ΔHb)ΔE>ΔHc)ΔE=0d)ΔE=ΔH
(O.Q.L.Murcia2007)
DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:
ΔE=ΔH–ΔnRT
dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos:
Proble
port
Lare
5.136algun
deaca)Lab)Lac)Lad)Un
a) Faental
b) Vmienelpro
c)Faunde
d)Famism
Lare
5.137a)Nob)Loc)Lad)La
Enun
emasyCuestio
Δn=2–2
tanto,enest
espuestacor
6.Lareacciónosviajesesp
cuerdoconloaentalpíadeaentropíadevariacióndnaatmósfera
also. Si se tlpíadelosp
erdadero.ntrasquelosoceso.
also.Setrataesprendimie
ΔG=ΔH–
also. El commo.
espuestacor
7.¿Cuáldelaoesnecesariosproductosreaccióntraaenergíade
nprocesoex
onesdelasOlim
=0
tecasosecu
rrectaeslad
óndeN,N‐dipacialescom
(l)+2oanteriorseelosproductelosproductdeenergíalibadeoxígeno
trata de unroductoses
Si se tratasreactivoss
adeunprocentodecalo
TΔS
mburente en
rrectaeslac
assiguientesioaportarcadelareaccianscurresinactivacióne
xotérmicola
mpiadasdeQu
umplequeΔE
d.
imetilhidracmocombusti
(l)epuedeafirmtosesmayortosesmayorbredelproceoesfundame
n combustibmenorque
de un procsonlíquidos
cesoenelqor(ΔH<0).D
n esteproce
c.
safirmacionalorparainiiónposeenmnnecesidaddesnegativa.
aenergíade
uímica.Volume
E=ΔH.
cinaconelteible.Laecua
3 (g)+2mar:rqueladelorqueladeloesodebeserentalparaq
ble el proceeladelosre
ceso en els,portanto,
ueseproduDeacuerdo
eso es elN
nesessiempriciarlareacmenosenergídeuncataliz
elosproduct
en2.(S.Menar
etróxidodedacióndeesta
2 (g)+4
osreactivos.osreactivos.positiva.ueseproduz
eso debe seactivos.
que todos lseregistrau
uceunaumeconlaecuac
O por lo q
recorrectaeción.íaquelosrezador.
tosesmeno
rgues&F.Latre
dinitrógenosreacciónes
4 (g)
zcalareacci
er exotérmi
los productunaumento
entodeldesción:
queno sepr
enunareacc
activos.
orqueladel
e)
sehautilizas:
ión.(O.Q.L.Murcia
ico, por tan
tos son gasodeldesord
sorden(ΔS>
recisaO pa
ciónexotérm
(O.Q.L.Murcia
losreactivo
65
adoen
a2007)
nto, la
eososdenen
>0)y
ara el
mica?
a2007)
s.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 66
Larespuestacorrectaeslab.
5.138.Dadoslossiguientesdatosindicacuálsería °del (s):
(s)+6 (g)4 (l) ΔH°=‐304,0kcal
(l)+ (g) (s) ΔH°=‐32,8kcala)‐76kcalb)‐108,8calc)‐454,8kcald)‐137,1kcal
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:
14P (s)+6Cl (g)4PCl (l) ΔH°=
14‐304,0kcal
PCl (l)+Cl (g)PCl (s) ΔH°=‐32,8kcal
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
14P (s)+
52Cl (g)PCl (s)ΔH°=‐108,8kcal
Larespuestacorrectaeslab.
5.139. En un sistema totalmente aislado y a volumen constante, el criterio del sentidoespontáneodeunatransformaciónesque:a)Eldesordensehagamáximo.b)LaenergíalibredeGibbssehagamínima.c)Lavariacióndeentalpíasehaganegativa.d)Nohayningúncriteriosencilloparapodersabersielprocesoesespontáneo.
(O.Q.L.Asturias2007)
ElvalordeΔGdeterminalaespontaneidaddeunproceso
ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo
Enunsistemaaisladonientranisaleenergía,portanto,ΔH=0,siademás,Vesconstante,tampocoserealizatrabajo.Enestecaso,elúnicovalordeterminantedelsignodeΔGesΔS,asíquedeacuerdoconla2ªleydelatermodinámica:
Δ S=Δ S+Δ S>0
Debeaumentareldesordenenelsistema.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.140.¿CuáldelassiguientesafirmacionesesCORRECTA?a)Elcalorestándardeformación( °)deunelementoesnegativo.b)LaΔHdecombustióndeunasustanciaesnegativa.c)EnunprocesoendotérmicoΔHesnegativad)SiΔHesnegativa,entonceselprocesoesespontáneo.
(O.Q.L.LaRioja2007)
a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 67
b)Verdadero.Enunacombustiónsedesprendeenergíaenformadecalor,portanto,ΔH<0.
c)Falso.UnprocesoendotérmicoesaquelenelsistemaabsorbecalordelentornoytieneunvalordeΔH>0.
d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.Esta funciónsecalculapormediodelaexpresiónΔG=ΔH–TΔS.ParaqueunprocesoseaespontáneosedebecumplirqueΔG<0.
Enestecaso,siΔH<0peroΔS<0,atemperaturaselevadasΔG>0,yentonces,elprocesoesnoespontáneo.
Larespuestacorrectaeslab.
5.141.Consideralassiguientesreaccionesysuscorrespondientesvariacionesdeentalpía:
(g)P(g)+3H(g) ΔH°=965kJ·
(g)2O(g) ΔH°=490kJ· (g)2H(g)+O(g) ΔH°=930kJ· (g)2P(g)+5O(g) ΔH°=3382kJ·
ElvalordeΔH°paralacombustiónde1molde (g)paraproducir (g)y (g)es:a)1141kJ· b)2807kJ· c)‐1141kJ· d)‐1827kJ·
(O.Q.L.LaRioja2007)
LareaccióndelaquesequiereconocerΔH°es:
PH (g)+2O (g)12P2O5(g)+
32H2O(g)
De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:
PH3(g)P(g)+3H(g)ΔH°=1mol965kJmol
2O (g)4O(g)ΔH°=2mol490kJmol
3H(g)+32O(g)
32H O(g)ΔH°=
32mol
‐930kJmol
P(g)+52O(g)
12P O (g)ΔH°=
12mol
‐3382kJmol
Sumandolasecuacionesseobtiene:
PH3(g)+2O2(g)12P O (g)+
32H O(g)ΔH°=‐1141kJ·
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 68
5.142.Paraelproceso:
C(s)+ (g) (g)aunaciertatemperatura,laenergíalibreofuncióndeGibbs(ΔG)esnegativa.Estosignificaque:a)Elsistemaseencuentraenequilibrio.b)Elprocesoesimposible.c)Seforma espontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.
(O.Q.L.LaRioja2007)
LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.SisecumplequeΔG<0,elprocesoesespontáneo.
Larespuestacorrectaeslac.
5.143.Determina la temperaturadeebullicióndelaguaaunapresiónde100mmHg si sesupone que la variación estándar de entalpía se mantiene constante al variar latemperatura.a)13°Cb)83°Cc)34°Cd)52°Ce)135°C
(Datos. °(298K)enkJ· : (l)=‐284,3; (v)=‐241,8)(O.Q.N.Castellón2008)
Sedeseaconocerlatemperaturaasociadaalproceso:
H O(l)H O(v)
Lavariacióndeentalpíadelprocesoes:
ΔH°=1molH O(v)‐241,8kJ
1molH O(v)1molH O(l)
‐284,3kJ1molH O(l)
=42,5kJ
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =760mmHg):
ln760100
=42,5
8,314·10 3
1Teb
1
100 273Teb=325K=52°C
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 69
5.144.Elhierroseobtieneporreduccióndelóxidodehierro(III)mineralconcarbón,queesoxidadoadióxidodecarbono.Determina,haciendousodelosdatostermodinámicos,apartirdequetemperaturapuedeproducirseelproceso,silapresiónparcialdeldióxidodecarbonoes1atm.a)NopuededeterminarsesinconocerlaentalpíadelCydelFe.b)1200Kc)2400Kd)818Ke)298K
(Datos. °( )=‐821kJ ; °( )=‐393kJ ;S°( )=88,8J ;S°( )=217,4J ;S°(C)=5,72J ;S°(Fe)=27,12J )
(O.Q.N.Castellón2008)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndeFeapartirdeFe O es:
2Fe O (s)+3C(s)4Fe(s)+3CO (g)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°=3molCO‐393kJ
1molCO2molFe O
‐821kJ1molFe O
=463kJ
Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
Sustituyendo:
ΔS°= 3molCO217,4J
K·molCO+4molFe
27,12JK·molFe
2molFe O88,8J
K·molFe O+3molC
5,72JK·molC
=565,92JK
Relacionando las ecuaciones que permiten calcular la temperatura de equilibrio seobtiene:
ΔG°=ΔH°‐TΔS°
ΔG°=‐RTlnKT=
ΔH°ΔS°‐RlnK
Paraestareacción:
K =p K =1
T=463kJ
565,92J·K–110 J1kJ
=818K
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 70
5.145. La termodinámica nos describe la posibilidad de que tenga lugar un determinadoproceso segúnel signode ∆Hyde ∆S.Siestamosestudiandounosprocesosque tienen lossignosde∆Hyde∆Squeseindicanenlatabla:
Proceso ∆H ∆S
(I) +
(II) + (III) (IV) + +
¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Elproceso(I)esespontáneoyelproceso(II)tienelaposibilidaddeserlo.b)Losprocesos(II)y(III)sonespontáneosyelproceso(IV)tienelaposibilidaddeserlo.c)Elproceso(III)esespontáneoylosprocesos(I)y(II)tienenlaposibilidaddeserlo.d)Elproceso(IV)esespontáneoyelproceso(I)tienelaposibilidaddeserlo.e)Elproceso(I)esespontáneoylosprocesos(III)y(IV)tienenlaposibilidaddeserlo.
(O.Q.N.Castellón2008)
ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
queproporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:
ΔG>0 procesonoespontáneo
ΔG<0 procesoespontáneo.
Proceso(I)secaracterizaportener:
▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS>0aumentaeldesorden
Setratadeunprocesoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.
Proceso(II)secaracterizaportener:
▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)
▪ΔS<0disminuyeeldesorden
Setratadeunprocesonoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.
Proceso(III)secaracterizaportener:
▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
▪ΔS<0disminuyeeldesorden
Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH||TΔS| 0.
Proceso(IV)secaracterizaportener:
▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)
▪ΔS>0aumentaeldesorden
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 71
Se trata de un proceso espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple que|ΔH||TΔS| 0.
Larespuestacorrectaeslae.
5.146.Setienelareacción:
(g) (g)+½ (g) conΔH°=‐81,6kJyΔS°=75,3J/K.Conestosdatos,puedeafirmarseque:a)Alformarse32gde encondicionesestándarsedesprenden81,6kJ.b)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmayoresque298K.c)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmenoresque298K.d)Lareacciónseráespontáneaacualquiertemperatura.e)Lareacciónseguiráunacinéticadeordenuno.
(O.Q.N.Castellón2008)
a)Falso.Lacantidaddecalorquesedesprendealformarse32gdeO es:
32gO 1molO32gO
‐81,6kJ
0,5molO=‐40,8kJ
b‐c) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
proporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:
Lareacciónpropuestasecaracterizaportener:
ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
ΔS>0aumentaeldesorden
Setratadeunareacciónqueesespontáneaacualquiertemperatura,yaque,
ΔHTΔS<0.
d)Verdadero.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.
e)Falso.Losdatosaportadosnoproporcionaninformaciónparapredecirlacinéticadelareacción.
Larespuestacorrectaeslad.
5.147. A una cierta temperatura la entalpía de combustión de la glucosa ( ) es ‐2816,8kJ/moly ladeletanol,( ),es ‐1366,9kJ/mol.Aesatemperatura, laentalpíacorrespondientealaformacióndeunmoldeetanolsegúnlareacción:
(s)2 (l)+2 (g)a)83,0kJb)‐83,0kJc)‐166,0kJd)‐41,5kJe)41,5kJ
(O.Q.N.Castellón2008)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosproporcionadosson:
C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 72
C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) ΔH°=‐1366,9kJ
DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:
C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ
2[2CO (g)+3H O(l)C H OH(l)+3O (g)] ΔH°=2(1366,9kJ)
Sumandoambasecuacionesseobtiene:
C H O (s)2C H OH(l)+2CO (g) ΔH°=‐83,0kJ
Lacantidaddecalorquesedesprendeenlaproduccióndeunmoldeetanoles:
‐83,0kJ2molC H OH
‐41,5kJ
mol
Larespuestacorrectaeslad.
5.148.Unsistemarecibeunacantidaddecalorde3000calyelsistemarealizauntrabajode5kJ.¿Cuáleslavariaciónqueexperimentasuenergíainterna?(1cal=4,18J).a)Aumentaen8000Jb)Disminuyeen2000Jc)Disminuyeen7540Jd)Aumentaen17540Je)Aumentaen7540J
(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)
Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔE,secalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔE=Q+W
Sielsistemamodificasuenergíainternaesqueentraosaleenergíadeélenformadecalorotrabajo.
CuandoelsistemaganaenergíaΔE>0
CuandoelsistemapierdeenergíaΔE<0
Qrepresentaelcalorintercambiadoporelsistemaconelentorno.
SielcaloresabsorbidoporelsistemaQ>0
SielcaloresdesprendidoporelsistemaQ<0
Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.
SieltrabajoesrealizadoporelsistemaW<0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueabandonaelsistema.
Si el trabajo es realizado contra el sistema W > 0, ya que corresponde a unaenergíaqueentraelsistema.
Sustituyendolosvaloresdados:
ΔE=3000cal4,18J1cal
+(‐5000J)=7540J
Larespuestacorrectaeslae.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 73
5.149.Lavariacióndeentalpíaparaunareacciónquímicaes‐94,6kJ/molylavariacióndeentropía‐181,1J/molK.Supuestasconstanteslasmagnitudesanterioresconlatemperatura,señalalatemperaturaapartirdelacualdichareacciónesespontánea:a)T>500Kb)T<500Kc)T<200Kd)Nosepuedecalcular
(O.Q.L.Murcia2008)
Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.
UnareacciónesespontáneasiΔG<0ynoespontáneasiΔG>0.
LarelaciónentreΔSyΔHvinedadaporlaecuación:
ΔG=ΔH–TΔS
LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:
T=ΔHΔS
=‐94600J·mol‐181J·mol ·K
=522,7K
SiT<522,7K,secumpleque:
|ΔH|<|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea
Larespuestacorrectaeslab.
5.150.Sieresesaficionadoa la lechechocolateadayhasobservadoelprocesoquesuponeañadiralalecheelpolvo,quizástehayasdadocuentadequeduranteelmismoseproduceunaumentodetemperatura.Sepodríaafirmar:a) Que ese aumento de temperatura se dará en mayor medida cuanto más polvochocolateadoañadas.b)Estoesconsecuenciadequeelprocesoesendotérmico.c)Estoesconsecuenciadequeelprocesoimplicaunaumentodeentropía.d)Debehaberun error,puestoque esteprocesonopuede traerasociadounaumentodetemperatura.
(O.Q.L.Murcia2008)
Si se trata de un proceso exotérmico (aumenta la temperatura), cuanto más polvochocolateadoseañada,elaumentodetemperaturaserámayor.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.151.¿CuáleselΔH°delatransformación:S(rómbico)S(monoclínico)?
S(rómbico)+ (g) (g) ΔH°=‐296,9kJ/mol
S(monoclínico)+3/2 (g) (g) ΔH°=‐395,47kJ/mol
(g)+½ (g) (g) ΔH°=‐98,16kJ/mol
a)+401J/molb)‐594,21kJ/molc)+44,27kcal/mold)‐790,53kJ/mol
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 74
De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:
S(rómbico)+O (g)SO (g) ΔH°=‐296,9kJ/mol
SO (g)S(monoclınico)+32O (g)ΔH°=395,47kJ/mol
SO (g)+12O (g)SO (g)ΔH°=‐98,16kJ/mol
Sumandolasecuacionesseobtiene:
S(rómbico)S(monoclínico) ΔH°=0,401kJ/mol
Larespuestacorrectaeslaa.
5.152.Sabiendoquea40°Clapresióndevapordelaguaes55,3mmHg,lapresióndevapora35°Ces:a)40,0mmHgb)202mmHgc)50mmHgd)42,0mmHg
(Datos. ( ) = 44,0 kJ· y se considera constante para este intervalo detemperatura;R=8,314J· · )
(O.Q.L.Madrid2008)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnp2p1=ΔvapH
R1T1
1T2
Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T1=Teb)cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p1=1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:
lnp2=ΔvapH
R1Teb
1T2
+lnp1
Sustituyendo:
lnp2=44,0
8,314·10 3
140+273
1
35+273+ln 55,3 p2=42,0mmHg
Larespuestacorrectaeslad.
5.153.Lacantidaddeenergíanecesariaparacalentarunamasadehielode2,0kgdesde0°Chasta25°Ces:a)209Jb)889kJc)680kJd)209kJ
(Datosdel 2 : =4,18J· 1·° 1; =3,4·10 J· 1(O.Q.L.Madrid2008)
Suponiendounsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q :
Q =Q ó +Q
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 75
donde:
Q ó =calorabsorbidoporelhieloparafundirse
Q =calorabsorbidoporalaguaaumentarlatemperatura
quedacomo:
Q = m Δ H + m C ΔT
Sustituyendo:
Q = 2 103g3,4 102J
g2 103g
4,18Jg K
250 K1kJ103J
=889kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.154. En el siguiente diagrama, la entalpía de reacción se puede calcular mediante lasiguienteexpresión:
a)ΔH= – b)ΔH= c)ΔH= + d)ΔH=
(O.Q.L.Madrid2008)
Como se deduce del diagrama entálpico propuesto, la variación de entalpía de de lareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH=EA(directa)–EA(inversa)
Larespuestacorrectaeslaa.
5.155. Sabiendo que la entalpía de formación estándar del HCl (g) a 298 K es ‐92,31kJ· ,calculalaentalpíaestándardelasiguientereacción:
2HCl(g) (g)+ (g)a)‐92,31kJb)184,62kJc)92,31kJd)Nosepuedecalcularsoloconestedato.
(O.Q.L.Madrid2008)
LaecuacióncorrespondientealaformacióndeHCl(g)es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 76
12Cl (g)+
12H (g)HCl(g)ΔH°=‐92,31kJ·mol
portanto,laentalpíaasociadaalareacción:
2HCl(g)Cl (g)+H (g) ΔH°=184,62kJ.
Larespuestacorrectaeslab.
5.156.¿Cuáldelassiguientesreaccionesseproduceconunaumentodeentropía?a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (l) (s)c) (aq)+ (aq)AgCl(s)d)2CaO(s) (g)+2Ca(s)
(O.Q.L.Madrid2008)
Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:
S°gas>S°líquido>S°sólido
Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
a)Falso.EnlaecuacióncorrespondientealacombustióndelCO,alfinalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:
ΔrS<0 yaque Σ(νi·Si(productos))<Σ(νi·Si(reactivos))
b)Falso.Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:
H O(l)H O(s)
Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:
ΔrS=S (s)o S (l)
o
donde, S (s)o <S (l)
o , por tanto, ΔS° < 0. Se produce un descenso de entropía en elsistema.
c)Falso.En laecuacióncorrespondientea la formacióndeprecipitadodeAgCl,se formaunsólidocristalinoapartirdedisolucionesacuosas,portantosecumpleque:
ΔrS<0 yaque Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
d)Verdadero.Enlaecuacióncorrespondientea ladescomposicióndelCaO(s)seformaotrosólidoysedesprendeungas,portantosecumpleque:
ΔrS>0 yaque Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si
oreactivos
Larespuestacorrectaeslad.
5.157.Paraunareacciónespontánea,indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Essiempreunareacciónexotérmica.b)Serealizasiempreconaumentodeentropía.c)Puedeserendotérmicaoexotérmica.d)Provocasiempreunadisminucióndelaentropíadeluniverso.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 77
La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.
b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0,siΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.
c)Verdadero.
Una reacción que se caracteriza por tener ΔH < 0 (exotérmica) y ΔS > 0 (aumenta eldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.
Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH<0 (exotérmica)yΔS<0 (disminuyeeldesorden)esespontáneaatemperaturasbajas,yaque,ΔG<0.
Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH>0 (endotérmica)yΔS>0 (aumentaeldesorden)esespontáneaatemperaturasaltas,yaque,ΔG<0.
d)Falso.Deacuerdoconel2ºPrincipiodelaTermodinámica“enunareacciónespontáneaaumentalaentropíadeluniverso”:
Δ S=Δ S+Δ S>0
Larespuestacorrectaeslac.
5.158.Sealasiguientereacciónllevadaacaboa298K:
2 (g)+5/2 (g)2NO(g)+3 (g)Si lasentalpíasestándarde formacióndelNO,del ydel son,respectivamente90,‐242y‐46kJ/mol;elcalordereacciónapresiónconstantecuandoreacciona250gde es:a)0kJb)‐454kJc)454kJd)‐3338kJ(Masasatómicas.N=14;H=1)
(O.Q.L.Asturias2008)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°=3molH O‐242kJmolH O
+2molNO90kJmolNO
2molNH‐46kJmolNH
=‐454kJ
No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
Elcalorreferidoa250gdeNH es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 78
250gNH1molNH17gNH
‐454kJ
2molNH=‐3338kJ
Larespuestacorrectaeslad.
5.159.Dadoelsiguienteprocesodedisolucióndelhidróxidodesodioenagua:
NaOH(s) (aq)+ (aq) ΔH=‐35kJsepuedeafirmarque:a)Esunprocesoendotérmicoyespontáneo.b)Esunprocesoexotérmicoyespontáneo.c)Esunprocesoexotérmico,peronopodeosasegurarqueseaespontáneo.d)Esunprocesoexotérmico,yesespontáneoelprocesoinverso.
(O.Q.L.Asturias2008)
Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) en el que además aumenta el desorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.
La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS
EnestecasosecumplequeΔG<0acualquiertemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
5.160.Indicasilassiguientesafirmacionessonverdaderasofalsas:i)Todareacciónexotérmicaesespontánea.ii)Cuandounsistemagaseososeexpansionadisminuyesuenergíainterna.
a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdossonnocorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
i) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:
ΔG=ΔH−TΔS
paraunprocesoespontáneoΔG<0.
Unprocesoquesecaracterizaportener:
ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
Si ΔS < 0 (disminuye el desorden) cuando la temperatura es lo suficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:
|ΔH|>|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea
ii)Verdadero.DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:
ΔE=ΔH−ΔnRT
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 79
dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos.Sielsistema se expansiona, entonces Δn > 0, por lo que pierde energía interna en formadetrabajo.
Larespuestacorrectaeslad.
5.161.Enlareacción:
(s)+2C(s)+2 (g) (g)+2CO(g)se sabe que ΔH° = 33 kJ y ΔS° = 226 J· . Calcula a partir de qué temperatura seráespontánealareacción.a)Apartirde100K.b)Apartirde250K.c)Apartirde146K.d)Apartirde300K.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
LaecuaciónquerelacionaΔH°yΔS°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
EnelequilibriosecumplequeΔG=0:
T=ΔH°ΔS°
=33kJ
226J·K10 J1kJ
=146K
Larespuestacorrectaeslac.
5.162.Calcula el calorde combustióndel carbonoamonóxidode carbono, sabiendoque loscaloresdecombustióndelcarbonoadióxidodecarbonoyeldecombustióndelmonóxidodecarbonoson,respectivamente,‐393,5kJy‐283kJ.a)‐110,5kJb)‐221,6kJc)340,0kJd)‐123,5kJ
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC(s)aCO(g)es:
C(s)+12O (g)CO(g)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:
C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ
CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐283kJ
DeacuerdoconlaleydeHess,ambasecuacionessepuedenreescribircomo:
C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ
CO (g)CO(g)+12O2(g)ΔH°=283kJ
Sumandoambasseobtiene:
C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐110,5kJ
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 80
Larespuestacorrectaeslaa.
5.163.Solounadelassiguientesafirmacionesescorrecta.a)Paraunprocesoquetranscurreavolumenconstante,lavariacióndeenergíainterna(ΔU)esigualalcalorabsorbidoporelsistema.b) ΔU es la función quemide la energía de todas las reacciones que se realizan en unlaboratorio.c)ParatodatransformaciónquímicaseverificaqueΔH>>ΔU.d)LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:ΔH=ΔU+ΔnRTparalareacción: (g)+2 (g) (g)+2 (l)elvalordeΔn=0.e)Paralamismareaccióndelapartadod),Δn=2.
(O.Q.L.Canarias2008)
a)Verdadero. Lavariacióndeenergía interna (ΔU)enunprocesoavolumenconstantecoincideconelcalorabsorbidoporelsistemaenesascondiciones.
b)Falso.Noporqueenunlaboratoriolosprocesossepuedenrealizarapresiónconstante(sistemaabierto)ynosiempreavolumenconstante(sistemacerrado).
c)Falso.La relaciónentreΔHyΔUvienedadapor laexpresión:ΔH=ΔU+pΔV.En losprocesos en que intervienen solo sólidos o líquidos puros (fases condensadas), comoΔV=0,eltérminopΔVseanulayentoncesΔH=ΔU,peronuncaΔH>>ΔU.
d)Falso.EltérminoΔnrepresentalavariaciónenelnúmerodemolesgaseososimplicadosenlareacciónqueenestecasoesΔn≠0.
e)Falso.TeniendoencuentaqueΔn=molesgasproductos–molesgas reactivos,en lareacciónindicadasetieneque:Δn=1–2=‐1.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.164.Escogelarespuestaadecuadaparacompletarlafrase.Lareaccióndedescomposicióndelamoníacogaseoso, (g),es:
(g)12 (g)+
32 (g)ΔH=45,9kJ
Laecuaciónyelvalordelaentalpíademuestranquelaformacióndel (g):a)Desprende45,9kJporcadamolde formado.b)Desprende23kJporcadamolde empleado.c)Absorbe45,9kJporcadamolde formado.d)Absorbe23kJporcadamolde empleado.
(O.Q.L.LaRioja2008)
LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeNH (g),procesoopuestoalpropuesto,ladescomposicióndelNH (g),es:
12N (g)+
32H (g)NH (g)ΔH=‐45,9kJ·mol 1
Setratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendecalor.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 81
5.165.Aunadeterminadatemperatura,elvalordeΔGparalareacción:
(g)C(s)+ (g)es42kJ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elsistemaestáenequilibrio.b)Elprocesoesexotérmico.c)El seformaespontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.
(O.Q.L.LaRioja2008)
a)Falso.UnprocesoestáenequilibriocuandoΔG°=0.
b)Falso.ElvalordeΔG=42kJindicaqueΔH>TΔS.Comosetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,ΔS<0,portanto,esprecisoqueΔH>0.
c) Verdadero. En un proceso espontáneo se cumple que ΔG < 0, por tanto, si en ladescomposicióndelCO ,ΔG>0,enelprocesoopuesto,laformacióndelCO ,ΔG<0,luegosetratadeunprocesoespontáneo.
d)Falso.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.
Larespuestacorrectaeslac.
5.166.Elpuntodeebulliciónnormaldelisooctano( ),uncomponentedelagasolina,es99,2°Cysuentalpíadevaporización, °es35,76kJ· .Lapresióndevapora30°Ces:a)0,002atmb)14,0atmc)0,071atmd)0,020atme)2,6atm
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Ávila2009)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnpp=ΔvapH
R1T
1T
Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:
lnp2=ΔvapH
R1Teb
1T2
+lnp1
Sustituyendo:
lnp2=35,76
8,314 10 3
199,2+273
1
30+273p2=0,071atm
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 82
5.167.¿Cuántocalor,expresadoenkJ,sedesprendeenladecombustiónde50,0Lde (g)medidosencondicionesestándar(25°Cy1atm)? °( )=‐2877kJ· .a)1,438·10 kJb)5,887·10 kJc)2,887·10 kJd)1,438·10 kJe)2,887·10 kJ
(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Ávila2009)
ElnúmerodemolesdeC H es:
n=1atm·50L
0,082atm·L·mol–1·K–1 25+273 K=2,05molC H
Elcalordesprendidoes:
2,05molC H‐2877kJ
1molC H=‐5,887·103kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.168.Paralasiguientereacciónseconocelaentalpíadereacción:
2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐114,1kJSepuedeafirmarqueestareacciónes:a)Noesespontáneaacualquiertemperatura.b)Espontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneasoloatemperaturasbajas.d)Espontáneasoloatemperaturasaltas.e)Endoentrópica.
(O.Q.N.Ávila2009)
ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontaneo,ΔG°>0.
Esteprocesosecaracterizaportener:
ΔH°<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
SiΔS<0(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.
Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:
|ΔH|>|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 83
5.169.Determinaelcalordereaccióndelsiguienteproceso:
3C(grafito)+4 (g) (g)a)+4544kJb)‐4544kJc)+104kJd)‐104kJe)‐208kJDatos. °(kJ· ): (g)=‐2219,9;C(grafito)=‐393,5;H2(g)=‐285,8.
(O.Q.N.Ávila2009)
Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosproporcionadosson:
C H (s)+5O (g)3CO (g)+4H O(l) ΔH°=‐2219,9kJ
C(grafito)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393,5kJ
H2(g)+½O (g)H O(l) ΔH°=‐285,8kJ
DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:
3CO (g)+4H O(l)C H (s)+5O (g) ΔH°=2219,9kJ
3[C(grafito)+O (g)CO (g)] ΔH°=3 ‐393,5kJ
4[H (g)+½O (g)H O(l)] ΔH°=4 ‐285,8kJ
Sumandoestasecuacionesseobtiene:
3C(grafito)+4H (g)C H (g) ΔH°=‐103,8kJ·
Larespuestacorrectaeslad.
5.170.Enuncalorímetro,sedeterminaelcalordeneutralizaciónhaciendoreaccionar10mLde 13Mcon350mLdeNaOH0,5Mproduciéndoseundesprendimientodecalorde7,54kJ.Laentalpíamolardeneutralización, ,es:a)‐7,54kJb)‐58,0kJc)‐43,1kJd)‐3,77kJe)‐1,35kJ
(O.Q.N.Ávila2009)
Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizacióndadaes:
HNO (aq)+NaOH(aq)NaNO (aq)+H O(l)
Elnúmerodemolesdecadareactivoes:
10mLHNO 13M13molHNO
10 mLHNO 13M=0,13molHNO
350mLNaOH0,5M0,5molNaOH
10 mLNaOH0,5M=0,175molNaOH
ComolareacciónesmolamolelHNO queseencuentraenmenorcantidadeselreactivolimitante.
Laentalpíadeneutralizaciónes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 84
‐7,54kJ0,13molHNO
=‐58kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.171.Enlazonalevantinahasidohabitualutilizarbotijospararefrescarelaguaenverano.Esteefectosebasaenlaideadequeelrecipienteesporoso,loquepermitequeunapequeñacantidad de agua acceda a la superficie y allí se evapore. Por tanto el proceso deevaporación:a)Hadeserexotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Seproduceytienelugarunadisminucióndelaentropía.d)Lequitacaloralaguadelinterioryportantoéstaserefresca.
(O.Q.L.Murcia2009)
a)Falso.En laevaporación,elH O(l)seconvierteenH O(g)yparaellodebenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.
b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.
c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).
d)Verdadero. En la evaporación, la energía para romper los enlaces intermoleculares dehidrógenolaaportaelH O(l)loquehacequedesciendasutemperatura.
Larespuestacorrectaeslad.
5.172.Determinaelcalordereacciónparaelproceso:
FeO(s)+ (s) (s)apartirdelossiguientesdatos:
2Fe(s)+ (g)2FeO(s) ΔH°=‐544,0kJ
4Fe(s)+3 (g)2 (s) ΔH°=‐1648,4kJ
(s)3Fe(s)+2 (g) ΔH°=+1118,4kJa)‐1074,0kJb)‐22,2kJc)+249,8kJd)+2214,6kJ
(O.Q.L.LaRioja2009)
DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:
FeO(s)Fe(s)+12O (g)ΔH°=
12(544,0)kJ
Fe O (s)2Fe(s)+32O (g)ΔH°=
12(1648,4)kJ
3Fe(s)+2O (g)Fe O (s) ΔH°=‐1118,4kJ
Sumandotodasseobtiene:
FeO(s)+Fe O (s)Fe O (s) ΔH°=‐22,2kJ
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 85
Larespuestacorrectaeslab.
5.173.UtilizalasenergíasdeenlacedelatablaparaestimarlaΔH°delareacción:
(g)+3 (g)2 (g)Enlace H–H H–N N–N N=N N≡NE(kJ ) 436 386 193 418 941a)‐995kJb)‐590kJc)‐67kJd)815kJ
(O.Q.L.LaRioja2009)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces N–H, mientras que se rompen3moldeenlacesH–Hy1moldeenlacesN≡N.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndadaes:
ΔH°=[6·E ]–[E ≡ +3E ]
ΔH°=[6 ‐386kJ ]–[ ‐941kJ +3 ‐436kJ ]=‐67kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.174.Consideralasiguienteecuaciónquímicaysuvalordeentalpíaasociada:
2 (g)+2 (g)4HCl(g) ΔH°=‐369,2kJ¿CuáldelassiguientesafirmacionesesINCORRECTA?a)Siseconsideralareaccióninversa,elvalordeΔH°es+369,2kJ.b)ElvalordeΔH°será‐369,2kJsielHClseproduceenfaselíquida.c)LoscuatroenlacesHClsonmásfuertesqueloscuatroenlaces y .d)Sedesprenderáunaenergíade92,3kJcuandoseproduzca1moldeHCl.
(O.Q.L.LaRioja2009)
a) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0), la reacción inversa seráendotérmica(ΔH°>0).
b) Incorrecto. Si seproduceHCl (l) sedesprendeelcalorcorrespondientealcambiodeestado,portanto,elvalordeΔH°serátodavíamenor.
c) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0) quiere decir que se liberamáscaloralformarselosenlacesenelHCl(sonmásfuertes)queelqueseprecisapararomperlosenlacesenelH yCl (sonmásdébiles).
d)Correcto.LaentalpíadeformacióndelHCl(g)es:
‐369,2kJ4molHCl
=‐92,3kJ·mol
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 86
5.175. Indicacuáles laentalpíaestándarde formacióndelacetilenoenkJ sabiendoque:
2 (g)+5 (g)4 (g)+2 (l) ΔH°=‐2243,6kJ
C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐393,5kJ
(g)+½ (g) (l) ΔH°=‐285,8kJa)49,0b)98,0c)1121,8d)1564,3
(O.Q.L.LaRioja2009)
DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:
2CO (g)+H O(l)C H (g)+52O (g)ΔH°=
12(2243,6)kJ
2C(s)+2O (g)2CO (g) ΔH°=‐2(‐393,5)kJ
H (g)+12O (g)H O(l)ΔH°=‐285,8kJ
Sumandotodasseobtiene:
2C(s)+H (g)C H (g) ΔH°=49,0kJ·
Larespuestacorrectaeslaa.
5.176.¿Cuántocalorhacefaltaparaelevarlatemperaturade7,35gdeaguade21°Ca98°C?a)2360Jb)1850Jc)2150Jd)3600J(Dato. delagua=4,18J/K·g)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:
Q=m·C ·ΔT
Sustituyendo:
Q=7,35g4,18Jg·K
9821 K=2366J
Larespuestacorrectaeslaa.
(EstacuestiónessimilaralapropuestaenExtremadura2005).
5.177.Calcularladiferenciaentre y a298Kparalareacción:
+½ a)3,7kJ/molb)6,4kJ/molc)1,4kJ/mold)5,1kJ/mol(Dato.R=8,314J/mol·K)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 87
LarelaciónentreQ yQ vienedadaporlaexpresión:
Q =Qv+ΔnRT Q −Q =ΔnRT
Sustituyendo:
ΔnRT= 0‐ 1+½8,314·10 3kJ
mol·K298K=‐3,7kJ/mol
Larespuestacorrectaeslaa.
5.178.Señalarelenunciadocorrecto:a)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeentropía.b)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeenergíalibre.c)Todoslosprocesosespontáneossonexotérmicos.d)LasreaccionesconΔH°positivoyΔS°positivonuncapuedenserespontáneas.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°−TΔS°<0.
a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydelaTermodinámica,enunprocesoespontáneoexisteunaumentodeentropíatotal.
b)Falso.UnprocesoesespontáneosiΔG°<0.
c) Falso. Si ΔH° < 0 el valor de ΔG° depende de cuál de los términos |ΔH°|o|TΔS°|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.
SiΔS°>0elprocesoesespontáneoacualquiertemperatura.
SiΔS°<0elproceso soloesespontáneosi la temperaturaes lo suficientementebaja para que se cumpla que |ΔH°|<|TΔS°| y entonces ΔG° < 0 y la reacción seaespontánea.
d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
Ningunarespuestaescorrecta.
5.179.EnunareacciónABsedeterminaque,apresiónytemperaturaconstantes,lareacciónesespontáneayendotérmica.Sededuceque:a)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedeserespontánea.b)ElcalordeformacióndeAesmáspositivoqueeldeB.c)BtieneunaestructuramásordenadaqueA.d)BtieneunaestructuramenosordenadaqueA.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Éstesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
a)Falso.SiΔH>0yΔG<0,entonceselvalordeTΔSdeterminalaespontaneidad.SiΔS>0a temperaturas altas se cumple que |ΔH|<|TΔS|, entonces ΔG < 0, y la reacción esespontánea.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 88
b)Falso.Laentalpíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:
ΔrH°=ΔHBo ΔHA
o
SiΔrH°>0,quieredecirqueΔHBo >ΔHA
o .
c)Falso.Laentropíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:
ΔrS°=SBo SA
o
Comosehavistoenelapartadoa),ΔrS°>0,loquequieredecirqueSBo >SA
o .
c)Verdadero.Segúnsehademostradoenelapartadoanterior.
Larespuestacorrectaeslad.
5.180. Un estudiantemezcla 100mL de disolución deNaOH 0,5mol· con 100mL dedisolución de HCl 0,5 mol· en un recipiente aislado y se observa un incremento detemperaturade .Cuandoserepiteelexperimentousando200mLdecadadisoluciónseobservauncambiodetemperatura .Sielcalornoesabsorbidoniporlosalrededoresniporelrecipientedondeocurrelareacciónlarelaciónentre y es:a) = b) =0,5 c) =2 d) =4
(O.Q.L.C.Valenciana2009)
Se tratadeuna reaccióndeneutralización en la que en ambos experimentos seutilizancantidadesestequiométricasysecumpleque:
Qabsorbidodisolucion=Qdesprendidoneutralizacion
Llamando x al calor desprendido en la neutralización del experimento 1, el calordesprendido en el experimento 2 será 2x, ya que en éste se utiliza doble cantidad dereactivos.
Llamando C al calor específico de la disolución y considerando que V es el volumendisoluciónutilizado,elcalorabsorbidoporlamismaes:
Q=V·C·ΔTi
Lavariacióndetemperaturaencadaunodelosexperimentoses:
ΔT =xV·C
ΔT =2x2V·C
=
Larespuestacorrectaeslaa.
5.181.Laenergíareticularserepresentaporlasiguienteecuación:a)Mg(g)Mg(s) ΔH°<0b)O2(g)2O(g) ΔH°>0c)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°<0d)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°>0e) (g)+ (g)MgO(s) ΔH°<0
(O.Q.L.C.Valenciana2009)
a)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedeposicióndelmagnesio.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 89
b)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedisociacióndeloxígeno.
c)Falso.Elprocesocorrespondealcalordeformacióndelóxidodemagnesio.
d) Falso. El proceso corresponde al calor de formación del óxido de magnesio, pero elvalordebesernegativo,yaqueseformaunsólidoatemperaturaambiente.
e)Verdadero.Pordefinición,laenergíareticulareslaquesedesprendecuandoseformaunmoldesustanciacristalinaapartirdelosionesquelaintegranenestadogaseoso.
Larespuestacorrectaeslae.
5.182.Larepresentacióngráficadelnp°(presióndevapordeunlíquidopuro)frentea1/Tparaunintervalopequeñodetemperaturaesunalínearecta.Sepuedeafirmarque:a)Lapendienteesproporcionalalaentalpíadevaporización.b)Lapendienteesigualalaentalpíadevaporización.c)Laordenadaenelorigenesproporcionalalaentalpíadevaporización.d)Laordenadaenelorigenesigualalaentalpíadevaporización.e)Lapendienteesigualalaentropíadevaporización.
(O.Q.N.Sevilla2010)
La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:
lnp°=‐ΔvapH
RT+C
LarepresentacióngráficaparaelH Oes:
Como se puedeobservar en la gráfica,la pendiente de larecta es directamenteproporcionala .
Enestecaso,seobtienequeΔ Hes:
Δ H= 5057,2K 8,314·10 3kJ/K =42,0kJ
Larespuestacorrectaeslaa.
5.183. Cuando se sale de la ducha siempre se siente frío porque se evapora agua de lasuperficiedelapiel.Portantoelprocesodeevaporación:a)Esendotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Implicaunadisminucióndelaentropía.d)Soloseproducesiseestáalsol.
(O.Q.L.Murcia2010)
a) Verdadero. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g) y para ello debenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 90
b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.
c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).
d)Falso.Enlaevaporación,laenergíapararomperlosenlacesintermolecularesdehidrógenolaaportaelcuerpohumanoqueporesobajasutemperatura.
Larespuestacorrectaeslad.
5.184.¿Cuáldelassiguientesreaccionesnoesunareaccióndeformación?a)2C(grafito)+3 (g) (g)b)2C(grafito)+ (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d) (g)+2 (g) (g)
(O.Q.L.Murcia2010)
Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.
En la reacción del apartado c) se parte de un compuesto C H , por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.
Larespuestacorrectaeslac.
5.185.AunatemperaturaT,lareacciónA+BC+D,esespontáneayendotérmica.Portanto:a)Esunareacciónrápida.b)ΔH<0.c)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.d)Esespontáneaacualquiertemperatura.
(O.Q.L.Murcia2010)
Enunprocesoendotérmicosecumpe,que:
Σ νi·Hioproductos>Σ νi·Hi
oreactivosΔH°>0
Larespuestacorrectaeslac.
5.186.Indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunsistemaexotérmico,lavariacióndeentalpíaessiemprepositiva.b)Unprocesoen elque lavariaciónde entalpía espositiva,y la variaciónde entropíaesnegativa,nuncaseráespontáneo.c)Unatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalorsedenominaisócora.d)Elcalorque intervieneenunprocesoavolumenconstanteproporciona lavariacióndeentalpía.
(O.Q.L.Baleares2010)
a)Falso.EnunprocesoexotérmicosecumplequeΔH<0.
b)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:
ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo
SiΔH>0yΔS<0,entonceselvalordeΔG>0paracualquiervalordeT.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 91
c)Falso.Unatransformaciónenlaquenohayintercambiodecalorsedenominaadibática.
d)Falso.Elcalorasociadoaunprocesoavolumenconstanteproporcionalavariacióndeenergíainterna.
Larespuestacorrectaeslab.
5.187. ¿Cuálde las siguientes reacciones representa laentalpíaestándarde formacióndelpropanomedidoa25°Cy1atm?a)3C(s)+8H(g) (g)b)3C(s)+3 (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d)3C(s)+4 (g) (g)
(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)
Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.
a) Falso. Se parte de una formano estable del hidrógeno,H (g), por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.
b)Falso.Laestequiometríanoeslaadecuada..
c)Falso.SepartedeuncompuestoC H ,portanto,nosepuedeclasificarcomoreaccióndeformación.
Larespuestacorrectaeslad.
5.188.Sisequema1gdefósforoenunaatmósferadecloroalapresiónconstantede1atm,seobtiene (g)yseliberan9,87kJdeenergía.Laentalpíaestándardeformacióndel (g)es:a)‐9,87kJ· b)‐31,0·9,87kJ· c)+31,0·9,87kJ· d)‐137·9,87kJ· Datos.Masasatómicas:P=31;Cl=35,4.
(O.Q.L.Asturias2010)
LaecuacióncorrespondientealaformacióndePCl es:
P(s)+32Cl2(g)PCl (g)
Relacionandocantidaddesustanciayenergía:
‐9,87kJ1gP
31,0gP1molP
1molP
1molPCl=‐31,0·9,87kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
5.189.Cuandoelcambiodeentalpíaespositivoparaladisolucióndesolutoenaguaenunvasodeacero,¿cuáldelassiguientesafirmacionesseobservará?a)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.b)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.c)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.d)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.
(O.Q.L.Asturias2010)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 92
SiΔH>0,setratadeunprocesoendotérmico,portantoseabsorbecalordesdemedioyporloquebajalatemperaturayelvasodeacerosesientefrío.
Eselcasodelassustanciasqueseempleanparaprepararmezclasfrigoríficas(KCl,NH Cl,NH NO ,etc)
Larespuestacorrectaeslad.
5.190.Paralareacción:
A(g)+B(g)C(g), ΔH°=‐40kJ/molyΔS°=‐40J/molKa25°C.Suponiendoquelasvariacionesdeentalpíaentropíanosemodifiquenconlatemperatura:a)Setratadeunareacciónespontáneasiempre.b)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1K.c)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea100K.d)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1000K.
(O.Q.L.Asturias2010)
Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.
UnareacciónesespontáneasiΔG°<0ynoespontáneasiΔG°>0.
LarelaciónentreΔS°yΔH°vinedadaporlaecuación:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
ΔG°=‐40000Jmol
‒298,15K‐40Jmol K
=‐28074J·mol
Setratadeunareacciónespontánea298,15K.
LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:
T=ΔH°ΔS°
=‐40000J·mol‐40J·mol ·K
=1000K
SiT>1000K,secumpleque:
|ΔH°|<|TΔS°|ΔG>0reacciónnoespontánea
Larespuestacorrectaeslad.
5.191.Lareacción:
4Ag(s)+ (g)2 (s) esexotérmica.¿Cuáleslaafirmacióncorrecta?a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Esespontáneasoloatemperaturasbajas.c)Esespontáneasoloatemperaturasaltas.d)Esnoespontáneaacualquiertemperatura.
(O.Q.L.LaRioja2010)
ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 93
Esteprocesosecaracterizaportener:
ΔH°<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)
SiΔS°<0(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.
Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:
|ΔH°|>|TΔS°|ΔG°<0reacciónespontánea
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009).
5.192.¿Quéafirmaciónessiemprecorrectaparaunareacciónexotérmica?:a)Lavariacióndeentalpíaesnegativa.b)Lavariacióndeentropíaesnegativa.c)Lareacciónabosrbecalordelentorno.d)Lareacciónesespontánea.
(O.Q.L.LaRioja2010)
EnunprocesoexotérmicosedesprendecaloralentornoyΔH<0.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.193. La siguiente reacción forma parte del mecanismo de formación de la nieblafotoquímica:
(g)+ (g)2NO(g)Teniendoencuentalossiguientesdatos:
Enlace N–N N=N N≡N O–O O=O N=OE(kJ ) 193 418 941 142 498 629Sustancia (g) (g) NO(g) S°(J · ) 191,5 205,0 210,6
a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)5978Kc)7328kJd)Ningunadelasrespuestasanteriores.
(O.Q.L.LaRioja2010)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacciónpropuestase forman2molesdeenlacesN=O,mientrasquese rompen1moldeenlacesO=Oy1moldeenlacesN≡N.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelNOes:
ΔH°=[2·E ]–[E ≡ +E ]=[2 ‐629kJ ]–[ ‐941kJ + ‐498kJ ]=181kJ
Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
Sustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 94
ΔS°= 2SNOo SN2
o +SO2o =
= 2molNO210,6JK·mol
1molN191,5JK·mol
+1molO205,0JK·mol
=24,7JK
Se trata de una reacción en la que ΔH° > 0 y ΔS° > 0. En este tipo de reacciones, laespontaneidadde lamismadependedelvalorde la temperaturaa laque tenga lugar lareacción.
ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.
EnelequilibriosecumplequeΔG=0:
T=ΔH°ΔS°
=181kJ
24,7J·K10 J1kJ
=7328K
ParaT>7328K,secumplequeΔG°<0ylareacciónesespontánea.
Larespuestacorrectaeslac.
5.194.¿Cuáleselvalorde °(enkJ)paraestareacción?
2CuO(s) (s)+½ (g)a)141,5b)14,6c)‐14,6d)‐141,5
(ΔfH°/kJ· :CuO=‐156,1; =‐170,7)(O.Q.L.LaRioja2010)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔrH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔrH°=1molCu O‐170,7kJmolCu O
‒2molCuO‐156,1kJmolCuO
=141,5kJ
No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.195.Unprocesoserásiempreespontáneosies:a)Exotérmicoycondisminucióndeentropía.b)Endotérmicoyconaumentodeentropía.c)Todaslaspropuestassonfalsas.d)Exotérmicoyconaumentodeentropía.
(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.CastillayLeón2011)
La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 95
ΔG=ΔH–TΔS
a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.
b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0yΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.
d)Verdadero. Una reacciónque se caracteriza por tenerΔH<0 (exotérmica) yΔS>0(aumentaeldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.196.Silavariacióndeentalpíadeformacióndelagualíquidaes‐285,84kJ.ElvalordeΔH°paralareacción2 (l)2 (g)+ (g)será:a)‐285,84kJb)+285,84kJc)+571,68kJd)‐571,68kJ
(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.CastillayLeón2011)
Teniendoencuentaque siuna reacciónes exotérmicaenun sentidoes endotérmicaensentidocontrario:
2molH O285,84kJ1molH O
=571,68kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.197.Siunprocesotranscurreenvariasetapas,lavariacióndeentalpíadelprocesoglobal:a)Eselproductodelasentalpíasdelasetapasindividuales.b)Eslasumadelaentalpíadelaetapainicialyfinal.c)Eslasumadelasentalpíasdelasetapasindividuales.d)Esladiferenciaentrelaentalpíadelaetapainicialyfinal.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
DeacuerdoconlaleydeHess:
“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunasolaetapaoenvariasetapassucesivas”.
Dichoenotraspalabras,lavariaciónentalpíadelprocesoeslasumadelasvariacionesdeentalpíadetodaslasetapasquelointegran.
Larespuestacorrectaeslac.
5.198. Para la reacción de descomposición del clorato de potasio en cloruro de potasio yoxígenosesabequeΔH°=‐89,2kJa25°Cy1atm.¿CuáleselvalordeΔU°enkJ?a)‐82b)‐97c)+97d)‐89,5(Dato.R=8,314J/mol·K)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadelKClO3es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 96
2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)
LarelaciónentreΔH°yΔU°vienedadaporlaexpresión:
ΔU°=ΔH°−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos
ΔU°=‐89,2kJ– 3–08,314·10 3kJ
mol·K298K=‐97kJ
Larespuestacorrectaeslab.
5.199.¿ParacuáldelassiguientesreaccionesΔH=ΔU?(Urepresentalaenergíainterna)a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HBr(g)c)C(s)+ (g)2 (g)+ (g)d) (g) (g)+ (g)
(O.Q.L.C.Valenciana2010)
LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:
ΔU=ΔH−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos
AmbosvaloresseránigualescuandoΔn=0.
a)Falso.Δn=(2−3)=‐1
b)Verdadero.Δn=(2−2)=0
c)Falso.Δn=(3−1)=2
d)Falso.Δn=(2−1)=1
Larespuestacorrectaeslab.
5.200.Laentalpíaestándardeformacióndelaurea, (s),es332,2kJ· .¿Aquéreacciónquímicahacereferenciaestedato?a)CO(g)+ (g)+2 (g) (s)b)C(s)+O(g)+2N(g)+4H(g) (s)c)C(s)+O(g)+ (g)+2 (g) (s)d)C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)e)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.N.Valencia2011)
Laentalpíadeformacióndeunasustanciasedefinecomo:
“elcalor intercambiado,medidoenapresiónconstante,en laformacióndeunmoldesustancia a partir de los elementos que la integran en su forma más estable encondicionesestándar”
Lareacciónquecumpleesacondiciónes:
C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 97
5.201.¿Cuáldelassiguientesreaccionesessiempreespontáneaacualquiertemperatura?a) (s)2 (g)+4 (g)+ (g) °=‐225,5kJ· b)4Fe(s)+3 (g)2 (s) °=‐1648,4kJ· c) (g)+3 (g)2 (l) °=+230,0kJ· d)2 (g)+ (g)2 (l) °=‐571,6kJ· e)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.N.Valencia2011)
LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°yconéldeterminarlaespontaneidaddelareacciónes:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
Paraquesuvalorseasiemprenegativo(reacciónespontánea)esprecisoquesecumplaque:
ΔH°<0(procesoexotérmico)
ΔS°>0(aumenteeldesorden)
La única reacción que cumple esa condición es la del apartadoa ya que corresponde aprocesosexotérmicosyenelqueaumentadesorden(molesdegasenproductosyningunoenreactivos).
Larespuestacorrectaeslaa.
5.202. Un gas ideal absorbe una cantidad de calor de 1000 cal y, simultáneamente seexpanderealizandountrabajode3kJ.¿Cuáleslavariacióndeenergíainterna?a)+4000Jb)‐2000Jc)+7180Jd)‐1180Je)Ningunadelasanteriores.(Dato.1cal=4,18J).
(O.Q.N.Valencia2011)
Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔU=Q+W
Sielsistemamodificasuenergíainternaesqueentraosaleenergíadeélenformadecalorotrabajo.
CuandoelsistemaganaenergíaΔU>0
CuandoelsistemapierdeenergíaΔU<0
Qrepresentaelcalorintercambiadoporelsistemaconelentorno.
SielcaloresabsorbidoporelsistemaQ>0
SielcaloresdesprendidoporelsistemaQ<0
Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.
SieltrabajoesrealizadoporelsistemaW<0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueabandonaelsistema.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 98
Si el trabajo es realizado contra el sistema W > 0, ya que corresponde a unaenergíaqueentraelsistema.
Sustituyendolosvaloresdados:
ΔU=1000cal4,18J1cal
+ ‐3000J =1180J
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008).
5.203.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Unprocesoendotérmicoyespontáneotiene <0yΔrS<0b)EnelprocesoA(l)A(g),laentropíadisminuye.c)Encualquiersistema,losprocesossonespontáneoscuando >0.d)Unprocesoendotérmicoynoespontáneopuede llegaraserespontáneoaumentando latemperatura.e)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.N.Valencia2011)
La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de Δ G que a su vezdependedelosvaloresdeΔ HyΔ Sdeacuerdoconlaexpresión:
Δ G=Δ H−TΔ S
a)Falso.SielprocesoesespontáneosecumplequeΔrG<0,ysiesendotérmicoΔ H>0,locualimplicaquesiΔrS>0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔ G<0.
b)Falso.Siellíquidoseconvierteenvaporserompenlosenlacesquemantienenunidosalosátomosyaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.
c)Falso.LaespontaneidaddeunareacciónimplicaqueelvalordeΔ G<0.
d)Verdadero.UnprocesoquesecaracterizaportenerΔ H<0(endotérmica)yΔ G>0(no espontánea) solo se vuelve espontáneo temperaturas temperaturas elevadas siaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.204. Para la reacción exotérmica 2NO (g) + (g) 2 (g) que tiene lugar apresiónytemperaturasconstantes,¿quéexpresióndelassiguientesescorrecta?a) >0b) < c) = d) > e)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.N.Valencia2011)
Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:
Δ U=Q+W
Altratrasedeunprocesoapresiónconstante,Q=Δ H:
Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema,W=‐pΔV
Δ U=Δ H−pΔV
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 99
Como el volumen que ocupan los productos es menor que el que ocupan los reactivosW>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistema.
Enestecasosecumpleque:
<
Larespuestacorrectaeslab.
5.205.Sabiendoque lasenergíasmediasde losenlacesC−H,C−C,C=CyH−H,son414,347,623y435kJ· ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:
1,3‐butadieno+2 butano será(kJ· )a)‐594b)‐297c)‐234d)+594
(O.Q.L.Asturias2011)
Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:
CH =CH−CH=CH (g)+2H (g)CH −CH −CH −CH (g)
La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:
ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos
En la reacción propuesta se forman 4moles de enlaces C−H y 2moles de enlaces C−C,mientrasqueserompen2molesdeenlacesC=Cy2molesdeenlacesH−H.
Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalacombustióndeletanoes:
ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +2E ]
ΔH°=[4 ‐414kJ +2 ‐347kJ ]–[2 ‐623kJ +2 ‐435kJ ]=‐234kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.206.¿Cuáldeestosprocesosesexotérmico?a)Condensaciónb)Fusiónc)Sublimaciónd)Vaporización
(O.Q.L.LaRioja2011)
Setratadecuatrocambiosdeestado.Tresdeellossonendotérmicos(ΔH>0)yaqueseabsorbecalorpararomperenlaces intermoleculares: fusión,sublimaciónyvaporización.Elcuarto,condensación,esexotérmico(ΔH<0)yaquesedesprendecaloralformarseenlacesintermoleculares.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 100
5.207.Determineelcambiodeentalpíapara lareacciónde5,00gdeFe2O3conaluminiometálicodeacuerdoconlaecuación:
(s)+2Al(s) (s)+2Fe(l)a)‐25,8kJb)‐26,2kJc)‐54,2kJd)‐77,9kJDatos. °(kJ· ): (s)=‐825,5; (s)=‐1675,7;Fe(l)=12,4
Masas(g· ):Fe=55,8;O=16;Al=27(O.Q.L.LaRioja2011)
Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°= 1molAl O‐1675,7kJmolAl O
+2molFe12,4kJmolFe
1molFe O‐825,5kJmolFe O
=‐825,4kJ
Lavariacióndeentalpíacorrespondientea5,00gdeFe O es:
5,00gFe O1molFe O159,6gFe O
‐825,4kJmolFe O
=‐25,8kJ
Larespuestacorrectaeslaa.
5.208.¿CuáldelassiguientesreaccionestieneelmayorvalordeΔS°positivaencondicionesestándar?a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (s) (g)+CaO(s)c) (g) (aq)d) (l) (s)
(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:
S°gas>S°líquido>S°sólido
Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
a)Descenso.LaentropíadelH esmenorqueelresto.
b)Aumento.Elsistemasedesordenaalformarseungas.
c‐d) Descenso. Se trata de cambios de estados en los que se forman enlacesintermolecularesyelsistemaseordena.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 101
5.209. ¿Cuáles son los signosde ΔH y ΔSparauna reacción espontánea solamenteabajastemperaturas?a)ΔHesnegativa,ΔSesnegativab)ΔHespositiva,ΔSesnegativac)ΔHespositiva,ΔSespositivad)ΔHesnegativa,ΔSespositiva
(O.Q.L.LaRioja2011)
ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.
Unprocesoqueesespontáneosoloabajastemperaturassecaracterizaportener:
|ΔH|>|TΔS|ΔH<0(exotermico)
ΔS<0(disminuyeeldesorden)ΔG<0(espontaneo)
Larespuestacorrectaeslaa.
5.210.Encondicionesestándarparalareacción:
2PbO(s)+2 (g)2PbS(s)+3 (g) ΔH°=830,8kJΔS°=168J· puedeafirmarseque:a)Noesespontáneaenlascitadascondiciones.b)Esexotérmica.c)Suecuacióndevelocidadesv= [PbO].d)Esunareacciónmuylenta.
(O.Q.L.Murcia2011)
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°apartirdeΔH°yΔS°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.
Encondicionesestándar:
ΔG°=830,8kJ 25+273 K168JK
1kJ10 J
=780,7kJ>0
Larespuestacorrectaeslaa.
5.211.Dadaunareacciónquímicaquecomienzaespontáneamentealsubirlatemperaturaa83°Cpuededecirseque:a)Esendotérmica.b)Laenergíadeactivaciónvaríaconlatemperatura.c)A25°CelvalordeΔGespositivo.c)A48°Clareacciónesrapidísima.
(O.Q.L.Murcia2011)
a)Falso.Nosepuededeterminar.
b)Falso.Laenergíadeactivaciónesunparamétrocinéticodelareacciónquenodependedelatemperatura.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 102
c)Verdadero. Si a partir de una temperatura de 83°C un proceso se hace espontáneo(ΔG°<0)quieredecirquealatemperaturade25°Celprocesoesnoespontáneo(ΔG°>0)
d)Falso.Nosepuededeterminarsindatoscinéticos.
Larespuestacorrectaeslac.
5.212.Enmuchasgasolinerasseencuentranrecipientesconcafé“autocalentable”.Elsistemafunciona porque el recipiente tiene un compartimento estanco en el que se produce unareacciónquímica.Sepuedededucirqueestareacciónquímica:a)Hadeserendotérmica.b)DebetenerunaΔG<0.c)Debesermuylenta.d)mejoralascualidadesorganolépticasdelcafé.
(O.Q.L.Murcia2011)
Si se trata de un proceso en el que al mezclarse una sustancia, generalmente CaCl oMgSO se con agua se produce una reacción exotérmica de forma espontánea (ΔG < 0)desprendiéndosecaloryaumentandolatemperaturadelconjunto.
Larespuestacorrectaeslab.
5.213.Para la reacciónA+BC +D, la energíadeactivación es40 kJ/mol.Para lareacción inversa la energía de activación es 60 kJ/mol. Se puede afirmar que la reacciónescrita:a)Esendotérmica.b)Esexotérmica.c)Tieneunaentalpíadereacciónde100kJ/mol.d)Esunareacciónmuylenta.
(O.Q.L.Murcia2011)
Comosededucedeldiagramaentálpicodelareaccióndada,lavariacióndeentalpíadedelareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH=E –E =40kJ/mol–60kJ/mol=‐20kJ/mol
ComoΔH<0setratadeunareacciónexotérmica.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 103
5.214.Enunareacciónentregasesexistiráunaumentodeentropíasi:a)Elnúmerodemolesdelosproductosesmayorqueeldelosreactivos.b)Elnúmerodemolesdelosproductosesmenorqueeldelosreactivos.c)Elnúmerodemolesdelosproductosesigualqueeldelosreactivos.d)Enlareacciónsolamenteseproducencompuestossólidos.
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:
S°gas>S°líquido>S°sólido
Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
Paraqueenunareacciónfasegaseosaexistaaumentodeentropíadebecumplirseque:
ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si
oreactivos
Larespuestacorrectaeslaa.
5.215.Respondacuáldelassiguientespropuestaeslaverdadera:a)Elincrementodeentalpíadependedelnúmerodeetapasenqueseverificalareacción.b)Lavariacióndeentalpíaesigualalincrementodetemperatura.c)Enunprocesoespontáneolavariacióndeenergíalibreespositiva.d)Enlosprocesosexotérmicoslavariacióndeentalpíaesnegativa.
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
a)Falso.DeacuerdoconlaleydeHess,
“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunsolaetapaotranscurreenvariasetapasdiferentes”
b)Falso.Lavariacióndeentalpíaesigualalcalorintercambiadoenunprocesomedidoapresiónconstante.
c)Falso.UnprocesoespontáneosecaracterizaporqueΔ G<0.
d)Verdadero.UnprocesoexotérmicosecaracterizaporqueΔ H<0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.216.¿Quéreaccióntienelugarconmayoraumentodeentropía?a) (g)+ (g) (l)b) (l)+ (g)2BrF(g)c) (aq)+Zn(s)Cu(s)+ (aq)d)4 (g)+7 (g)4 (g)+6 (g)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:
S°gas>S°líquido>S°sólido
Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
a)Falso.En laecuación correspondientea la formacióndelH O (l), al finalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 104
ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
b)Verdadero. La ecuación correspondiente a la formación de BrF (g), al final haymásmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:
ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si
oreactivos
c) Falso. En la ecuación correspondiente a la reducción de Cu (aq), los estados deagregaciónalprincipioyalfinalsonlosmismos,portantosecumpleque:
ΔS°≈0Σ νi·Sioproductos≈Σ νi·Si
oreactivos
d) Falso. En la ecuación correspondiente a la oxidación del NH (g) al final haymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:
ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si
oreactivos
Larespuestacorrectaeslab.
5.217. El carbón reacciona con el vapor de agua para producirmonóxido de carbono ehidrógeno. Las entalpías normales de formacióndelmonóxido de carbono ydel vapor deaguason,respectivamente, ‐110,52y ‐241,82kJ.Lasentropíasnormalesdelhidrógenogas,monóxido de carbono gas, carbono sólido y vapor de agua son, respectivamente, 130,68;197,67;5,74y188,82J/mol·K.Conestosdatos:a)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.b)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.c)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.d)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndadaes:
C(s)+H O(g)CO(g)+H (g)
Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔH°=1molCO‐110,52kJ1molCO
1molH O‐241,82kJ1molH O
=131,30kJ
Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:
ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si
oreactivos
Sustituyendo:
ΔS°= 1molH2130,68JK·molH2
+1molCO197,67JK·molCO
1molH2O188,82JK·molH2O
+1molC5,74JK·molC
=133,79JK
LaexpresiónquerelacionaΔG°conΔH°yΔS°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 105
permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.
Encondicionesestándar:
ΔG°=131,30kJ 25+273 K133,79J
K1kJ10 J
=91,43kJ>0
Larespuestacorrectaeslab.
5.218.¿Cuálserálavariacióndeentalpíalibrealcomprimir2,5molesdegasidealdesdelapresiónde1atma1,5atmyalatemperaturade25°C?a)1,51kJb)0,21kJc)2,51kJd)1,58kJ
(R=8,314·10 kJ· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Laentalpíalibreserefierealtrabajoútil,queenelcasodeexpansiónisotérmicadeungasidealpuedecalcularsepormediodelaexpresión:
W=‐nRTlnV2V1
Comop V =p V ,tambiénsepuedeescribir:
W=‐nRTlnp1p2
Sustituyendo:
W=‐2,5mol·8,314·10kJ
mol·Kln
1atm1,5atm
=2,51kJ
Larespuestacorrectaeslac.
5.219.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:
2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJSeñalecuálesdelassiguientesafirmacionessoncorrectas:a)Alformarse18gdeaguaencondicionesestándarsedesprenden483,6kJ.b)Dado que ΔH° < 0, la formación del agua es, casi con completa seguridad, un procesoespontáneo.c)Lareaccióndeformacióndelaguaserámuyrápida.d)Elcaloravolumenconstanteeselmismoqueapresiónconstante.e)Lareacciónnecesitacalorparaquetranscurra.f)Eldatonuméricoeselcalordeformacióndelagua.
(O.Q.L.Canarias2011)
a)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:
18gH O1molH O18gH O
‐483,6kJ2molH O
=‐241,8kJ
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 106
b)Verdadero.ParadeterminarsiunprocesoesespontáneoesprecisoconocerelvalordeΔG°. Si este valor es < 0 entonces se trata de un proceso espontáneo. La expresión quepermitecalcularΔG°es:
ΔG°=ΔH°–TΔS°
En este caso se cumple que ΔH° < 0 y además, ΔS° < 0, ya que todas las especies songaseosasyexistenmásmolesenreactivosqueenproductos.
c)Falso.Nosepuedeconocerlarapidezdelareacciónsindisponerdedatoscinéticos.
d)Falso.Elcaloravolumenconstanteeslavariacióndeenergíainterna,ΔE°,yelcalorapresiónconstanteeslavariacióndeentalpía,ΔH°.Larelaciónentreambosvienedadaporlaexpresión:
ΔE°=ΔH°−ΔnRT
dondeΔnRTrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.
Comoenestecaso,elvolumenqueocupanlosproductosesmenorqueelqueocupanlosreactivos,Δn<0,entoncessecumpleque,W>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistemayΔE°≠ΔH°.
e)Falso.Setratadeunprocesoexotérmico,ΔH°<0,enelquesedesprendecalor.
f) Falso. El calorde formación sedefine comoel calor intercambiado,medido apresiónconstante,enlaformacióndeunmoldesustanciaapartirdeloselementosquelaintegranensuformamásestableencondicionesestándar.
Enlareaccióndadasecumplentodaslascondiciones,exceptoqueseforman2molesdesustancia.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 107
6.CINÉTICAQUÍMICA
6.1.ParalareacciónenfasegaseosaA+BX,laecuacióndevelocidades:v=k[A]2[B]
¿Cuálseráelfactordeaumentodevelocidadsielvolumensereducecuatroveces?a)16b)256c)2√2d)Ningunodeellos.
(O.Q.L.Murcia1996)
Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:
r=k[A]2 B =knA 2
V2nBV
Sielvolumensereducecuatroveces,laecuacióndevelocidades:
r'=k[A]2 B =knA 2
V/4 2 nBV/4
=64knA 2
V2nBV
Larelaciónentreambasvelocidadeses:
r'r=64k
nA 2
V2nBV
knA 2
V2nBV
=64
Elfactordeaumentodevelocidadnocoincideconningunodelospropuestos.
Larespuestacorrectaeslad.
6.2.Lasunidadesdelaconstantedevelocidaddeunareaccióndesegundoorden:a)L· · b)mol· · c) · · d)
(O.Q.L.Murcia1996)
Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:
r=k[A]2
Laconstantedevelocidades:
k=r
[A]2ylasunidadesson
mol·L ·smol·L 2 = ·L·
Larespuestacorrectaeslaa.
Proble
6.3.¿aumea)Imb)Auc)Had)Dis
Eldia
a) Fpor idela
b) Fapartíaumetemp
c) Fmismexoté
d)dismdela
Lare
6.4. ¿oportauno
Laecreact
Siselínea
Lare
emasyCuestio
Cuáldelassentalavelocimpidequeocuumentalaenacequelavarsminuyelae
agramaener
also. El caigual las ensreacciones
also. La eneículas reenta alperatura.
Falso. El cmo efecto sérmicasque
Verdaderominuye la enreacción.
espuestacor
¿Cuálde lastunas,serepodelosreact
a)
cuacióndevtivoAes:
r=k[A]
representaarectacuya
espuestacor
onesdelasOlim
siguientesafiidaddeunaurralareaccergíacinéticriacióndelanergíadeac
rgéticocorr
talizador dnergías de asdirectaein
ergía cinétieaccionantes
aument
catalizadorsobre las reeendotérmic
o. El canergía de a
rrectaeslad
siguientesgpresentelavetivos,frentea
velocidadco
lavelocidapendientee
rrectaeslaa
mpiadasdeQu
firmacionesedeterminadacióninversa.cadelaspartentalpíadectivacióndel
respondiente
disminuyeactivaciónnversa.
ca de lass solotar la
tiene eleaccionescas.
atalizadoractivación
d.
gráficas seoelocidadinicalaconcentr
b)
orrespondie
d,r,frenteeslaconstan
a.
uímica.Volume
eslaquemejareacción?
tículasdelaslareacciónslareacción.
eaunareac
obtendrá cuacialdeunareracióninicial
)
enteaunar
alaconcenntedeveloci
EEEE
ReactivosReactivosReactivosReactivos
en2.(S.Menar
jorexplicala
ssustanciasrseamásnega
ccióncataliz
ando,una veeacciónquímldeéste?
c)
reacciónde
tracióndelidadk.
CoordenadaCoordenadaCoordenadaCoordenada
EEAA (no (no EEAA (no (no
rgues&F.Latre
aaccióndeu
reaccionanteativa.
adaes:
ez realizadamicadeprim
)
primerord
reactivo,[A
a de reaccia de reaccióónna de reaccia de reaccióónn
catalizada)catalizada)catalizada)catalizada)
EEAA (catalizador(catalizadorEEAA (catalizador(catalizador
e)
uncatalizado
es.
(O.Q.L.Murcia
as las experieerorden,res
d)(O.Q.L.Murcia
denrespecto
A],seobtien
r)r)r)r)
ProdProdProdProd
108
orque
a1997)
enciasspecto
a1997)
oaun
euna
ductosuctosductosuctos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 109
6.5.En lareacciónentre lassustanciasXeYseapreciaquealgunosde loschoquesentre laspartículasdeXylasdeYnodanlugaraproductos.¿Cuáleslaafirmaciónmásadecuadaparaexplicarlo?a)Elsistemayahaalcanzadoelequilibrio.b)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaesmuybaja.c)LaspartículasdeXeYnocolisionanconladebidaorientación.d)El“complejoactivado”esmuyinestable.
(O.Q.L.Murcia1998)
Deacuerdoconlateoríadelascolisiones,paraquelaspartículasquecolisionandenlugaraunproducto,esnecesarioque lohaganconsuficienteenergíacinéticay laorientaciónadecuada.
Larespuestacorrectaeslac.
6.6.Laecuacióndevelocidadparalareacción:
aA+bBProductosvienedadaporlaexpresiónv=k[A][B]2.Portanto,sepuedeafirmarque:a)a=1yb=2.b)Lareacciónesdeorden2.c)Lavelocidadde lareacción sehacecuatrovecesmayoralduplicar laconcentracióndeB,manteniendoconstanteladeA.d)Laconstantedevelocidad(k)esindependientedelasconcentracionesdelosreactivosydelatemperatura.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadparaestareacciónsonmol·L−1·s−1.
(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.LaRioja2011)
a)Falso.Loscoeficientesestequiométricosnotienenporquécoincidirconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.Solocoincidenenlasetapaselementales.
v=k[A]a[B]b
donde a y b son los órdenes parciales respecto a los reactivos A y B, y sus valoresnuméricosenestecasoson,a=1yb=2.
b)Falso.Elordentotaldelareacciónes(2+1)=3.
c)Verdadero.SiduplicalaconcentracióndeBlavelocidaddelareacciónes:
v'=k A [2B]2 4k A [B]2
Relacionandoambasvelocidades:
v'v=4k A [B]2
4 A [B]2=4
d) Falso. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius, la constante de velocidad dependeexclusivamentedelvalordelatemperatura.
k k exp ‐ERT
yquiendependedelasconcentracionesdelosreactivoseslavelocidaddelareacción.
e)Falso.Lasunidadesdelaconstantedevelocidadson:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 110
k=v
A [Bylasunidadesson
mol·L ·smol·L 3 =mol
2·L ·s
Larespuestacorrectaeslac.
6.7.Enunareacciónquímica,lapresenciadeuncatalizadoralteraomodificala:a)Entalpíadelareacción.b)Energíadeactivación.c)Concentracióninicialdelosreactivos.d)Entropíadelproceso.
(O.Q.L.Murcia1998)
Como se observa en la gráfica, el catalizador disminuye la energía de activación de lareacción.
Larespuestacorrectaeslab.
6.8.Lasumade losexponentesalosqueseelevantodaslasconcentracionesdelassustanciasqueparticipanenlaecuacióndevelocidaddeunareacciónquímicasedenomina:a)Velocidaddelareacción.b)Mecanismodelareacción.c)Ordendelareacción.d)Secuenciadereacción.
(O.Q.L.Murcia1999)
Enunareacciónquetranscurreenunaetapaelemental,comoporejemplo:
aA+bBProductos
loscoeficientesestequiométricoscoincidenconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.
Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:
r=k[A]a[B]b
dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).
Larespuestacorrectaeslac.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 111
6.9.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Laconstantedevelocidaddeunareaccióndeprimerordensepuedeexpresarenmol·dm−3·s−1.b)Lavelocidaddeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendecualquierreacciónessiempreunnúmeroenteroymayorquecero.d)Ningunadelasanterioresescierta.
(O.Q.L.Murcia1999)
a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeprimerordenes:
r=k[A]
Laconstantedevelocidades:
k=rAylasunidadesson
mol·L ·smol·L
=
b) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
c) Falso. Desde el punto experimental el orden de una reacción puede tener cualquiervalor.
Larespuestacorrectaeslad.
6.10.Unadisoluciónacuosadeiodoreaccionaconunadisoluciónacuosadepropanona,puestaenexcesoyenpresenciadelasuficienteconcentracióndeunácido,deacuerdoalaecuación:
−CO− (aq)+ (aq) −CO− (aq)+HI(aq)
Lagráficadelafigurarepresentalaconcentracióndeiodoquepermaneceenladisolución,sinreaccionar,a lo largodel tiempo.Segúnella,yen lascondicionesde laexperiencia,sepuededecirquelavelocidaddelareacciónes:a)Directamenteproporcionala[I2].b)Inversamenteproporcionala[I2].c)Directamenteproporcionala[I2][CH3‐CO‐CH3].d)Independientede[I2].
(O.Q.L.Murcia1999)
Comoseobservaenlafigura,[I ]:
I2 =[I2]0–kt
Lavelocidaddelareacciónsedefinecomo:
r=‐d I2dt
=‐d [I2]0–kt
dt=‐k
Larespuestacorrectaeslad.
tiempo
[I2]
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 112
6.11.Cuando las sustanciasPyQ reaccionanpara formardeterminadosproductos,elordenglobaldelareacciónes3.¿Cuáldelassiguientesecuacionesdevelocidad,correspondientesalareacciónindicada,noseráposible?a)v=k[P]2[Q]b)v=k[P]0[Q]3c)v=k[P][Q]3d)v=k[P][Q]2[H+]0
(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Murcia2001)
Elordentotaldelareacciónesparacadaunodeloscasos:
a)orden=2+1=3
b)orden=0+3=3
c)orden=1+3=4
d)orden=1+2=3
Larespuestacorrectaeslac.
6.12.Paralareacción:
2NO(g)+ (g)2NOCl(g)laecuacióndevelocidadvienedadaporlaexpresión: v=k[NO]2[ ].SilasconcentracionesdeNOy aliniciodelareacciónsonambasde0,01mol· ,¿cuálserálavelocidaddelareaccióncuandolaconcentracióndeNOhayadisminuidohasta0,005mol· ?a)k(0,005)(0,0025)b)k(0,005)(0,005)c)k(0,005)2(0,0025)d)k(0,005)(0,0075)e)k(0,005)2(0,0075)
(O.Q.N.Murcia2000)
RelacionandoNOconCl :
0,005molNOdm3
1molCl2molNO
=0,0025molCl
dm3
Elvalorde[Cl ]cuando[NO]0,005mol·dm es:
Cl0,01molCl
dm3 0,0025molCl
dm3 =0,0075molCl
dm3
Sustituyendoenlaecuacióndevelocidad:
v=k 0,005 0,0075
Larespuestacorrectaeslae.
6.13.Cuandoseañadeaunsistemaquímicoenequilibriouncatalizadorpositivo:a)Disminuyeelcalordereacción,ΔH.b)SehacemásnegativoelvalordeΔGy,portanto,lareacciónesmásespontánea.c)Aumentaúnicamentelavelocidaddelareaccióndirecta.d)Aumentanporiguallasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversa.
(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2011)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 113
La adición de un catalizador no tieneningún efecto sobre la entalpía o laenergíalibredeGibbsdeunareacción.El catalizador actúa sobre la energíadeactivacióndelareacción.Talcomose observa en la figura, el catalizadordisminuye por igual las energías deactivación de las reacciones directa einversa.
Al disminuir la energía de activaciónlas reacciones transcurren en menostiempo por lo que aumenta lavelocidaddeambasreacciones.
Larespuestacorrectaeslad.
6.14.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a) Aumenta la velocidad de la reacción si ésta es endotérmica, pero disminuye si esexotérmica.b)Aumentalavelocidaddelareacción,tantosilareacciónesexotérmicacomoendotérmica.c)Disminuye la concentración de los reactivos y, a consecuencia de ello, la constante develocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelaspartículasy,conella,laenergíadeactivación.e)Disminuyelaenergíadeactivación.
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)
LavelocidaddeunareacciónAB,vienedadaporlaexpresión:
r=k[A]n
LarelaciónentrelaconstantedevelocidadkylatemperaturavienedadaporlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
a)Falso.Deacuerdocon laecuacióndeArrhenius, laconstantedevelocidad,k,aumentacon al aumentar la temperatura, indistintamente, que la reacción sea endotérmica oexotérmica.
b)Verdadero.Segúnsehavistoenlaopciónanterior.
c) Falso. No existe relación entre el aumento de temperatura y la disminución de laconcentracióndelosreactivos.
d‐e) Falso. Aunque al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de laspartículas, tanto la energía de activación, E , como el factor preexponencial o defrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacción.
Larespuestacorrectaeslab.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 114
6.15.Lavelocidaddeunareacciónquímicasedebeexpresaren:a)s· b) · c)mol·L−1· d) ·L· e)Lasunidadesdependendelordentotaldelareacción.f)Lasunidadesdependendelaenergíadeactivación.
(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2007)
Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:
r=‐d[A]dt
ylasunidadessonmol·L
s=mol· ·
Larespuestacorrectaeslac.
6.16.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareaccióndeformacióndeagua,apartirdehidrógenoyoxígeno,vienedadaporlaexpresión:
v=k[ ]2[ ]Lasunidadesdekdebenser:a) · · b) · ·sc) · · d)mol· ·
(O.Q.L.Murcia2000)
Despejandoelvalordelaconstantedelaecuacióndevelocidad:
k=r
[H2 O2ylasunidadesson
mol·dm ·smol·dm 3 =mol
2· ·
Larespuestacorrectaeslac.
6.17.EnunareacciónA+BC,conunaecuacióndevelocidad:v=k[A]½[B]
indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsa:a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidadnosemodifica.c)Elordendereacciónes1,5.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.
(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2003)(O.Q.L.Asturias2005)
a)Verdadero.Laecuacióndevelocidades:
v=k[A]½[B]
Laecuacióndevelocidadsi[B]=[B]/2y[A]semantieneconstantees:
v'=k[A]½[B]2
Relacionandoambasvelocidades:
v'v=k[A]½
[B]2
k[A]½[B]=12
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 115
AlreducirlaconcentracióndeBalamitad,lavelocidadsereducealamitad.
b)Falso.Laecuacióndevelocidades:
v=k[A]½[B]
Laecuacióndevelocidadsi[A]=[2A]y[B]=[2B]es:
v'=k[2A]½[2B]
Relacionandoambasvelocidades:
v'v=k[2A]½[2B]
k[A]½[B]=2√2
AlduplicarlasconcentracionesdeAyB,lavelocidadnosemantieneconstante.
c)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(0,5+1)=1,5.
d)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k A]a[B]bsuordendereacciónrespectoalreactivoAesa.Enestecasosetienequea=0,5.
Larespuestacorrectaeslab.
6.18.Elmecanismopropuestoapara ladescomposicióndelozonomedianteelóxidonítricoes:
1)NO+ +
2) + 2 +O
3) +ONO+ Sepuedeafirmarque:a)Laecuacióndevelocidadseráv=k[NO][ ].c)Elmecanismoesimposible.d)ElNOactúacomocatalizador.e)Laetapadeterminantedelavelocidadesla3.
(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2005)
a)Falso.Sindatoscinéticosnosepuededeterminarcuáleslaecuacióndevelocidad.
b)Falso.Elmecanismopropuestoescorrecto.
c) Verdadero. Sumando las ecuaciones dadas se obtiene la ecuación químicacorrespondientealareacciónglobales:
2O 3O
Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto,sinodeuncatalizador.
d)Falso.Sinconocerlasconstantesdevelocidadnosepuededeterminarcuáleslaetapadeterminante.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 116
6.19.Señalelaproposicióncorrecta:a)A25°Cy1atm laenergíacinéticamediade lasmoléculasdeH2esmayorque lade lasmoléculasde .b)Laenergíadeactivacióndeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendereacciónnopuedesercero.d) Un catalizador modifica el estado de equilibrio de una reacción aumentando elrendimientodelosproductos.e) Conociendo la constante de velocidad de una reacción a dos temperaturas, se puedecalcularlaentalpíadedichareacción.e)Lasumadelosexponentesalosqueseelevantodaslasconcentracionesdelassustanciasqueparticipanen laecuacióndevelocidaddeunareacción sedenominamecanismode lareacción.
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Valencia2011)
a) Falso. De acuerdo con la teoría cinético‐molecular deBoltzmann, como ambos gasesestánalamismatemperaturatienenlamismaenergíacinéticamedia:
Ek=32kTsiendoklaconstantedeBoltzmann
b)Verdadero.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:
k=k exp ‐ERT
laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencialodefrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.
Si se representa gráficamente ln k frente a 1/T se obtiene una recta cuya pendiente es‐E /Rycuyaordenadaenelorigeneslnk .
c)Falso.Sea,porejemplo,lareacción:
A+B+CProductos
cuyaecuacióndevelocidades:
r=k A]a B b C]c
enlaqueelordendeunareacciónesigualalasuma(a+b+c)quesípuedeser0.
Enunareacciónmássimple:
AProductos
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laecuacióndevelocidades:
r=k A a
silareacciónesdeordencero(a=0),secumpleque:
r=k
Enestecasolavelocidaddelareacciónpermanececonstantealolargodetodalareacción.
d)Falso.Uncatalizadornoactúasobreelestadodeequilibriodeunareacción,sumisiónesdisminuir laenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectae inversahaciendoqueseconsiga el equilibrio en menos tiempo, por tanto, no aumenta el rendimiento de losproductos.
e)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,conociendolasconstantesdevelocidadde una reacción a dos temperaturas, se puede obtener su energía de activación, no suentalpía.
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
f) Falso. Elmecanismo de una reacción es el conjunto de reacciones que hacen que losreactivossetransformenenproductos.
Larespuestacorrectaeslab.
(EnValencia2011sereemplazalaopciónaporlaf).
6.20. En una reacción química, en la que k es la constante cinética y K la constantetermodinámica,alaumentarlatemperatura,siempretienequeocurrirque:a)AumentankyK.b)DisminuyenkyK.c)EnalgunasreaccionesKaumentayenotrasdisminuye,peroksiempreaumenta.d)Enalgunasreaccioneskaumentayenotrasdisminuye,peroKsiempreaumenta.e)Laenergíadeactivaciónaumenta.
(O.Q.N.Barcelona2001)
a‐b‐d) Falso. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.
c) Verdadero. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.
e)Falso.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:
k=k exp ‐ERT
laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencialodefrecuencia,E ,sonconstantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.
Si se representa gráficamente ln k frente a 1/T se obtiene una recta cuya pendiente es‐E /RycuyaordenadaenelorigeneslnE .
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 118
Larespuestacorrectaeslac.
6.21.Paralasiguientereacción:
4HBr(g)+ (g)2 (g)+2 (g)a)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadnodependendelaecuacióndevelocidad.b)Elorden totalde reacciónpuedepronosticarseapartirde laecuaciónestequiométricaanterior.c)LavelocidaddeformacióndeaguaeslamitaddelavelocidaddedesaparicióndeHBr.d)LavelocidaddeformacióndeaguaesigualalavelocidaddedesaparicióndeHBr.e)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .f)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .g)Lavelocidaddereacciónesmuyelevadayaquesetratadeunareacciónenfasegaseosa.
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.N.Sevilla2010)
a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaestareacciónes:
r=k[HBr]a[O2]b
Laconstantedevelocidad,k,es:
k=r
[HBr]a[O2]b
Teniendo en cuenta que las unidades de la velocidad son, mol·L ·s y las de lasconcentracionesdelosreactivos,mol·L ,lasunidadesdekson:
k=mol·L ·s
mol·L mol·L=mol ·L ·s
Comoseobserva, lasunidadesdekdependende los valoresdea y b, quea suvez sonespecíficosdecadareacción.
b) Falso. El orden total de la reacción no se obtiene a partir de la estequiometría de lareacción,seobtienedelaecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:
r=k[HBr [O2]b
Elordentotaldelareacciónesigualalasuma(a+b).
c) Verdadero. Las velocidades de desaparición del HBr y de formación del H2O son,respectivamente:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 119
rHBr=‐14d[HBr]dt
rH2O=12d[H2O]dt
Relacionandoambasvelocidadesseobservaque:
rHBrrH2O
=12
d)Falso.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.
e)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo:
rHBr=‐14d[HBr]dt
Lasunidadessonmol·L ·s .
f)Verdadero.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.
g) Falso. El que la velocidad de una reacción sea elevada depende cual sea el ordenmagnitud de la constante de velocidad, no depende del estado de agregación de lasespeciesreaccionantes.
Larespuestacorrectaeslac.
(EnSevilla2010cambianlaspropuestascpordyeporf).
6.22.Lavelocidaddeunareacciónsecuadruplicacuandolaconcentracióndeunreactivoseduplica.¿Cuáleselordendereacciónrespectodeestereactivo?a)1b)2c)3d)4
(O.Q.L.Murcia2001)
Suponiendolareacción:
AP
Laecuacióndevelocidades:
r=k[A]n
Siseduplicalaconcentración:
r'=k[2A]n
Relacionandoambasvelocidades:
r'r=k[2A]n
k[A]n=42n=4n=2
Setratadeunareaccióndesegundoorden.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 120
6.23¿CuáldelassiguientesgráficaspodríallevarrotuladoenelejeX:tiempo,yenelejeY:masadereactante,enunareacciónde1erorden?
a) b) c) d)
(O.Q.L.Murcia2001)
La ecuación que la relaciona la cantidad de reactante con el tiempo en una reacción deprimerordenes:
A=A0·e
Se tratadeunaecuaciónexponencial cuya representacióngráfica se correspondecon lafiguraa.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.24.Laenergíadeactivacióndeunareacciónquímicapuededisminuirse:a)Aumentandolatemperaturaalaquetienelugarlareacción.b)Aumentandolaconcentracióndeunoodetodoslosreactivos.c)Introduciendouncatalizadorenelsistemaenreacción.d)Comprimiendoelsistemaenreacción.
(O.Q.L.Murcia2001)
Tal como se observa en la figura, la adición de un catalizador disminuye por igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.
Larespuestacorrectaeslac.
6.25.Lateoríadeloschoquesparalasreaccionesquímicasestableceque:a)Encadachoquemoleculartienelugarunareacciónquímica.b)Soloseproducenchoquesenergéticos.c)Lasvelocidadesdereacciónsondelordendelasvelocidadesmoleculares.d)Lavelocidadesdirectamenteproporcionalalnúmerodechoquesporsegundo.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
La teoría de los choques dice que solo los choques que tengan la suficiente energía yorientaciónfavorabledanlugaralaformacióndeproductos.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 121
Larespuestacorrectaeslab.
6.26.Lateoríadeloschoquesexpresaalgunasveceslavelocidaddereacción(v)delaformasiguiente: v=pZexp(‐ /RT)siendoZlafrecuenciadeloschoques,laexponenciallaprobabilidaddequelaenergíadeunchoqueseaigualomayorque yelfactorestéricopproporcionaunaexplicaciónde:a)Loschoquesmoleculares.b)Loschoquesconenergíainsuficiente.c)Loschoquesconenergíasuficiente.d)Loschoquesconorientaciónfavorable.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
El factor estéricop indicaque solo los choques conorientación favorabledan lugar a laformacióndeproductos.Porejemplo,enlareacción:
N O(g)+NO(g)N (g)+NO (g)
Loschoquesconorientaciónfavorableson:
Loschoquesconorientacióndesfavorableson:
Larespuestacorrectaeslad.
6.27.Lavelocidaddeunadeterminada reacciónaumentaenun factordecincocuando latemperaturaasciendedesde5°Chasta27°C.¿Cuáleslaenergíadeactivacióndelareacción?a)6,10kJ· ·b)18,9kJ· ·c)50,7kJ· ·d)157kJ· ·e)15,7kJ· ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Oviedo2002)
Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,5/1.
La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
Sustituyendo:
ln5=EA
8,314·10 3
1273+5
1
273+27EA=50,7kJ·
Larespuestacorrectaeslac.
NN NN NNOO
OONN NN OO NN OO NN NNNN NN NN
OO
OONN
OO
OONN NN OONN NN OONN NN OO NN OONN OONN OO
NN NN OO NNOO NN NN OO NNOONN NN OONN NN OONN NN OO NNOO NNOO NN NN OONN NN OO NNOO NNOO
NN NN OONNOO NN NN OONNOONN NN OONN NN OONNOO NNOO NN NN OONN NN OONNOO NNOO
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 122
6.28.¿Cuáldelassiguientesafirmacionessobrecatalizadoresesincorrecta?a)Loscatalizadoressongeneralmenteespecíficos.b)Loscatalizadoresnoafectanalequilibrio.c)Paraconseguirunaumentoapreciabledelavelocidaddereacciónhayqueañadirmuchocatalizador.d)Haymuchassustanciasquepuedenenvenenarloscatalizadores.
(O.Q.L.Murcia2002)
a)Verdadero.Loscatalizadoressonespecíficosdecadareacción.Porejemplo, lasíntesisde NH está catalizada por Fe O ; el níquel Raney cataliza la hidrogenación de aceitesvegetales;platinoypaladioseusancomocatalizadoresenladestruccióndecompuestosorgánicos volátiles (COV) en las incineradoras y las enzimas son biocatalizadores quecatalizanreaccionesenlosorganismosvivos.
b)Verdadero.Loscatalizadoresnoafectanalequilibrioyaquedisminuyenpor igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.
c)Falso.Loscatalizadoresactúanenpequeñascantidadesyserecuperaníntegrosalfinaldelareacción.
d)Verdadero.Porejemplo,enobtencióndeNH ,lapurezadelN yH gaseososinfluyenenelenvenenamientodelcatalizadorFe O y lapresenciadesilicio, fósforo,arsénico,uotrosmetalespesadosenlascorrientesdedesechodeCOVproducenelenvenenamientodelcatalizadordeplatino.
Larespuestacorrectaeslac.
6.29. En una reacción que se desarrolla en varias etapas, ¿cuál es la etapa que limita lavelocidaddelareacción?a)Laprimera.b)Laúltima.c)Lamásrápida.d)Lamáslenta.
(O.Q.L.Murcia2002)
Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.
Larespuestacorrectaeslad.
6.30.Enunareacciónenlaqueintervienendosreactivos,lavelocidaddereacciónsehizoeldoblecuandolaconcentracióndeunodelosreactivossehizoeldobleyelotrosemantuvoconstante.Enotraexperienciasimilar,lavelocidaddereacciónsemultiplicóporunfactorde9cuandolaconcentracióndelsegundodelosreactivossetriplicó,manteniendoconstantelaconcentracióndelprimero.¿Cuáleselordendelareacción?a)23c)5d)6
(O.Q.L.Murcia2002)
Suponiendolareacción:
aA+bBP
Laecuacióndevelocidades:
r1=r=k[A]a[B]b
Proble
Sise
Sise
Relac
Elor
Lare
6.31.a)Veb)Enc)End) Enreacc
a)Fa
al auveloc
Eldia
b)Ve
emasyCuestio
duplicalac
r2=2r=k
triplicalaco
r3=9r=k
cionandolas
r2r1=k[2A
k[A]
r3r1=k[A]a
k[A]
dentotalde
espuestacor
Enunareacelocidaddernergíadeactnergíadeactnergía de ación.
also.Deacue
k k exp
umentar lacidaddelar
r=k[A]a
agramaener
erdadero.C
onesdelasOlim
oncentració
[2A]a[B]b
oncentració
[A]a[3B]b
svelocidade
A]a[B]b
]a[B]b=2
a[3B]b
]a[B]b=9
elareacción
rrectaeslab
cciónquímicreacciónnostivacióndeltivacióndelaactivación de
erdoconlae
p ‐ERT
temperaturreacciónind
rgéticocorr
Comoseobs
mpiadasdeQu
óndeA:
óndeB:
es:
nes(a+b)=
b.
caendotérmseveafectadareaccióninareacciónine la reacció
ecuaciónde
ra aumentaistintament
respondiente
ervaenlafi
uímica.Volume
2a=2
3b=9
=(2+1)=3.
icasecumpdaporlatemnversaesmenversaesmaón directa a
Arrhenius:
la constantequelarea
eaunareac
igura,E
en2.(S.Menar
a=1
b=2
.
lequela:mperatura.enorqueladayorqueladaumenta cua
te de velocacciónseaex
cciónendoté
>E
rgues&F.Latre
delareacciódelareaccióantomás en
cidad y porxotérmicao
érmicaes:
.
e)
óndirecta.óndirecta.ndotérmica
(O.Q.L.Murcia
r consiguienendotérmic
123
es la
a2002)
nte, laca.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 124
c)Falso.Comoseobservaenlafigura,E >E .
d)Falso.Comoseobservaenlafigura,Δ H=E E .
Larespuestacorrectaeslab.
6.32.Entodareacciónquímicasecumpleque:a)Lavelocidaddereacciónsueledisminuirconeltranscursodeltiempo,alirdisminuyendolaconcentracióndelodelosreactivos.b)Laconstantedevelocidadsueledisminuirconeltranscursodeltiempo,alirdisminuyendolaconcentracióndelodelosreactivos.c) El orden de reacción depende tanto del número de reactivos como de los coeficientesestequiométricosdeestos.d)Lavariacióndeentalpíaasociadaaunareaccióndeorden2essuperioralavariacióndeentalpíaasociadaaunareaccióndeorden1.
(O.Q.L.Murcia2002)
a)Verdadero. La velocidad de una reacción se definecomo:
r=‐d[A]dt
Al disminuir la concentración del reactivo con eltranscursodeltiempo,lavelocidadsehacemenor.Siserepresentagráficamenteseobtiene:
b)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
laconstantedevelocidaddeunareacciónsolodependedelatemperatura.
c)Falso.Solocoincidenenunareacciónquetranscurraenunaetapaelemental,comoporejemplo:
aA+bBProductos
solo entonces, los coeficientes estequiométricos coinciden con los órdenes de reacciónrespectodecadaunodelosreactivos.
Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:
r=k[A]a[B]b
dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).
d) Falso. No existe ninguna relación entre el orden de una reacción y su variación deentalpía.
Larespuestacorrectaeslaa.
[A]
t
[A]
t
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 125
6.33.Enlareaccióndecombustióndelcarbón,éstedebecalentarsepreviamente,¿porqué?a)Lareaccióndecombustiónesendotérmica.b)Elnúmerodemoléculasquepuedensobrepasarlabarreradeactivaciónesmayor.c)Lareaccióndecombustiónesexotérmica.d)Lareacciónatemperaturaambientenoesespontánea.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
Enlareaccióndecombustión,conelcalentamientopreviodelasmoléculasdeoxígenoyde los átomosde carbono se consiguequemáspartículas consigan la suficiente energíaparasuperarlaenergíadeactivacióndelprocesoquelasconviertaendióxidodecarbono.
Larespuestacorrectaeslab.
6.34.Paraunadeterminadareacciónquímicaseproponeelsiguientemecanismo:
A+BC+D
3D2E
2E+B3A+Falavistadelmismo,sepuedeasegurarque:a)AyBsonreactivos,FeselúnicoproductoyC,DyEsonespeciesintermedias.b)DyEsocatalizadores,AyBsonreactivosyFeselúnicoproducto.c)Beselúnicoreactivo,AesuncatalizadorylosproductossonCyF.d)BeselúnicoreactivoylosproductossonA,C,EyF.
(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Murcia2006)
Reescribiendo las ecuacionesquímicasdelprocesoy sumándolas seobtiene la ecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobal:
3A+3B3C+3D
3D2E
2E+B3A+F
Laecuaciónglobales:
4B3C+F
Delasreaccionesparcialesydelareacciónglobal,sededuceque:
Besunreactivo,
CyFsonproductos,
DyEsonproductosintermediosy
Aesuncatalizador.
Larespuestacorrectaeslac.
6.35. En una reacción cuya ΔH = 15 kJ tiene una energía de activación de 70 kJ. Si seintroduce un catalizador la energía de activación baja a 40 kJ. ¿Cuánto vale ΔH para lareaccióncatalizada?a)‐15kJb)15kJc)45kJd)‐45kJ
(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2005)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 126
Como se observa en la figura, laadicióndeuncatalizadordisminuyepor igual las energías de activaciónde las reacciones directa e inversa.Delafigurasededuceque:
Δ H=E E .
Si las energías de activación deambas reacciones descienden lomismo, la entalpía de la reacciónpermanececonstante.
Larespuestacorrectaeslab.
6.36.Enunareaccióndeprimerordendeltipo:
AProductostiene una vidamedia ( ½) de 55,0min a 25°C y 6min a 100°C. ¿Cuál es la energía deactivaciónparaestareacción?a)‐25,8kJ· b)‐38,8kJ· c)347kJ· d)25,8kJ· e)38,8kJ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Tarazona2003)
Laecuaciónquerelacionalaconstantedevelocidadylavidamediaparaunareaccióndeprimerordenes:
ln2=k·t½
Lasconstantesdevelocidada25°Cy100°Cson,respectivamente:
k25°C=ln255,0
min 1 k100°C=ln26,0
min 1
La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
Sustituyendo:
ln
ln26,0ln255,0
=EA
8,314·10 3
125+273
1
100+273EA=27,3kJ·
No coincide con ninguno de los valores propuestos y el que más se aproxima es 25,8kJ·mol .
Larespuestacorrectaeslad.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
Proble
6.37.a)Deb)Dec)Ded)Aue)Es
Eldia
a) Fareactloqu
Resp
b)VelosreΔH.
c)Fasiem
d)Fa
laenespec
e) Vedirec
Lasr
emasyCuestio
Paraunadeebeserigualebetenerunebeserigualumentarácomenorquel
agramaener
also. La enetivosseconvueΔH<0.
pectoalvalo
erdadero.Leactivossec
also.Comospremenorq
E
also.Talcom
k k exp
nergíadeactcíficasdeca
erdadero.ctaessiemp
E
respuestasc
onesdelasOlim
eterminadalydelmismovalorpositialadelproonlatemperalaenergíad
rgéticodelp
ergía de actviertanenp
rabsoluto,s
Laenergíadconviertane
seobservaequelaenerg
<E
mosemuestr
p ‐ERT
tivación,E ,adareacción
Como se obremenorqu
<E
orrectasson
mpiadasdeQu
reacción,ΔHosignoqueΔvo,independcesoinversoatura,indepeactivación
procesoexo
tivación repproductos,p
síquesería
deactivaciónenproducto
enlagráficagíadeactiva
raenlaecua
,yelfactornynodepen
bserva en luelaenergía
nbye.
uímica.Volume
H=‐100J·ΔH.dientementeocambiadadpendientemendelproceso
térmicoes:
presenta elportantoEA
posibleque
nrepresentos,portanto
a, laenergíaacióndelare
acióndeArr
preexponenndendelate
la gráfica, laadeactivac
en2.(S.Menar
.Suene
edelvalordedesigno.entedelvalooinverso.
máximo de>0yéstee
ambasener
taelmáximoEA>0suv
adeactivacieaccióninve
rhenius:
ncialodefremperatura.
a energía dióndelarea
rgues&F.Latre
rgíadeactiv
eΔH.
rdeΔH.
(O
energía reqsunproceso
rgíasfueran
odeenergíaalornodepe
ióndelareersa:
recuencia,k
de activaciónaccióninver
e)
vación:
O.Q.N.Tarazona
querido paroexotérmic
nidénticas.
arequeridoendedelval
accióndirec
,sonconst
n de la rearsa:
127
a2003)
ra loscopor
oparalorde
ctaes
tantes
acción
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 128
6.38.La lechefrescasecortaaproximadamenteen4ha28°Cperotarda48hsiestáenelfrigoríficoa5°C.¿Cuáleslaenergíadeactivaciónparaquesecortelaleche?a)32,6kJb)‐32,6kJc)9,04kJd)75,2kJe)‐75,2kJ
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Tarazona2003)
La constantedevelocidadesproporcional a la velocidadde reacción, y ésta a suvez esinversamenteproporcionalaltiempo,portanto,larelaciónentreconstantesdevelocidadeslarelacióninversaentrelostiempos,(1/4)/(1/48)=12.
La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
Sustituyendo:
ln12=EA
8,314·10 3
15+273
1
28+273EA=75,2kJ·mol
–1
Larespuestacorrectaeslad.
6.39.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:
A(g)+B(g)C(g)vienedadaporlaexpresiónv=k[A][B].Endosexperienciasdistintas,IyII,sehanutilizadolosmismosmolesdegasesreaccionantes,peroenIelvolumenocupadoporelloseraeldoblequeenII.¿CuálserálarelaciónentrelasvelocidadesdeformacióndeCenunayotraexperiencia?a)vI=vIIb)vI=2vIIc)4vI=vIId)2vI=vII
(O.Q.L.Murcia2003)
LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIes:
vI=k[A][B]=knA2VnB2V
LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIIes:
vII=k[A][B]=knAVnBV
Relacionandolasvelocidades:
vIvII=knA2V
nB2V
knAV
nBV=14seobtiene vI=vII
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 129
6.40.Lapropanonareaccionaconeliodoendisoluciónácidasegúnlaecuaciónquímica:
CO (l)+ (l) CO (l)+HI(g)
Losdatosobtenidosalestudiarlareacciónvienendadosenlasiguientetabla:[propanona],M [ ],M [ ],M Velocidadrelativa0,01 0,01 0,01 10,02 0,01 0,01 20,02 0,02 0,01 20,02 0,01 0,02 4
¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[ CO ][ b)v=k[ CO 2c)v=k[ CO ][ ][ ]d)v=k[ CO ][ ]
(O.Q.L.Murcia2003)
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
v=k[CH3COCH3]a[I2]
b[H+]c
Sustituyendoparacadaexperimento:
v1=k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=1
v2=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=2
v3=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c=2
v4=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c=4
Relacionandolasvelocidadesseobtienenlosórdenesdereacciónrespectoacadareactivo.
v2v1=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c
k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=212a=2a=1
v4v2=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c
k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=422c=2c=1
v3v2=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c
k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=222b=1b=0
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
v=k CH3COCH3 [I2]
Larespuestacorrectaeslac.
6.41.SielordendeunareacciónrespectoalcomponenteAescero,esoquieredecirque:a)LavelocidaddereacciónesindependientedelaconcentracióndeA.b)Lavelocidaddereacciónesindependientedelatemperatura.c)Lavelocidaddereacciónnopuededeterminarseexperimentalmente.d)Lareacciónnoesapreciable
(O.Q.L.CastillayLeón2003)
LaecuacióndevelocidaddeunareaccióndeordencerorespectodelcomponenteAes:
H
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 130
r=k[A =k
La velocidad de la reacción no depende de [A] y solo depende de k, es decir, según laecuacióndeArrhenius,solodependedelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.42.Laecuacióndevelocidaddelareacción:
AProductos esv=k[A].Indicarcuáldelassiguientesafirmacionesnoescorrecta:a)Siseañadeuncatalizadorpositivoalmediodondeseproduce lareacción,sinvariar latemperatura,laconstantedevelocidad(k)nopuedeaumentar.b)Lavelocidaddereacciónylaconstantedevelocidadpuedenseriguales.c) La constante de velocidad no se ve afectada por las concentraciones de A y de losproductos.d)Laconstantedevelocidadseveafectadaporlatemperatura.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
LaecuacióndeArrheniusrelacionalaconstantedevelocidadconlaenergíadeactivaciónylatemperatura:
k k exp ‐ERT
a) Falso. Si se añade un catalizador disminuye la energía activación de la reacción.DeacuerdoconlaecuacióndeArrheniussilaenergíadeactivacióndisminuye,laconstantekaumenta.
b)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndevelocidad,si[A]=1M,secumplequev=k.
c) Verdadero. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius la constante de velocidad solodependedelvalordelaenergíadeactivaciónydelatemperatura.
d)Verdadero.De acuerdo con la ecuacióndeArrhenius si la temperaturade la reacciónaumenta,laconstantekaumenta.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.43. ¿Cuáles serán las unidades para la constante de velocidad (k) de una reacción desegundoorden,cuyaecuacióncinéticaesvreacción=k[A ,si laconcentraciónseexpresaenmol· yeltiempoenminutos(min)?a)mol· · b) c) ·L· d) · ·min
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:
v=k[A
Laconstantedevelocidades:
k=v
[Aylasunidadesson
mol·L ·min(mol·L
= ·L·
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 131
(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996).
6.44.El de laatmósferaprotegea la tierrade laradiaciónultravioleta,quepodríaserpeligrosa,absorbiéndolayemitiendodenuevolaenergíaaunaλdiferente.Sehapropuestoelsiguientemecanismopara ladestruccióndel debidoalNOprocedentede losgasesdecombustióndeltransportesupersónico:
NO+ +
+ONO+ EnesteesquemaelNOes:a)Unproductodelareaccióntotal.b)Uninhibidor.c)Unreactivodelareaccióntotal.d)Uncatalizador.e)Ningunodelosanteriores.
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.Cádiz2008)
Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:
O +O2O
Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto.
Nosetratadeuninhibidor,yaquesinestasustancialareacciónglobalnoseproduce,sinembargo, la presencia de esta sustancia favorece la reacción la reacción dedescomposicióndelO ,portanto,elNOsecomportacomouncatalizador.
Larespuestacorrectaeslad.
6.45.Lasíntesisdelamoníaco:
(g)+3 (g)2 (g) ΔH<0requiereuncatalizadorparaaumentarlavelocidaddelareacciónporque:a)Rebajalaenergíadeactivacióndelareaccióndirectaperonodelainversa.b)Disminuyelaenergíalibredelprocesoylohacemásespontáneoy,portanto,másrápido.c)Seconsiguequelareacciónseamásexotérmica.d)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.L.Murcia2004)
a)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióntantodelareaccióndirectacomoladelareaccióninversa.
b)Falso.LaadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaenergíalibredeGibbsdelareacción.Además,elhechodequeunprocesoseaespontáneonoquieredecirquesearápido.
c)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióntantodelareaccióndirectacomoladelareaccióninversaporloquenotieneningúnefectosobrelaentalpíadelareacción.
Comoseobservaenlafigura:
Δ H=E E
d)Verdadero.Yaquelastrespropuestasanterioressonfalsas.
Proble
Lare
6.46.a)Lab)Lac)Lad)La
Deac
al auveloc
Lare
6.47.secolobsera)Seb)Sec)Lad)La
En ereacc
Lare
emasyCuestio
espuestacor
Enunareacavelocidaddeavelocidaddevelocidaddeavelocidadde
cuerdoconl
k k exp
umentar lacidaddelar
r=k[A]n
espuestacor
Eshabituallocaoroenprvarcomoesdebetenercpuedeconclvelocidaddeaenergíadea
el caso de uciónaument
espuestacor
onesdelasOlim
rrectaeslad
cciónespontáereacciónauereaccióndiereacciónnoereacciónes
laecuación
p ‐ERT
temperaturreacción.
rrectaeslaa
encontrarapolvofinamespontáneamecuidadoconlluirquelaoxereacciónauactivaciónen
utilizar reactaalaument
rrectaeslac
mpiadasdeQu
d.
ánea:umentaalsuisminuyealsocambiaalssdemasiado
deArrheniu
ra aumenta
a.
nuestroalreentedivididoenteseprodulasjoyasporxidacióndeloumentaconlnlaoxidación
ctivos cuyotarlasuperf
c.
uímica.Volume
ubirlatempesubirlatempsubirlatempaltaparapo
us:
la constan
ededorjoyasoenunaatmuceunallamrsiprodujeraoroesunprolasuperficiendeloroest
estado deficieespecíf
en2.(S.Menar
eratura.peratura.peratura.odermedirla
te de veloc
sfabricadasmósferadeoma.Portanto:anquemadurocesoendotérdecontactotremendame
agregaciónficadelosm
rgues&F.Latre
.
cidad y por
conoro.Sinxígenopuro:ras.rmico.entrereactiventealta.
n es sólido,mismos.
e)
(O.Q.L.Murcia
r consiguien
embargo,cuosepuedelle
vos.
(O.Q.L.Murcia
la velocida
132
a2004)
nte, la
uandoegara
a2004)
ad de
Proble
6.48.sabiea)Lab)Lac)Noactivad)Nin
Eldia
Como
Lare
6.49.
¿Cóma)Mab)Iguc)Mad)No
Teniede cotenga
Lacoenergpreexpartí
emasyCuestio
Dadaunareendoquelareaenergíadeaaenergíadeao se tiene inación.ngunadelas
agramaener
oseobserva
E
espuestacor
Paralassig
+Cl+Br
moserálafraayorparalaualparaamayorparalaoesposibled
endoencueolisiones efamayorcon
r=k[reac
onstantedegía que debxponencial,ículassepro
k k exp
onesdelasOlim
eacciónquímeaccióndirecactivacióndeactivacióndenformación p
santeriores.
rgéticocorr
aenlafigura
>E
rrectaeslab
guientesreac
HCl+
HBr+accióndecolasegundarembasreaccionprimerareadeducirloco
entaqueamfectivas (manstantedeve
tivos]
velocidaddben superak0, que es
oduzcacone
p ‐ERT
mpiadasdeQu
micaquesepctaesendotéeambasseráelainversaspara afirma
respondiente
a:
b.
cciones,seha ΔH ΔH
lisionesefecacción.nes.acción.nestosdato
mbasreaccioayor velocidelocidad:
depende lar los reactitá relacionaenergíasufic
uímica.Volume
puedeproduérmica,sepuálamisma.serámenorqar nada resp
eaunareac
andetermin
H=‐4kJ
H=63kJctivasa270°
os.
onessonaladad de reac
energíadeivos para cado con lacienteyorie
en2.(S.Menar
ucirtantodeuedeafirmar
queladirectapecto a la re
cciónendoté
nadoestosda
Ea=17kJ
Ea=75kJ°C?
amismatemcción) corre
activación,convertirseprobabilidaentaciónade
rgues&F.Latre
formadirecrque:
a.elación entre
érmicaes:
atosa270°C
J
J
(
mperatura,lsponderá a
Ea,que inden productad de queecuada:
e)
ctacomoinv
re sus energí
(O.Q.L.Murcia
C:
(O.Q.L.Asturias
lamayorfraa la reacción
dica labarretos, y del fel choque
133
ersay
ías de
a2004)
s2004)
acciónn que
eradefactorentre
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 134
aunque se dispone de datos de energía de activación, se desconoce el valor del factorpreexponencialynosedisponededatosexperimentalesquepermitancalcularlo.
Larespuestacorrectaeslad.
6.50.Señalelaproposicióncorrecta:a) Las unidades de velocidad de una reacción dependen del orden parcial del reactivorespectodelqueseexpresalavelocidad.b)Lasunidadesdevelocidaddeunareaccióndependendelordentotaldereacción.c)EnlaecuacióndeArrhenius:k=A·e /RT,Aeselfactordefrecuenciaytienelasmismasunidadesdelaconstantedevelocidad.d)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadenunareaccióndeorden2son .
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Asturias2008)
a‐b)Falso.Lasunidadesdelavelocidad,pordefinición,sonmol·L ·s ,nodependennidelordenparcialnitotaldelareacción.
c)Verdadero.Eltérminoe /RTcarecedeunidadesportratarsedeunaexponencial.
d)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:
v=k[A]2
Laconstantedevelocidades:
k vA 2 ylasunidadesson
mol L smol L 2 mol L s
Larespuestacorrectaeslac.
6.51¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Sepuedeacelerarunareacciónaumentandolatemperatura.b)Uncatalizadorpuedeacelerarunareacción.c) En catálisis heterogénea el catalizador está en una fase de lamateria igual que losreactivosyproductos.d)Lasenzimaspresentaactividadcatalítica.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
a)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidadk:
r=k[reactivos]
Laconstantedevelocidaddependedelatemperatura:
k k exp ‐ERT
Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.
b)Verdadero.Generalmente, loscatalizadoresaumentan lavelocidaddeunareacciónaldisminuirsuenergíadeactivación.
c)Falso. En la catálisis heterogénea el catalizador tiene diferente estado de agregaciónquelasespeciesreaccionantes.
d)Verdadero.Lasenzimassonbiocatalizadores.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 135
6.52.Lareacción:
A+BC+DesdesegundoordenenAydeordenceroenB,yelvalordekes0,012 · .¿Cuáleslavelocidaddeestareaccióncuando[A]=0,125My[B]=0,435M?a)5,0·10 M· b)3,4·10 M· c)1,3M· d)1,9·10 M· e)1,5·10 M·
(O.Q.N.Luarca2005)
Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:
r=k[A
Sustituyendo:
r=0,012 0,125 =1,9·10 M·
Larespuestacorrectaeslad.
6.53.Enunareaccióndesegundoordensepuedeafirmar:A)Lasumadelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.B)Almenosunodelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.C)Lavidamedianoesconstante.D)Lavidamediaesconstante.E)Laconstantekpuedeexpresarseen · o · .
a)AyDb)ByDc)A,CyEd)AyCe)ByC
(O.Q.N.Luarca2005)
A) Verdadero. La ecuación de velocidad correspondiente a una reacción de segundoordenes:
r=k[A][B] otambién r=k[A
Lasumadelosexponentesdelamismaes(1+1)=(2+0)=2.
B)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:
r=k[A][B] otambién r=k[A
Comoseobserva,enelprimercasoambosexponentesson1.
C)Verdadero.Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:
1[A]
1
[A0]=k·t
Lavidamedia,t½,sedefinecomoeltiempoquetardalasustanciainicialenreducirsealamitad:
[A]=[A0]2
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 136
Sustituyendoenlaecuacióndevelocidad:
2[A0]
1[A0]
=k·t½seobtienet½=1
k[A0]
Comoseobserva,t½noesconstanteyaquedependede[A0].
D)Falso.Talcomosehademostradoenelapartadoanterior.
E)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:
r=k[A
Laconstantedevelocidades:
k=v
[A]2ylasunidadesson
mol·L ·minmol·L
=M ·min
Estasunidadesnocoincidenconlaspropuestas.
Larespuestacorrectaeslad.
6.54.ParalareacciónAProductos,seobtienelossiguientesdatos:[A]=1,512mol· t=0min[A]=1,490mol· t=1,0min[A]=1,469mol· t=2,0min
¿Cuáleslavelocidadinicialdelareacciónenesteexperimento?a)0,40mol· · ·b)0,022mol· · ·c)0,089mol· · ·d)9,8·10 mol· · ·e)0,011mol· · ·
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Madrid2011)
Lavelocidadinicialsecalculamediantelaexpresión:
r=‐Δ[A]Δt
Seobtienenlossiguientesvaloresparalavelocidadinicial:
r=‐1,490–1,512 mol·L
1,0–0,0 min=0,022mol·L ·min
r=‐1,469–1,512 mol·L
2,0–0,0 min=0,0215mol·L ·min
r=‐1,469–1,490 mol·L
2,0–1,0 min=0,021mol·L ·min
r=0,022mol· ·
Larespuestacorrectaeslab.
Proble
6.55L
¿Cuála)‐25b)25c)Med)Má
Eldia
Como
Lare
6.56.desdeordena)45b)75c)60d)Pa
Lavimitad
Laec
Susti
emasyCuestio
Lareacción:
A+2Blseráelvalo5kJ5kJenosde25kJásde25kJ
agramaener
oseobserva
E
espuestacor
Unareaccióe el inicio dn?5minutos5minutos0minutosaracalcularl
damedia,t½d:
[A]=[A0]2
cuacióndev
ln[A][A0]
=‐k
ituyendoen
lnA0 /2A0
=
onesdelasOlim
:
C+2Dordelaener
J
rgéticocorr
aenlafigura
>Δ H
rrectaeslad
ónABde la reacció
lotenemosq
½,sedefine
velocidadint
k·t
laecuación
=‐k t½
mpiadasdeQu
tirgíadeactiva
respondiente
a:
d.
B,transcurreón hasta qu
queconocerl
comoeltie
tegradapara
:
k=lnt
uímica.Volume
ieneΔH=+2ación?
eaunareac
eal50%enue transcurr
laconstante
empoqueta
aunareacci
n2t½
=0,69330mi
en2.(S.Menar
25kJ
cciónendoté
30minutosre el 75%, s
edereacción
ardalasusta
ióndeprime
3n=2,31·10
rgues&F.Latre
érmicaes:
s.¿Cuántotiuponiendo q
n.
anciainicial
erordenes:
min
e)
(O.Q.L.Murcia
iempodebeque es de p
(O.Q.L.Murcia
enreducirs
137
a2005)
pasarprimer
a2005)
seala
Proble
Cuanempl
Lare
6.57.
Sonca)iyb)Soc)Nind)iy
i) Vefigurrepredebeconv
ii)Vefácilprod
iii)Fqueprod
Lare
6.58.velocsea0a)v=b)v=c)v=d)v=
Laec
Susti
Losv
emasyCuestio
ndo la reaccleadoes:
ln0,25[A0[A0]
espuestacor
Delassiguii)Laenergii)Lasreaciii)Lasrea
correctas:iiiloingunaii
erdadero. Ca, la enesenta la bn superarertirseenp
erdadero. Squelosreacuctos.
also.Si,E
los reactivuctos.
espuestacor
La velocidacidadcuando0,2Msilaco=3k=0,5k=2k=8k
cuacióndev
v=k[A [
ituyendopar
8k=k 2
valoresde[A
0,2molC21
onesdelasOlim
ción ha tra
0]=‐2,31·10
rrectaeslac
entesafirmagíadeactivaccionesconpaccionescon
Como se obnergía debarrera der los reacroductos.
Si,E
ctivossetra
esavos se tran
rrectaeslad
ad inicial do[A]=2Myncentración
velocidadde
[B
ralosvalore
4
A]y[B]cuan
2molA1molC
=0,
mpiadasdeQu
nscurrido a
0 ·t
c.
aciones:cióneslampequeñaenealtaenergía
bserva en lactivaciónenergía dctivos par
esbaja,ensformenen
alta,esdifícinsformen en
d.
de la reaccióy[B]=4M.¿inicialdeca
elareacción
esdados:
3=a+
ndo[C]=0,2
4molA
uímica.Volume
al 75%, se
t=6
ínimaenergergíadeactiadeactivaci
landera
esn
iln
ón 2 A + B¿Cuálserálaadaunodel
es:
+2b
2Mson,res
[A]=
en2.(S.Menar
tiene que [
60min
gíaparaqueivacióntieneióntienenlu
B C esavelocidadclosreactivos
a=b=1
pectivamen
= 10,4 M
rgues&F.Latre
[A] = 0,25·
reaccionenenlugarfáciugarfácilmen
(O.Q.L.Casti
ocho vecescuandolacoera1M?
(
te:
M=0,6M
e)
[A]0 y el ti
lasmoléculailmente.nte.
tilla‐LaMancha
s la constanoncentración
(O.Q.L.Asturias
138
empo
as.
a2005)
nte dendeC
s2005)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 139
0,2molC1molB1molC
=0,2molB[B]= 10,2 M=0,8M
Lavelocidadenestascondicioneses:
v=k 0,6 0,8 =0,48k
Nocoincideningunarespuestaylaquemásseaproximaeslab.
6.59.Lavidamediadeunareaccióndesegundoordenesde25scuando laconcentracióninicialdereactivoes0,5M.¿Cuáleslaconstantedevelocidaddeestareacción?a)3,22L b)8,00·10 c)8,00·10 L · d)2,77·10 e)2,77·10 L
(O.Q.N.Vigo2006)
Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:
1[A]
1[A0]
=k·t
Lavidamedia,t½,sedefinecomoeltiempoquetardalasustanciainicialenreducirsealamitad:
[A]=[A0]2
Sustituyendoenlaecuación:
2[A0]
1[A0]
=k·t½k=1
t½[A0]
Sustituyendolosdatosdados:
k=1
25·0,5=8,00·10 L· ·
Larespuestacorrectaeslac.
6.60.Lareacción:
2 (g)2 (g)+ (g)
obedecealaleydevelocidad:Δ[ ]/Δt=6,21·10 [ ].Silaconcentracióninicialdees0,5M,¿cuántotiempotardaráendisminuirhastael30%delacantidadinicial?
a)5430sb)5647sc)1939sd)3877se)4354s
(O.Q.N.Vigo2006)
Se trata de una reacción de primer orden y la ecuación de velocidad integrada para lamismaes:
ln[N O ][N O
=‐k·t
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 140
Eltiempoquedebetranscurrirparaque[N O ]=0,3[N O ]0
ln0,3·0,50,5
=‐6,21·10 tt=1939s
Larespuestacorrectaeslac.
6.61.Hacemuchotiempoquesequemalamaderaparacalentarse.Sinembargo,sisequieredisponer de este calor, el paso previo es encender el fuego. Esto es debido a que atemperaturaambiente:a)Lasmoléculasnopuedensuperarlaenergíadeactivación.b)Lareacciónnoesespontánea.c)Lareacciónesespontánea.d)Lamaderautilizadanoestáseca.
(O.Q.L.Murcia2006)
Suponiendoquelamaderaescelulosa,atemperaturaambiente,lasmoléculasdecelulosay de oxígeno no tienen la suficiente energía para superar la energía de activación delprocesoquelasconviertaendióxidodecarbonoyagua.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.62.Unavezencendidoelfuego,lamaderasequemahastaqueseagota.Estodebeindicarque:a)ElvalordeΔGpasadepositivoanegativounaveziniciadoelproceso.b)Alaumentarlatemperaturacambialavelocidaddereacción.c)Alserunareacciónexotérmicacambialaenergíadeactivación.d)Lamaderaesdepinoresinero.
(O.Q.L.Murcia2006)
En la reacción de combustión de lamadera se desprende calor, se trata de un procesoexotérmico.Estecaloraumentalatemperaturadelprocesopor loquedeacuerdoconlaecuacióndeArrheniusaumentalaconstantedevelocidaddelareacción:
k k exp ‐ERT
yporconsiguiente,lavelocidaddelareacción.
r=k[A
Larespuestacorrectaeslab.
6.63.Muchosdelosmodernospegamentosdeacciónrápidaygranfortalezasebasanenlareacción de polimerización del cianoacrilato. En esta reacción el vapor de agua de laatmósferaactúacomocatalizador.Portanto:a)EnausenciadeaguaΔGdelareacciónespositivo.b)Cuandoseproduzcalareacciónsevaaconsumiragua.c)Laenergíadeactivacióndelprocesocambiaconlahumedaddelambiente.d)Elprocesodeenvasadodelpegamentosehaderealizarenunaatmósferaseca.e)Todaslasrespuestassoncorrectas.
(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)
Sielvapordeaguaactúacomocatalizadordelareacciónylapresenciadeuncatalizadordisminuye la energía de activación de una reacción, al cambiar la humedad ambientecambialaenergíadeactivacióndelproceso.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 141
6.64.SilareacciónA+BCesexotérmicaysuecuacióndevelocidades:v=k[A]2[B]
puededecirseque:a)Lareacciónesdeorden3.b)SiseaumentalaconcentracióndeAlavelocidadsemultiplicapor2.c)Siseaumentalatemperaturalavelocidadnovaría.d)Siseañadeuncatalizadorpositivolavelocidadnovaría.
(O.Q.L.Murcia2006)
a)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(2+1)=3.
b) Falso. Si se aumenta el valor de [A] sí que es cierto que aumenta la velocidad de lareacción,peroelfactordeaumentotambiéndependedelvalorde[B].
c)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedevelocidaddelareacciónytambiénlavelocidaddelareacción.
d)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióndelareacción.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.65.Cuandosedicequeunareacciónesexplosiva,sepuedeafirmarque:a)Conesonosetieneinformaciónnidesucinéticanidesuentalpía.b)Esrápidaperonosabenadadesuentalpía.c)Esexotérmicaperonosesabenadadesucinética.d)Esrápidayexotérmica.
(O.Q.L.Murcia2006)
Unareacciónexplosivasecaracterizaporque:
Sedesprendeunagrancantidaddecalor,portanto,setratadeunprocesoexotérmico.
Estecalorsedesprendeenmuypoco tiempo, loque implicaque lareacciónse llevaacaboaunaelevadavelocidad.
Larespuestacorrectaeslad.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 142
6.66.Paralasiguientereacción2A+BProductos.Determinalaleydevelocidaddereacción,apartirdelossiguientesdatos:
[A],M [B],M Velocidadinicial,M·
0,10 0,10 2,0·10
0,20 0,10 8,0·10
0,30 0,10 1,8·10
0,20 0,20 8,0·10
0,30 0,30 1,8·10 ¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[A]b)v=k[A]2c)v=k[B]d)v=k[A][B]
(O.Q.L.Madrid2006)
Laecuacióndevelocidades:
r=k[A]a[B]b
Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos1y2:
8·10–
2·10–=k(0,2)a(0,1)b
k(0,1)a(0,1)b2a=22a=2
Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos2y4:
8·10–
8·10–=k(0,2)a(0,2)b
k(0,2)a(0,1)b2b=1b=0
Laleydevelocidaddelareacciónes,v=k[A]2.
Larespuestacorrectaeslab.
6.67.Enunareaccióndeprimerorden,despuésdeunperiododetiempodetresveceslavidamedia,lafraccióndereactivoinicialquequedasinreaccionares:a)1/12b)1/6c)1/16d)1/8
(O.Q.L.Madrid2006)
Enunareaccióndeprimerordenlaecuacióndevelocidadintegradaes:
lnAA0=‐kt
y larelaciónexistenteentre laconstantedevelocidady lavidamediavienedadapor laecuación:
k=ln2t½
Sustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 143
lnAA0=‐
ln2t½
3t½ AA0=18
Larespuestacorrectaeslad.
6.68.Indicacuáldelossiguientesenunciadoseserróneo:a)Lavelocidaddereacciónindicalavariaciónquesufrelaconcentracióndelassustanciaspresentes(reactivooproducto)porunidaddetiempo.b)Lavelocidaddereacciónnoesconstanteydisminuyeamedidaquelareacciónavanza.c)Lavelocidaddereaccióndeunreactivoodeunproductoessiempreunvalorpositivo.d)Lavelocidadconlaqueunreactivodesapareceessiempreigualalavelocidadconlaqueseformanlosproductos.
(O.Q.L.Asturias2006)
a)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:
r=1 d[A]dt
siendoνelcoeficienteestequiométricodelasustanciaA.
b)Verdadero.Aldisminuir laconcentracióndelreactivoconel transcursodel tiempo, lavelocidadsehacemenor.Siserepresentagráficamenteseobtiene:
c)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:
r=1 d[A]dt
siendoelcoeficienteestequiométricoν,<0paraunreactivoy>0paraunproducto.
d) Falso. La velocidad de desaparición de un reactivo solo se iguala a la velocidad deformacióndeunproductocuandosealcanzaelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslad.
6.69.Muchasreacciones,aparentementesencillas,transcurrenenrealidadatravésdevariasetapas.Estohaceque lavelocidadglobalestéfuertemente influenciadapor lavelocidaddeaquéllas.Sepuededecirquelavelocidaddelprocesoglobal:a)Eslasumadelasvelocidadesdelasetapas.b)Dependefundamentalmentedelaetapamáslenta.c)Dependefundamentalmentedelaetapamásrápida.
(O.Q.L.LaRioja2006)
Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.
Larespuestacorrectaeslab.
(SimilaralapropuestaenMurcia2002).
[A]
t
[A]
t
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 144
6.70.Laconstantedevelocidaddeunareacciónquímica:a)Puedeexpresarseen·mol· · b)Puedeexpresarseen·mol· ·sc)Susunidadesdependendelordenglobaldelareacción
(O.Q.L.LaRioja2006)
Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeundeterminadoordennes:
r=k[A]n
Laconstantedevelocidades:
k rA n lasunidadesdekson
mol L smol L n mol L s
Larespuestacorrectaeslac.
6.71.Lareacción2AB+Cesdeorden2enA.Lavelocidadde lareaccióncuando[A]=0,2Mes2·10 mol· · .¿Cuáleslaconstantedevelocidad?a)1,5·10 ·L· b)5·10 mol· · c)5·10 ·L· d)5·10 ·L· e)10 ·L·
(O.Q.N.Córdoba2007)
Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes
r=k[A
Laconstantedevelocidades:
k=r
[A=2·10 mol·L ·min
0,2mol·L=5·10 ·L·
Larespuestacorrectaeslac.
6.72.Elsmogfotoquímicoconsiste,entreotrosprocesos,enlageneraciónderadicalesOHatravésdelasecuenciadereacciones(contodoslosreactivosyproductosenfasegaseosa)
2NO+ 2 (muylentoaconcentracionesatmosféricas)
+hνNO+O(plenaluzsolar)
O+ 2OH(muyrápida)a)Laterceraetapaeslaetapadeterminantedelavelocidad(e.d.v.).b)El esuncatalizador.c)ElradicalOesuninhibidor.d)Laprimeraetapaeslae.d.v.e)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.N.Córdoba2007)
Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:
NO+O +H ONO +OH
a)Falso.La etapadeterminantede lavelocidades lamás lenta.Paraestemecanismo laetapamáslentaeslaprimera.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 145
b)Falso.ElNO noesuncatalizadoryaqueesunproducto.Enlasegundaetapasoloseconsumelamitaddelqueseproduceenlaprimera.
c)Falso.Todolocontrariocatalizalatercerareacciónquetranscurremuyrápida.
d)Verdadero.Laetapadeterminantedelavelocidadeslamáslenta.Paraestemecanismolaetapamáslentaeslaprimera.
Larespuestacorrectaeslad.
6.73.Sisedeseamodificarlaconstantedevelocidaddeunareacción,sepuederecurrira:a)Modificarlaconcentracióndelosproductosyreactivos.b)Introduciruncatalizador.c)Variarelvolumendelrecipientedelareacción.d)Reducirlapresiónatemperaturaconstante.
(O.Q.L.Murcia2007)
a)Falso.Sisemodificaelvalorde[A]yde[P]síqueesciertoquesemodificalavelocidaddelareacción,peronosemodificalaconstantedevelocidad.
b) Verdadero. La adición de un catalizador disminuye la energía de activación de lareacciónperomodificalaconstantedevelocidad.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
alcambiarlaenergíadeactivacióndelareacción,cambialaconstantedevelocidaddelamisma.
c‐d)Falso.Sisevaríaelvolumendelrecipienteo lapresiónenel interiordelmismo,semodifica el valor de [A] y de [P], quemodifican la velocidad de la reacción, pero no semodificalaconstantedevelocidad.
Larespuestacorrectaeslab.
6.74.Lareaccióndedescomposicióndelaguaoxigenadaeslasiguiente:
(aq) (l)+½ (g)ylaecuacióndevelocidad:
v=k[ ]
Sabiendoquek=7,30·10 ,calculaeltiemponecesarioparaladesaparicióndel60%delaguaoxigenadaapartirdeunaconcentracióninicialde0,5Mes:a)545sb)304sc)20,9mind)11,7min
(O.Q.L.Madrid2007)
Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:
ln[H2O2][H2O2]0
=‐kt
Sustituyendo:
Proble
Lare
6.75.manifa)Disb)Disc)Cond)No
Eldia
La adismde adireccantiprese
Lare
6.76.losrea)Lab)Lac)Lad)Se
Segúenergreaccmayodeunla quenerg
Lare
emasyCuestio
ln0,4·0,50,5
espuestacor
Enunareacifiesta:sminuyendosminuyendonduciendoaoafectandoa
agramaener
adición deminuye poractivación dctae inversaidades deentesenele
espuestacor
Sienunareeactivos,separeacciónabareacciónesreacciónesnecesitaun
n se obsegético corciónen laqorenergíaqnareacciónue producegía.
espuestacor
onesdelasOlim
=‐7,30·10
rrectaeslac
cciónquímic
elvalordelaelvalordelaunamayorcalasconcent
rgéticocorr
e un cataligual las ende las reacaynoafectlas sust
equilibrio.
rrectaeslad
eacciónRpuedeafirmabsorbeenergsexotérmicasespontáneacatalizador
erva en errespondienue losprodquelosreactendotérmicuna absorc
rrectaeslaa
mpiadasdeQu
t
c.
aqueestáen
aenergíadeaenergíadecantidaddeptracionesdep
respondiente
lizadornergíasccionestaa lastancias
d.
P,sesabarque:gía.a.a.rparaquese
el diagramnte a unductostienentivossetratca,aquellaención neta d
a.
RReRRe
uímica.Volume
t=125
nequilibrio,
activacióndactivacióndproductos.productosy
eaunareac
bequelaene
everifiquela
manantande
EEEE
ReactivoseactivosReactivoseactivos
en2.(S.Menar
55s1min60s
=
laadicióna
delareaccióndelareacción
reactivos.
ccióncataliz
ergíadelosp
areacción.
Coordenada dCoordenada dCoordenada dCoordenada d
EEAA (no ca(no caEEAA (no ca(no ca
EEEE
rgues&F.Latre
=20,9min
alprocesode
ndirecta.ninversa.
(O.Q.L.
adaes:
productoses
de reaccide reaccióónnde reaccide reaccióónn
atalizada)atalizada)atalizada)atalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)
e)
euncataliza
CastillayLeón
smayorque
(O.Q.L.Madrid
))))
ProdProduProdProdu
146
dorse
n2007)
elade
d2007)
uctosuctosuctosuctos
Proble
6.77.
ypar
¿Cuála)47b)68c)25,d)40Datos
Conl
deaq
Lare
6.78.a)Sub)Suc)Susd)Su
Deac
elvalE , stempdifer
emasyCuestio
Lainformac
ralareacció
+ lserálaene7,3kcal8,7kcal5,3kcal0,7kcals. (kcal
losdatospro
quísededuc
Δ H=E
espuestacor
Sidosreacciusconstantessconstantessconstantessconstantes
cuerdoconl
k k exp
lordeconstsino que dperatura. Poentevalord
onesdelasOlim
cióncinética
+ncatalizada
ergíadeactiv
l· ): 2
oporcionado
ceque:
E
rrectaeslac
ionestienensdevelocidadsdevelocidaddevelocidadsdevelocidad
laecuación
p ‐ERT
tantedevelodepende tamor tanto, audek tendrá
mpiadasdeQu
aparalarea
es EAa:
es EAvaciónpara
6=‐20,2;
ossepuede
c.
lamismaendpuedenserdseránsiempdseránsiempdseránigual
deArrheniu
ocidad,k,dembién delnque dos rándiferente
uímica.Volume
acción:
EA=58kcal
EA=10,7kcallareacción
2 4=12,5
dibujarels
E
ergíadeactirdistintasincpredistintaspreiguales.lessilatemp
us:
ependenosfactor de freacciones tvalordeka
en2.(S.Menar
lnocatalizad
5
siguientedia
=58k
ivación:clusoalamissindependien
peraturaesla
olodelvalofrecuencia,tengan el maunadeterm
rgues&F.Latre
da?
agramaener
kcal–32,7k
smatemperantementede
amisma.(
rdelaenergk , para u
mismo valorminadatemp
e)
(O.Q.L.Madrid
rgético:
kcal=25,3k
atura.latemperat
(O.Q.L.LaRioja
gíadeactivauna determde E , si tperatura.
147
d2007)
kcal
tura.
a2007)
ación,minadatienen
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 148
Larespuestacorrectaeslaa.
6.79.Laconstantedevelocidaddelareacción:
2 (g)4 (g)+ (g) es3·10 .Paraestareacciónpuedeafirmarseque:a)Lavelocidaddelareacciónesdirectamenteproporcionalalcuadradodelaconcentraciónde .b)Eltiemponecesarioparaquelaconcentracióninicialde sereduzcaalamitadvale231s.c)El tiemponecesarioparaque laconcentración inicialde sereduzcaa lamitadesmayorcuantomayoresdichaconcentracióninicial.d)Lareacciónesdeordenunorespectoal .e)Elordenglobaldelareacciónessiete.
(O.Q.N.Castellón2008)
Si la constante de velocidad tiene unidades de s quiere decir que se trata de unareaccióndeorden1.
k=r
[N2O5]
mol·L ·smol·L
=s
a‐d‐e)Falso.Se tratadeunareaccióndeorden1y lapropuestaseríacorrectaparaunareaccióndeorden2.
b)Verdadero.Silaconstantedevelocidadtieneunidadesdes–1quieredecirquesetratadeunareaccióndeorden1.
Enunareaccióndeorden1,t½seobtienemediantelaexpresión:
t½=ln 2k=
ln 2
3·10 s=231s
c)Falso.Enelcasodeunareaccióndeorden1eltiempoquetardaenreducirsealamitadlaconcentracióndeunreactivoesindependientedelaconcentracióninicialdelmismo.
t½=ln 2k
Sin embargo, sería correcto para una reacción de orden 2 en la que el valor de t½ seobtienemediantelaexpresión:
t½=1
k[A0]
Larespuestacorrectaeslab.
6.80.¿Cuáleselefectodeuncatalizadorsobreunareacciónenequilibrio?a)Aumentarelrendimientodelareacción.b)LograrquelavariacióndelaenergíalibredeGibbs(ΔG)sehaganegativa.c)Ninguno,porqueafectaporigualalareacciónydirectaquealainversa.d)Permitequelasreaccionesendotérmicastranscurranatemperaturaambiente.
(O.Q.L.Murcia2008)
LaadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaentalpíaolaenergíalibredeGibbsdeunareacción.Elcatalizadoractúasobre laenergíadeactivaciónde lareacción.Tal como se observa en la figura, el catalizador disminuye por igual las energías deactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 149
Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.Aplicadoalequilibrioquímico,éstenoseveafectadoporlapresenciadelcatalizador, loqueocurreesqueelequilibriosealcanzaantes.
Larespuestacorrectaeslac.
6.81.ParalareacciónA(g)+B(g)C(g)lavelocidadvienedadapor:v=k[A][B]
Si se reducea lamitad el volumenocupadopor losgases reaccionantes, ¿cuánto variará lavelocidaddereacción?a)Seguirásiendolamisma.b)Sereduciráalamitad.c)Seharácuatrovecesmayor.d)Seduplicará.
(O.Q.L.Murcia2008)
Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:
r=k A B =knAVnBV
Sielvolumensereducealamitad,laecuacióndevelocidades:
r'=k A B =knAV/2
nBV/2
=4knAVnBV
Larelaciónentreambasvelocidadeses:
r'r=4knAV nBV
knAV nBV
=4
Elfactordeaumentodevelocidades4.
Larespuestacorrectaeslac.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 150
6.82.DeunareacciónquímicaentreAyBsehanobtenidolossiguientesdatos:
[A]inicialM[B]inicialMvinicialM· Experiencia1 0,10 0,20 32Experiencia2 0,10 0,10 8Experiencia3 0,30 0,10 24
Sededucequelaecuacióndevelocidadesa)v=k[A][B]2b)v=k[B]2c)v=k[A][B]d)v=k[A]3[B]2
(O.Q.L.Murcia2008)
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
v=k[A]a[B]b
Sustituyendoparacadaexperimento:
v1=k(0,10)a(0,20)b=32
v2=k(0,10)a(0,10)b=8
v3=k(0,30)a(0,10)b=24
Relacionandolasvelocidadesseobtienenlosórdenesdereacciónrespectoacadareactivo.
v1v2=k(0,10)a(0,20)b
k(0,10)a(0,10)b=3282b=22b=2
v3v2=k(0,30)a(0,10)b
k(0,10)a(0,10)b=2483a=3a=1
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
v=k[A][B]2
Larespuestacorrectaeslaa.
6.83.¿Puededarseelcasodedosreaccionesquímicas,unaexotérmicayotraendotérmica,conlamismaenergíadeactivación?a)No,lasreaccionesexotérmicassecaracterizanporposeerenergíasdeactivaciónpositivasyenlasendotérmicaséstasiempreesnegativa.b)Sí,siemprequeunareacciónsealareaccióninversadelaotra.c)Sí,porqueelcarácterexo‐oendotérmicodeunareacciónesindependientedesuenergíadeactivación.d)Sí,siemprequesetratedereaccionescatalizadasendisolución.
(O.Q.L.Murcia2008)
Comoseobservaeneldiagramadeentalpíasambasreaccionestienenlamismaenergíadeactivacióndirectaydiferenteenergíadeactivacióninversa.
La entalpía de la reacción se obtiene a partir de la diferencia entre ambas energías deactivación,directaeinversa.
Δ H=E E
Proble
Lare
6.84.
Lavea)Esb)Esc)Esd)Es
Lave
a‐d)F
b)FaCO e
c)VedelH
Lare
6.85.calorsepua)12b)15c)59d)10
emasyCuestio
espuestacor
Paralasigu
2elocidaddedsigualalaveseldobledelatercerapstresvecesm
elocidadder
r=‐12d[CH
Falso.Larel
12r
also.Larelaes:
12r
erdadero.LH Oes:
12r
espuestacor
Paraunarerdereacciónuededescarta25kJ50kJ9kJ02kJ
onesdelasOlim
rrectaeslac
uientereacci
+6 desapariciónelocidaddelavelocidadpartedelavemayorquela
reacciónes:
H CH OH]dt
=
laciónentre
=16r
aciónentre l
=14r
Larelacióne
=16r
rrectaeslac
eacciónendon(ΔH=100karconsegur
mpiadasdeQu
c.
ióndecomb
4 +ndeetanoldesapariciónddeformacióelocidaddefavelocidadd
=‐16d[O ]dt
=
elasvelocida
lasvelocida
entrelasvel
c.
otérmica,qukJ).Delossigridad?
uímica.Volume
ustión:
6
ndeoxígenoónde .formaciónddedesaparic
=14d[CO2]dt
=
adesdedesa
r
adesdedesa
r
ocidadesde
r
ueserealizaiguientesval
en2.(S.Menar
o.
de .cióndeoxíge
=16d[H2O]dt
apariciónde
=13r
apariciónde
=12r
edesaparició
=13r
aenunasolaloresparala
rgues&F.Latre
eno.
eletanolyd
eletanolyd
óndeletano
aetapa,sehaenergíade
(
e)
(O.Q.L.Madrid
deloxígenoe
de formació
olydeform
hadeterminaeactivación,
(O.Q.L.Baleares
151
d2008)
es:
óndel
mación
adoel¿cuál
s2008)
Proble
Segúelvalvalor
Lare
6.86.respesiguie
¿Cuála)Sob)Soc)Sold)El
Laec
1)Si
2)Si
3)Dek:
ysia
Lare
emasyCuestio
nseobservlordelaenerde59kJes
espuestacor
En lasiguieecto a la suentescambi1.Unaume2.Unaume3.Unaumelócualesdeoloel1yel2oloel3.loel1yel3.1,el2yel3
cuacióndev
r=k[A
aumenta[A
aumenta[B
eacuerdoco
k k exp
aumentaelv
espuestacor
onesdelasOlim
vaeneldiagergíadeactisabsurdo.
rrectaeslac
entereaccióustancia A, sios:entodelacoentodelacoentodelateeloscambios.
.3.
velocidades
A]elvalorde
B]elvalorde
onlaecuació
p ‐ERT
valordekta
rrectaeslac
mpiadasdeQu
gramaenergivacióndire
c.
ón.A+Bsiendo el or
oncentraciónoncentraciónmperatura.spropuestos
:
eraumenta
erpermane
óndeArrhen
mbiénaume
c.
uímica.Volume
géticocorresectadebeser
C+D,enrden global
ndeA.ndeB.
saumentará
.
ececonstant
nius,siaum
entaelvalor
en2.(S.Menar
spondientermayorque
laque la le2. El sistem
álavelocidad
te.
entalatemp
rder.
rgues&F.Latre
aunareacceelvalorde
eydevelocidma puede se
ddelareacc
(
peraturaaum
e)
ciónendotéreΔH,portan
dadesdeorer sometido
ción?
(O.Q.L.Asturias
mentaelval
152
rmica,nto,el
rden2a los
s2008)
lorde
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 153
6.87.Paralareacción:A+BC,laecuacióndevelocidades:v=k[A]½[B].¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)Elordentotaldelareacciónes1,5.c)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidaddereacciónnosemodifica.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.
(O.Q.L.Canarias2008)
a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidadysuponiendoque[A]=cte:
v1=k[A ½[B]
sisereducelaconcentracióndeBalamitad,lavelocidaddereacciónes:
v2=k[A ½ [B]2
relacionandoambasvelocidadessetieneque:
v1v2=2
Comoseobserva,lavelocidadsereducealamitad.
b)Verdadero.Elorden totaldeunareacciónes iguala lasumade losórdenesparcialesqueseindicanenlaecuación.Enestecaso,ordentotal=0,5+1=1,5.
c)Falso.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:
v1=k[A ½[B]
siseduplicanlasconcentracionesdeAyB,lavelocidaddereacciónes:
v2=k[2A ½[2B]
relacionandoambasvelocidadessetieneque:
v1v2=2 ,
Comoseobserva,lavelocidadsemodifica.
d)Verdadero.ElordendelareacciónconrespectoalreactivoAes0,5.
Larespuestacorrectaeslac.
6.88.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a)Aumentalavelocidadsilareacciónesendotérmica,perodisminuyesiesexotérmica.b)Aumentasiemprelavelocidaddereacción.c)Disminuyelaconcentracióndelosreactivosyporellodisminuyelaconstantedevelocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelasmoléculasyconellolaenergíadeactivación.
(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
a)Falso.Alaumentar latemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconello la velocidad de la reacción independientemente de que ésta sea exotérmica oendotérmica.
b)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 154
c)Falso.Laconcentracióndelosreactivosesindependientedelatemperaturaalaqueserealizalareacción.
d)Falso.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción,perolaenergíadeactivaciónesunparámetrocinéticodelamismaynodependedelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
6.89.Alañadiruncatalizadoraunareacción:a)Desplazaelequilibriohacialareaccióndirecta.b)LareacciónsehacemásespontáneaalhacersemásnegativoΔG.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversaaumentanporigual.d)Disminuyeelordentotaldelareacción.
(O.Q.L.LaRioja2008)
La adición de un catalizador notiene ningún efecto sobre laenergía libre de Gibbs de unareacción o sobre el orden dereacción de la misma. Elcatalizadoractúasobre laenergíadeactivacióndelareacción.
Tal como se observa en la figura,elcatalizadordisminuyeporiguallas energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.
Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.
Larespuestacorrectaeslac.
6.90.Lacombustióndelgaspropanotienelugarsegúnlaecuación:
+5 3 +4 Conestainformaciónpuedeasegurarseque:a)Elordentotaldelareaccióndirectaes6.b)Elordentotaldelareaccióninversaes7.c)Paraquemarunmoldepropanosenecesitan5molesde .d)Elordentotaldelareaccióndirectadependedelapresiónde .e)Losmolesde necesariosparaquemar1moldepropanodependendelmecanismodelareacción.
(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
a‐b) Falso. Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar el orden de unareacción.Laestequiometríade lareacciónsolocoincideconelordende lamismaen lasreaccioneselementales,aquellasquetranscurrenenunaúnicaetapa.
c)Verdadero.Laestequiometriadelareacciónindicaqueunmoldepropanoreaccionaconcincomolesdeoxígeno.
d)Falso.Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:
r=k C3H8 a O2 b
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 155
Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar los valores de a y b, losórdenesparcialesrespectoacadareactivo.
e)Falso.LosmolesdeO necesariosparalacombustióndelpropanovienendeterminadosporlaestequiometríadelareacción.
Larespuestacorrectaeslab.
(EnCastilla‐LaMancha2010sereemplazalapropuestadporlae).
6.91.Lareaccióndeoxidacióndelmonóxidodenitrógenoadióxidodenitrógeno:
2NO(g)+ (g)2 (g)a250°Cesdeordenparcial2respectoalmonóxidodenitrógenoyordenparcial1respectoaloxígeno y el valorde la constante cinética es k=6,5·10 · · .Por lo tanto,adicha temperatura, cuando las concentraciones inicialesde los reactivos son [NO]=0,100mol· y[ ]=0,210mol· ,lavelocidaddereacciónserá:a)13,7mol· · b)273 c)54,6mol· · d)6,8mol· ·
(O.Q.L.LaRioja2008)
Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:
r=k[NO]2[O2]
Sustituyendo
r= 6,5·10 mol ·L ·s 0,100mol·L 2 0,100mol·L =13,7mol· ·
Larespuestacorrectaeslaa.
6.92.Paraunareacciónquímica:a)Laecuacióndevelocidadv=k[A][B]2indicaquelasunidadesdelaconstantedecinéticasonL· · .b)Lasunidadesdelavelocidaddependendelordenlareacción.c)Laenergíadeactivaciónesindependientedelatemperaturaperovaríaconlapresenciadeuncatalizador.d)Lavelocidaddereacciónpuedeaumentarodisminuirdependiendodelsignodelaenergíadeactivación.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadsonsiempremol·L–1·s–1.
(O.Q.N.Ávila2009)
a)Falso.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:
k r
A B 2 mol L smol L 3 L mol s
b) Falso. La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia formada otransformadaporunidaddetiempo.Lasunidadesdelavelocidadsonmol·L ·s .
c)Verdadero.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius, laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencial, k , son los llamadosparámetros cinéticosde la reacciónque sonindependientesdelatemperatura.
k k exp ‐ERT
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 156
Sin embargo, la adición de un catalizador hace disminuir la energía de activación de lareacción,loquehaceaumentarlavelocidaddelamisma.
d)Falso.Comopuedeapreciarseenlaanteriorgráfica,laenergíadeactivaciónrepresentalabarreradeenergíaquedebenvencer losreactivosparaconvertirseenproductosyessiemprepositiva.
e) Falso. Tal como se ha demostrado en el apartado a) las unidades de la constante develocidaddependendelordentotaldelareacción.
Larespuestacorrectaeslac.
6.93.Sisehabladeuncatalizadorsepuedeafirmarquealadicionarloenunareacción:a)Modificalaentalpíadelareacción.b)Modificalaenergíalibredelproceso.c)Rebajalaenergíadeactivación.d)Modificaelestadodeequilibriodelareacción.
(O.Q.L.Murcia2009)
Eldiagramaenergéticocorrespondienteaunareaccióncatalizadaes:
a‐b)Falso.Elcatalizadornoafectaal valor de la entalpía ni de laenergíalibredelareacción.
c) Verdadero. El catalizadordisminuyelaenergíadeactivacióndelareacción.
d)Falso.Elcatalizadornoafectaalestado de equilibrio de lareacción.
Larespuestacorrectaeslac.
6.94.Elprocesodetransformacióndediamanteengrafitoesunprocesomuylento.Portanto:a)Coneltiempo,todoslosqueahorasondiamantestendráncolornegro.b)Estoaseguraqueelprocesonoesespontáneo.c)Estavelocidadnovaacambiaraunqueseaumentelatemperatura.d)Laenergíadeactivacióndelprocesohadesermuybaja.
(O.Q.L.Murcia2009)
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 157
Sielprocesoesmuylentoquieredecirquesuenergíadeactivaciónesmuyalta,porestemotivo,conelpasodeltiempo,muchotiempo,losdiamantesacabaránconvirtiéndoseengrafitodecolornegro.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.95.ParaelprocesoA+B+C2Dseconoceexperimentalmenteque laecuacióndevelocidadesv=k[A][B].Portanto,¿cuáldelassiguientesexpresionesescorrecta?a)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .b)ElordendereaccióndelasustanciaCescero.c)ElreactivoCnoseconsumeduranteelproceso.d)Lasunidadesdekson ·L· .
(O.Q.L.Madrid2009)
a)Verdadero.Lavelocidaddereacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo,ydeacuerdoconellosusunidadessonmol·L ·s .
b) Verdadero. Al aparecer el reactivo C en la ecuación de velocidad quiere decir que elordenparcialconrespectoalmismoescero.
c)Falso.Todoslosreactivosseconsumenduranteeltranscursodelareacción.
d)Verdadero.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:
k v
A B
mol L s 1
mol L 2 L mol s
Larespuestaincorrectaeslac.
6.96. En relación con el llamado “smog fotoquímico” indica cuál de las siguientesproposicionesesincorrecta:a)Sedebe,sobretodo,alosóxidosdenitrógenogeneradosporlosautomóviles.b)Estípicodelosdíasdeniebla.c)Contieneelozonotroposféricoqueesmuyirritante.d)Esunfenómenocaracterísticodelasgrandesciudadesoccidentales.
(O.Q.L.Madrid2009)
Laformacióndelsmogenlasgrandesciudadessedebealasreacciones:
NO (g)NO(g)+O(g)
O (g)+O(g)O (g)
Larespuestaincorrectaeslab.
6.97.Lavelocidaddeuna reaccióna75°Ces30vecesmás rápidaquea25°C. ¿Cuáles laenergíadeactivaciónparadichareacción?a)58,6kJ· ·b)25,5kJ· ·c)7,05kJ· ·d)1,51kJ· ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.LaRioja2009)
Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,30/1.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 158
La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
Sustituyendo:
ln30=EA
8,314·10 3
125+273
1
75+273EA=58,6kJ·
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenOviedo2002).
6.98.¿Cuálesdeestosfactoresafectanalvalordelaconstantecinéticadeunareacción?i)temperaturaii)concentracionesdereactivosiii)usodecatalizadores
a)Solamenteib)Solamenteiic)Solamenteieiiid)i,iieiii
(O.Q.L.LaRioja2009)
i)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k,yéstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
siendo,k =factorpreexponencialyE =energíadeactivación,losllamadosparámetroscinéticosdelareacción.
ii) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentacon lasconcentracionesde lasespeciesreaccionantesdeacuerdoconecuacióncinética:
r=k[reactivo
siendo,a=ordenparcialrespectoadichoreactivo.
iii)Falso.Elusodecatalizadoresmodificavelocidaddeunareacciónyaquehacedisminuirlaenergíadeactivacióndelamisma.
Larespuestacorrectaeslaa.
6.99. Los datos de las velocidades iniciales para la reacción, X+Y Z, se recogen acontinuación:
[X](M) 0,10 0,10 0,30[Y](M) 0,10 0,20 0,30Velocidad(M ) 0,020 0,080 0,540
¿Cuáleslaecuacióncinéticaparaestareacción?a)v=k[X]2b)v=k[Y]2c)v=k[X][Y]d)v=k[X][Y]2
(O.Q.L.LaRioja2009)
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 159
v=k[X]a[Y]b
Sustituyendoparacadaexperimento:
v1=k(0,10)a(0,10)b=0,020
v2=k(0,10)a(0,20)b=0,080
v3=k(0,30)a(0,30)b=0,540
Relacionandolasvelocidadesseobtienenlosórdenesdereacciónrespectoacadareactivo.
v2v1=k(0,10)a(0,20)b
k(0,10)a(0,10)b=0,0800,020
2b=22b=2
v3v1=k(0,30)a(0,30)b
k(0,10)a(0,10)b=0,5400,020
3a·3b=33sib=2a=1
Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:
v=k[X][Y]2
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenMadrid2006yMurcia2008).
6.100.Laecuaciónquímicay laecuacióncinéticade lareacciónen fasegasentreNOy son:
2NO(g)+2 (g) (g)+2 (g)
v=k[NO]2[ ]¿Cuálessonlasunidadesdeksieltiempoestáexpresadoensegundosylaconcentraciónenmolesporlitro?a)L·s· b) · · c)mol· · d) · ·
(O.Q.L.LaRioja2009)
Laecuacióndevelocidadcorrespondeaunareaccióndeorden3:
v=k[NO]2[H2]
Laconstantedevelocidades:
k v
NO 2 H2 ylasunidadesson
mol L smol L 3 L2
Larespuestacorrectaeslab.
6.101.EnunareaccióndeprimerordendeltipoAP,siel90%deAseconvierteenPen30min,¿cuáleseltiempodevidamedia?a)18,0minb)9,03minc)0,076mind)0,11mine)13,0min
(O.Q.N.Sevilla2010)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 160
Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:
ln[A][A0
=‐kt
Sustituyendo:
ln0,11=‐
ln 2t½
30t½=9,03min
Larespuestacorrectaeslab.
6.102.Yaquelareacción2A+BC,quetranscurreenunsolaetapa,esendotérmicayquesuecuacióndevelocidadesv=k[B]2:a)Setratadeunareaccióndeorden3.b)Alañadiruncatalizadorlareacciónsehacemenosendotérmicaysuvelocidadaumenta.c)LavelocidadconlaqueseformaCeslamismaconlaquedesapareceB.d)Encualquiermomentolavelocidadesconstantesilatemperaturanovaría.
(O.Q.L.Murcia2010)
a)Falso.Setratadeunareaccióndeorden2.
b) Falso. La adición de un catalizador hace disminuir la energía de activación de lareacción de las reacciones directa e inversa, lo que hace aumentar la velocidad de lamisma,sinparaellocambiarlaentalpíadelareacción.
c)Verdadero.ComosetratadeunareacciónelementalenlaqueloscoeficientesdeByC(νB=‐1yνC=+1),portantocomo:
rB=‐1νBd Bdt
rC=1νCd Cdt
secumplequerB=rC.
d) Falso. Si la temperatura no cambia, el valor de k se mantiene constante; pero lavelocidad de reacción también depende de [B], por ello para que la velocidad seaconstanteesprecisoque[B]=constante.
Larespuestacorrectaeslac.
6.103.Siparalareacción:
2 (g) (g) laenergíadeactivaciónvale13kJyΔH=‐57kJ:
a)Elvalordelaenergíadeactivaciónparaelprocesoinversovaldrá70kJ.b)Setratadeunareacciónendotérmica.c)Sepuedeasegurarquev=k[ ½.d)Siseañadeuncatalizadorlaenergíadeactivaciónnovariará.
(O.Q.L.Murcia2010)
a)Verdadero.Comoseobservaeneldiagramadeenergía, laentalpíade la reacciónseobtieneapartirdeladiferenciaentreambasenergíasdeactivación,directaeinversa:
Δ H=E E
Proble
Enes
b)Fa
c)Fa
d)Fa
Lare
6.104a)Aub)Disc)Esd)Au
a)Veestaa
siendcinét
Noob
b‐d)
c)Fa
Lare
6.105uncaa)Meb)Evc)Fad)Am
emasyCuestio
stecaso:
‐57kJ=13
also.Setrata
also.Nosedi
also.Segúns
espuestacor
4.Lavelocidumentaalsusminuyealsunparámetumentacuan
erdadero. Laumentaco
k k exp
do,k =factticosdelare
bstante,lav
Falso.Lave
also.Laprop
espuestacor
5.Enelprocatalizadorpaejorarlapurvitarreacciovorecerlosfmortiguarlo
onesdelasOlim
3kJ–E
adeunproc
isponededa
seobservae
rrectaeslac
daddeunareubirlatempesubirlatemptroquenosentomásnega
La velocidadnlatemper
p ‐ERT
torpreexpoeacción.
velocidadau
locidaddeu
puestaesabs
rrectaeslaa
cesodeHabeara:rezadelnesexplosivfactorescinéosefectosde
mpiadasdeQu
.
esoexotérm
atoscinético
eneldiagram
c.
eacción:eraturasiΔHperaturasiΔepuedemedativoseaelv
ddeuna reaturadeacu
nencialyE
umentainde
unareacción
surda.
a.
er‐Bosch,pa
producido.vas.éticosdelprolapresencia
uímica.Volume
E
micoyaque
osparapod
madeenerg
H>0.ΔS>0.dir.valordeΔG.
eaccióndepeuerdoconla
=energía
ependientem
nnodepend
aralasíntes
.
oceso.adeimpurez
en2.(S.Menar
.=70kJ
Δ H<0.
erdetermin
gías.
endede laaecuaciónd
deactivació
mentedecua
dedelosval
isde a
zasenlosga
rgues&F.Latre
J
narlaecuaci
constante deArrhenius
ón,losllam
alseaelvalo
oresdeΔSy
partirde
sesdeorige
e)
ióndeveloc
(O.Q.L.Murcia
de velocidad:
madosparám
ordeΔH.
yΔG.
y ,seem
en.(O.Q.L.Murcia
161
idad.
a2010)
d, k, y
metros
mplea
a2010)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 162
a‐d)Falso.Ambaspropuestascarecendesentido.
b)Falso.LareacciónentreN yH noesexplosiva.
c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadorhacedisminuir laenergíadeactivaciónde lareacción de las reacciones directa e inversa, lo que hace aumentar la velocidad de lamisma.
Larespuestacorrectaeslac.
6.106.Laecuacióndevelocidaddeciertareacciónesv=k[A]2[B].Portanto:a)Lavelocidadserá8vecesmayorsisedisminuyeelvolumenalamitad.b)Lasunidadesdeksonmol/L.c)kesindependientedelatemperatura.d)Lavelocidadesconstantemientrastranscurrelareacción.
(O.Q.L.Murcia2010)
a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:
v1=k[A]2[B]=k
[nA]2
V2nBV
sisereduceelvolumenalamitad,lavelocidaddereacciónes:
v2=k[A]2[B]=k
[nA]2
½VnB½V
relacionandoambasvelocidadessetieneque:
v2v1=8
b)Falso.Laconstantedevelocidades:
k=v
[A]2[B]ylasunidadesson
mol·L 1·s 1
mol·L 1 2=L·mol 1·s 1
c‐d)Falso.Lavelocidaddeuna reaccióndependede la constantedevelocidad,k, y estaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
siendo,k =factorpreexponencialyE =energíadeactivación,losllamadosparámetroscinéticosdelareacción.
Larespuestacorrectaeslaa.
(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996).
6.107.Silaecuacióncinéticaoleydevelocidadparaunareacciónquímicaesv=k[A]2[B].¿QuéleocurriráalavelocidaddelareacciónsiseduplicanlasconcentracionesdeAyB,enigualdaddecondiciones?a)Seduplicará.b)Seráochovecesmayor.c)Dependerádelvalordek.d)Serácuatrovecesmásgrande.
(O.Q.L.Madrid2010)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 163
Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:
v1=k[A]2[B]
siseduplicanlasconcentracionesdeambasespecies,lavelocidaddereacciónes:
v2=k[2A]2[2B]
relacionandoambasvelocidadessetieneque:
v2v1=8
Comoseobserva,lavelocidadsehaceochovecesmayor.
Larespuestacorrectaeslab.
(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996).
6.108.Paraestareacción:
+5 3 +4 ¿Cómoeslavelocidaddedesapariciónde enrelaciónconladeproducciónde ?a)Eslamismaquelavelocidaddeproducciónde .b)1/5lavelocidaddeproducciónde .c)3/5lavelocidaddeproducciónde .d)5/3lavelocidaddeproducciónde .
(O.Q.L.LaRioja2010)
Lavelocidaddereacciónes:
r=‐d[C H
dt=‐
15d[Odt
=13d[COdt
=14d[H2Odt
LarelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeO yproduccióndeCO es:
15r =
13r r =
3r
Larespuestacorrectaeslad.
6.109.Bajodeterminadascircunstancias,lareaccióndeCOcon paradar yNOtienelasiguienteecuacióncinética:
v=k[CO][ ]¿Cuálessonlasunidadesdelaconstantecinética?a)mol· · b) · · c)L· d) · ·
(O.Q.L.LaRioja2010)
Laconstantedevelocidades:
k=v
[CO][NO2]ylasunidadesson
mol·L ·minmol·L 2 =mol 1·L·
Larespuestacorrectaeslaa.
(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996yLaRioja2004).
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 164
6.110. De acuerdo con elgráfico adjunto, ¿cuál es lavelocidaddedesaparicióndelreactivoalos10s?a)0,025 · b)0,050 · c)0,40 · d)0,80 ·
(O.Q.L.LaRioja2010)
Lavelocidadinstantáneasedefinecomo:
v=‐dCdt=‐
ΔCΔt
Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos5y10s,seobtiene:
v=‐0,50‒0,65 M10‒5 s
=0,030·M·
Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos0y10s,seobtiene:
v=‐0,50‒0,83 M10‒0 s
=0,027·M·
Estevalortienemásincertidumbre,yaquelaconcentraciónparat=0sresultamásdifícildeleer.
Larespuestaquemásseaproximaeslaa.
6.111.Uncatalizadorhacequeunareaccióntranscurraaunamayorvelocidaddebidoaque:a)Proporcionaunamayortemperaturadereacción.b)Proporcionaunaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.c)Hacequelareacciónseamásexotérmica.d)Disminuyelaentropíadelareacción.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
Laadicióndeuncatalizadornotieneningún efecto sobre la temperatura,la entalpía ni la entropía de unareacción. El catalizador actúa sobrela energía de activación de lareacción.
Tal como se observa en la figura, elcatalizador disminuye por igual lasenergías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.
Aldisminuirlaenergíadeactivaciónlasreaccionestranscurrenenmenostiempo por lo que aumenta la
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 165
velocidaddeambasreacciones.
Larespuestacorrectaeslab.
6.112.La fosfinaseutilizaparamatar insectosyroedores.Ladegradaciónde la fosfinaesmuyrápidaysepuederepresentarporlareacción:
4 (g) (g)+6 (g)
queobeceauna leydeprimerordenv=1,98·10 [ ]. ¿Cuálesel tiempoparaque sedescompongael50%delafosfina?a)15sb)150sc)198sd)35se)350s
(O.Q.N.Valencia2011)
Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndeorden1es:
ln[A][A0
=‐kt
Sustituyendo:
ln0,51=‐1,98·10 tt=350s
Larespuestacorrectaeslae.
6.113.Cuandoseañadeuncatalizadoralequilibrio:
2 (g)+ (g)2 (g) ΔrH=‐98,9kJa)Serebajalaenergíadeactivacióndelareaccióndirectaperonodelainversa.b)Disminuyelaenergíalibredelprocesoylohacemásespontáneoy,portanto,másrápido.c)Consiguelaquelareacciónseamásexotérmica.d)Consiguelaquelareacciónseamásendotérmica.e)Disminuyeporiguallaenergíadeactivacióndelareaccióndirectacomodelainversa.
(O.Q.N.Valencia2011)
La adición de un catalizador notiene ningún efecto sobre laenergía libre de Gibbs ni sobre laentalpía de una reacción. Elcatalizador actúa sobre la energíadeactivacióndelareacción.
Talcomoseobservaenlafigura,elcatalizadordisminuyeporiguallasenergías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.
Larespuestacorrectaeslae.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 166
6.114. Una reacciónmuy importante en la industria del caramelo es la hidrólisis de lasacarosa:
sacarosa+aguaglucosa+fructosaSetratadeunareaccióndeprimerordendonde v=k[sacarosa] por lo que lasunidadesdelaconstantedevelocidad,k,son:a)L· b) · · c) d)L· ·s
(O.Q.L.Murcia2011)
Laconstantedevelocidades:
k=v
[sacarosa]ylasunidadesson
1s=
Larespuestacorrectaeslac.
6.115.Unasustanciadesparecesiguiendounacinéticadeprimerorden,conun ½de34,0s.¿Cuántotiemposerequeriráparaque laconcentraciónde lasustanciadisminuyehastaun12,5%delvalorinicial?a)11sb)68sc)102sd)272s
(O.Q.L.LaRioja2011)
Lavidamedia,t½,sedefinecomoeltiempoquetardalasustanciainicialenreducirsealamitad:
[A]=[A0]2
Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndeprimerordenes:
ln[A][A0]
=‐k·t
Sustituyendoenlaecuación:
ln[A0]/2[A0]
=‐k·t½k=ln2t½
=0,69334s
=2,04·10 s–1
Cuandoquedaun12,5%desustanciaeltiempotranscurridoes:
ln0,125[A0]
[A0]=‐2,04·10 ·tt=102s
Larespuestacorrectaeslac.
6.116. Si para una reacción la constante de velocidad se duplica cuando la temperaturaaumentade15°Ca25°C.¿Cuáldebeserelvalordelaenergíadeactivación?a)487,88kJ· ·b)49,5kJ· ·c)243,94kJ· ·d)975,76kJ· ·(Dato.R=8,314J· · )
(O.Q.L.LaRioja2011)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 167
La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:
lnk2k1
EAR
1T1
1T2
Sustituyendo:
ln2=EA
8,314·10 3
1(15+273)
1
(15+273)EA=49,5kJ·
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2009).
6.117. Para una reacción irreversible, A B, ¿qué representación mostraría uncomportamientolinealsilareacciónesdesegundoordenrespectodeA?a)[A]vstiempob)1/[A]vstiempoc)[A]2vstiempod)1/[A]2vstiempo
(O.Q.L.LaRioja2011)
Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:
1[A]
1[A0]
=k·t
Siserepresenta1/[A]frenteatseobtieneunalínearectacuyapendienteeslaconstantedevelocidadk,ycuyaordenadaenelorigenes1/[A0].
Larespuestacorrectaeslab.
6.118.Uncatalizadorafectaalavelocidaddeunareacción:a)Incrementandolaenergíacinéticadelosreactivos.a)Aumentandoelnúmerodecolisionesentrelosreactivos.c)Disminuyendoladiferenciaenergíaentrereactivosyproductos.b)Proporcionandounaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Laadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaenergíacinéticanielnúmerodecolisionesquesufrenlosreactivos,nicambiandoadiferenciadeenergíaentrereactivosyproductos.Elcatalizadoractúasobrelaenergíadeactivacióndelareacción.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 168
Tal como se observa en la figura,elcatalizadordisminuyeporiguallas energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.
Al disminuir la energía deactivación, las reaccionestranscurrenenmenostiempoporlo que aumenta la velocidad deambasreacciones.
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla‐LaMancha2010).
6.119. ¿Cuál(es) de las siguientes propuestas sobre la velocidad de una reacción escorrecta(s)?a)Puedeexpresarseen · .b)Puedeexpresarseenmol· · .c)Cuandoseadicionauncatalizadorlavelocidadsemodifica.d)Suvalornuméricoesconstantedurantetodoeltiempoqueduralareacción.e)Suvalornuméricodependedelatemperaturaaqueserealizalareacción.
(O.Q.L.Canarias2011)
a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:
r=‐d[A]dt
ylasunidadessonmol·L
s=mol· ·
b)Verdadero.Segúnsehavistoenelapartadoanterior.
c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallasenergíasdeactivaciónde las reacciones directa e inversa. Al disminuir la energía de activación, las reaccionestranscurrenenmenostiempoporloqueaumentasuvelocidad.
d)Falso.LavelocidaddeunareacciónAP,sedefinecomo:
r=‐d[A]dt
=d[P]dt
Como se observa, [A] disminuye con el tiempo,mientras que, [P] aumenta; por tanto lavelocidadnopermanececonstante.
e)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k:
r=k[A]
yestaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:
k k exp ‐ERT
siendo,k =factorpreexponencialyE =energíadeactivación,losllamadosparámetroscinéticosdelareacción.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 169
Lasrespuestascorrectassonb,cye.
Proble
7.EQ
7.1. Spenda)Nob)Cec)Nod)Poe)Ne
Unas
Comoposit
Lare
7.2.P
¿Cuála)13b)0,0c)96d)0,1e)0,7
(Dato
Lare
siend
Susti
Lare
emasyCuestio
QUILIBRIOQ
Siparaunadientedelacopuededeteero.opuededeteositiva.egativa.
sustanciaco
oseobservativa.
espuestacor
Paralareacc
2 (g)+leselvalor30024601877
o.R=0,0821
elaciónentre
K =K R
do
Δ=Σcoe
ituyendo:
K =13 0
espuestacor
onesdelasOlim
QUÍMICO
sustancia lcurvadelpunerminarsesin
rminarsesin
omolaques
a,lacurvad
rrectaeslab
ción:
+ (g)de alam
1atm·L·
elasconstan
RT
f.esteq.pro
0,082 900
rrectaeslad
mpiadasdeQu
ladensidadntodefusiónnelpuntocr
nelpuntotr
seproponep
elpuntode
b.
2 (gmismatempe
· )
ntesK yK
ductosgas–
=0,18
d.
uímica.Volume
del sólido enes:rítico.
riple.
presentaels
fusiónvien
g) =1eratura?
vienedada
–Σcoef.este
en2.(S.Menar
esmayor qu
siguientedia
edadaporl
13a900K.
aporlaexpr
eq.reactivo
rgues&F.Latre
ue ladensida
(O.Q.N
agramadef
líneaADque
(O.Q.N
resión:
sgas=2–(
e)
daddel líqui
N.Navacerrada
fases:
etienepend
N.Navacerrada
(2+1)=‐1
170
ido, la
a1996)
diente
a1996)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 171
7.3.Paralareacción:Hg(l)Hg(g), a100°Ces0,00036atmyΔG°a100°Ces:a)‐(8,314)(100)(2,30)log(0,00036)b)+(8,314)(373)(2,30)log(0,00036)c)+(8,314)(100)(2,30)log(0,00036)d)‐(8,314)(373)(2,30)log(0,00036)e)0
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)
LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:
ΔG°=‐RTlnK =‐2,30RTlogK
Sustituyendo:
ΔG°=‐2,30(8,314)(373)log(0,00036)
Larespuestacorrectaeslad.
7.4.Paralasiguientereacción:
NO(g)+CO(g)½ (g)+ (g) ΔH=‐374kJ¿Quécondicionesfavorecenlaconversiónmáximadereactivosaproductos?a)Altatemperaturaybajapresión.b)Bajatemperaturaybajapresión.c)Altatemperaturayaltapresión.d)Bajatemperaturayaltapresión.e)Ningunadeestascondiciones.
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.Madrid2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se aumenta la presión, el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya, es decir, hacia donde se formen menos moles de gas, en este caso losproductos.
Si se disminuye la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido en el que sedesprenda calor y, por tanto, aumente la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos.
Larespuestacorrectaeslad.
7.5.Paralasiguientereacción:
2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g) =8,0a900K.
Silaspresionesinicialesde (g)y (g)son0,10atmcadaunaylaspresionesdeHCl(g)y (g)son0,25atmcadauna,¿cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a) < ylareaccióntienelugarhacialaderecha.b) > ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.c) < ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.d) > ylareaccióntienelugarhacialaderecha.e)Lareacciónestáenequilibrio.
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Sevilla2004)(O.Q.L.Madrid2009)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 172
ElvalordeQ secalculaconlaspresionesparcialesantesdealcanzarseelequilibrio:
Q =pHCl p
p 2 p 2 =
0,25 0,250,1 2 0,1 2 =9,8
Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugarhacialaizquierda.
Larespuestacorrectaeslab.
7.6.Paralareacción:
3Fe(s)+4 (g)Fe3O4(s)+4 (g)Unaumento en el volumendel recipientede reacciónproduce el siguiente efecto sobre elequilibrio:a)Noseproduceningúncambio.b)Elvalorde disminuye.c)Seproducemás (g).d)Seproducemás (g).e)Elvalorde aumenta.
(O.Q.N.Navacerrada1996)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =H2H O
=
n 4
V4
n 4
V4
=n 4
n 4
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=4–4=0
Seobtieneque,K =K .
Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.7.Lareacción:
(g)+ (g)2NO(g)se encuentra en equilibrioaunasdeterminadas condicionesdepresión y temperatura.Alañadirnitrógenoalamezcla,sucedeque:a)Nada,porquenosepuedealterarelequilibrio.b)Sedesplazaelequilibrioalaizquierda,paraquetambiénaumentelaconcentraciónde .c)Disminuyeelvalordelaconstantedeequilibrio.d)Sedesplazaelequilibrioaladerecha,conelfindecompensarelefectodelaumentodelaconcentraciónde .
(O.Q.L.Murcia1996)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 173
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.AlañadirN atemperaturaconstanteelequilibrioserompe.
b)Falso.SiseañadeN ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconO hacialaformacióndeNO(derecha)porloquelaconcentraciónO disminuye.
c) Falso. Si se añade N a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirN perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeKpporloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.
d)Verdadero.Talcomosehaexplicadoenelapartadob).
Larespuestacorrectaeslad.
7.8.Paraelequilibrio:
2 (g)2NO(g)+ (g)a)Kp=Kcb)SefavorecelaobtencióndelNOalaumentarlapresión.c)Sedesplazaalaizquierdaalañadir .d)Sedesplazaaladerechaalañadiruncatalizador.
(O.Q.L.Murcia1996)
a)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=3–2=1
EnestecasosecumplequeK ≠K .
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
b) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNO .
c)Verdadero. Si se añadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia reaccionando con NO hacia laformacióndeNO (izquierda).
d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 174
Larespuestacorrectaeslac.
7.9.Unareacciónquímicatieneunaconstantedeequilibriomuyelevada.Portanto:a)Elequilibriosealcanzarárápidamente.b)Lamezcladelosreactivospuedeserexplosiva.c)Lavelocidadnodependerádelasconcentracionesdelosreactivos.d)Nosepuededecirnadadelavelocidaddelareacción.
(O.Q.L.Murcia1996)
a) Falso. El tiempo que tarda en alcanzarse el equilibrio no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelvalor lasconstantescinéticasde lasreaccionesdirectaeinversa.
b) Falso. El que lamezcla de reactivos pueda ser explosiva no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelascaracterísticaspropiasdelosreactivos.
c)Falso.LavelocidaddeunareacciónABsedefinecomo:
r=k[A
dondekeslaconstantecinéticaodevelocidad,[A]eslaconcentraciónmolardelreactivoAyneselordenparcialdelareacciónrespectoalmismo.
d)Verdadero.SuponiendoelequilibrioAB,cuyaconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:
K =B A
el hechode que la constante de equilibrio seamuy elevada quiere decir que [B] >> [A]peronosuministraningunainformaciónsobrelavelocidaddelareacción.
Larespuestacorrectaeslad.
7.10.UnasustanciaABsedescomponeparaformarAyBdeacuerdoconlareacción:
AB(g)A(g)+B(g)siendo laconstantedeequilibrio1,0.Siseintroducen2molesdeABenunrecipientedeunlitro,alalcanzarelequilibrioelnúmerototaldemolesserá:a)2b)2,3333c)3d)4
(O.Q.L.Murcia1996)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
AB A Bninicial 2 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 2–x x x
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:
K =A BAB
SustituyendoenlaexpresióndeK yteniendoencuentaqueV=1L:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 175
1,0=x2
2xx=1mol
Elnúmerodemolestotalesenelequilibrioes:
nt= 2–x +x+x=2+x=3mol
Larespuestacorrectaeslac.
7.11.Supongaunareacciónendotérmicaenfasegaseosadeltipo2AB:a)Elequilibriosedesplazaalaizquierdaalaumentarlapresión.b)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedeequilibrio.c)Laconstantedeequilibrioesindependientedelatemperatura.d)Ningunadelasanterioresescorrecta.
(O.Q.L.Murcia1996)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeB(derecha).
b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeB(derecha).
AlalcanzarseelnuevoequilibriosetienequelacantidaddeBesmayorquelaexistenteenelequilibrioanterior,mientrasquelacantidaddeAesmenor.TeniendoencuentaquelaexpresióndeK es:
K =BA
elvalordelaconstanteK alanuevatemperaturaesmayorqueelanterior.
c)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioparacadatemperatura.
d)Notienesentido.
Larespuestacorrectaeslab.
7.12.Latemperaturacríticaenundiagramadefasesparaunasustanciapuraes:a)Latemperaturaalaquetienelugarelpuntotriple.b)Latemperaturaalaqueterminalacurvadesublimación.c)Latemperaturaalaqueelsólido,líquidoygasexistenenequilibrio.d)Latemperaturaporencimadelacualelgasnosepuedelicuarporaumentodepresión.e)Latemperaturaalaqueterminalacurvadepuntosdefusión.
(O.Q.N.CiudadReal1997)
Alavistadelsiguientediagramadefases:
Proble
a‐c)Ftrese
b) Faencuelpu
d)Vepued
e) Faencu
Lare
7.13.a)Lab)Lac)Lad)Lae)Nin
Unlídeeb
Lare
7.14.Calcu
a)1,5b)1,0c)2,4d)7,2e)4,0(Dato
Laec
emasyCuestio
Falso.Latemestadosdea
also. La curventranelequntotriple.
erdadero.Ldelicuarunv
also. La cuentraneleq
espuestacor
Elpuntodeatemperaturatemperaturtemperaturatemperaturngunodelos
quidohiervbulliciónnor
espuestacor
La energíaulalaconsta
(g)+
57·10 07·10 47·10 24·10 06·10 o.R=8,314J
cuaciónterm
onesdelasOlim
mperaturadagregaciónd
vade sublimquilibrioels
La temperatvaporporm
rva de fusiquilibrioels
rrectaeslad
ebulliciónnraalaquelaraporencimraalaquesuraalaquessanteriores.
vecuandosurmalcorresp
rrectaeslac
a libre Gibbsantedeequil
(g)
J· ·
moquímicac
mpiadasdeQu
delpuntotrdeunasusta
mación (línesólidoconel
turadelpunmuchoquese
ión (línea Asólidoconel
d.
normaldeunapresióndemadelacualupresióndeealcanzael.
upresióndepondeacua
c.
s de formaclibriodelar
2NO(g)
)
correspondi
uímica.Volume
riple(A)esancia.
eaOA) estálvaporyter
ntocrítico(eaumentel
AD) está follíquidoyte
nlíquidoes:evaporiguallungasnopevaporesigulequilibrioe
evaporseiandolapres
ción delNOreacción:
entealafor
en2.(S.Menar
aquellaenl
á formadaprminaenel
(C)esaquelapresión.
ormada porerminaenel
laalapresiópuedeserconualaunaatentreellíquid
gualaalapiónatmosfé
(g) es 86,6
(O.Q.N.Ciuda
rmacióndeN
rgues&F.Latre
acoexisten
por los puntpuntoAdon
llaporencim
r los puntolpuntoD.
ónatmosférindensado.mósfera.doyelgas.
(O.Q.
resiónatmoricaes1atm
69 kJ·
adReal1997)(
NO(g)es:
e)
enequilibr
tos en los qndeseencu
madecual
s en los qu
ica.
.N.CiudadRea
osférica.Elpm.
a 25°C y 1
(O.Q.L.Asturias
176
riolos
que seuentra
nose
ue se
l1997)
punto
1 atm.
s2008)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 177
12N (g)+
12O (g)NO(g)ΔG°=86,69kJ·mol
Comoen lareacciónpropuestase forman2molesdeNO,elvalordeΔG°eseldobledelvalordado,173,38kJ.
LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:
K exp‐ΔG°RT
Sustituyendo:
K =exp‐173,38kJ·mol
8,314·10 kJ·mol ·K (25+273)K=4,06·10
Comosededucedelvalordelaconstante,atemperaturaambiente,seformamuypocoNO.
Larespuestacorrectaeslae.
7.15.Paralasiguientereacción:
(g)2 (g) ΔH=+58,2kJ¿Cuálde las siguientesmodificacionesproduciráunaumento en la concentraciónde (g)?a)Unaumentodelatemperatura.b)Unadisminucióndelvolumen.c)Laconcentraciónde (g)permaneceráconstanteyaqueestáenelequilibrio.d)Unaumentodelapresión.e)Unadisminucióndelatemperatura.
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Madrid2010)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma calor y, por tanto, disminuya latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO .
b‐d)Falso.Sisedisminuyeelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle aumenta la presión. Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoN O .
c) Falso. Carece de sentido, ya que si se altera el equilibrio cambia la composición delmismo.
e) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeN O .
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 178
7.16.Paralasiguientereacción:
4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibriolaconcentracióndeaguaquequedasinreaccionares[ ]=0,60mol/L,calcule laconcentracióndeequilibriode (g)enmol/L.a)3,00b)2,00c)2,40d)0,90e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.
(O.Q.N.CiudadReal1997)
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x
LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:
[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M
LaconcentracióndeNH enelequilibrioes:
[NH ]=4 0,5M =2,00M
Larespuestacorrectaeslab.
7.17.Laposicióndeequilibrionoseveafectadaapreciablementeporcambiosenelvolumendelrecipienteparalareacción:a) (g)+ (g)2NO(g)b) (s)+6 (g)4 (l)c) (g)+3 (g)2 (g)d) (g)+ (s)2HI(g)e) (l) (l)+½ (g)
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Cádiz2008)
a)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK es:
K =[NO]2
N O =
nNO 2
V2
nV
nV
=nNO 2
n n
b)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:
K =1
[Cl ]6=
1n 6
V6
=V6
n 6 K sídependedeV
c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 179
K =[NH ]2
N [H ]3=
n 2
V2
nV
n 3
V3
=n 2
n n 3 V2K sídependedeV
d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:
K =IH]2
H=
nHI 2
V2
nV
=nHI 2
n1VK sídependedeV
e)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:
K = O ]½=n ½
V½K sídependedeV
Larespuestacorrectaeslaa.
7.18.Paralareaccióndedescomposicióndecarbamatodeamonio:
(s)2 (g)+ (g)enelequilibriolapresióntotaldelgases0,843atma400K.Laconstantedeequilibrio aestatemperaturaes:a)0,0222b)0,00701c)0,843d)0,0888e)0,599
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.LaRioja2011)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K = p p
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =2p =2p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
p =p +p =3pp=p3=0,843atm
3=0,281atm
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K = 2p ·p=4 0,281 =0,0888
Larespuestacorrectaeslad.
(EnAsturias2007ponenunidadesalaconstantedeequilibrio,atm ,yenLaRioja2011seproponeotratemperaturayotrapresióndeequilibrio).
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 180
7.19. Para una determinada reacción química entre sustancias gaseosas se sabe queKp=100.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG°=0,puestoqueelsistemaseencuentraenequilibrio.b)ΔG°<0c)ΔG°>0d)NoesposiblehacerningunaafirmaciónrelativaaΔG°.
(O.Q.L.Murcia1997)
LaexpresiónquerelacionaΔG°conK es:
ΔG°=‐RTlnK
ComoellnK >0,comolosvaloresdeRyTsonsiemprepositivos,entoncesΔG°<0.Setratadeunprocesoespontáneoaesatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
7.20.Elprocesodadoporlaecuaciónquímica:
(g)+ (g) (g)puededecirsequeestáenequilibriocuando:a)Lasconstantesdevelocidadseigualan.b)Lavelocidaddelareaccióndirectaylavelocidaddelareaccióninversasonnulas.c)Lasvelocidadesdelareaccióndirectaeinversasoniguales.d)Lavelocidaddelareaccióndirectaesdobledelavelocidaddelareaccióninversa.
(O.Q.L.Murcia1997)
Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:
r1=k1 Cl a PCl b
r2=k2 PCl cenelequilibrior1=r2
donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [Cl ], [PCl ] y [PCl ] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.
Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslac.
7.21. La reacción de formación del amoníaco es exotérmica. ¿Cuál de las siguientesafirmacionesesfalsa?a)Lareacciónesmásrápidaalaumentarlatemperatura.b)Alaumentar lapresióndisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.c)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconcentracióndelosreactivosydisminuyeladelosproductos.d)Alaumentarelvolumendisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.
(O.Q.L.Murcia1997)
a)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,lasmoléculassemuevenconmayorvelocidad,seproducenmáschoquesentreellasyporlotantoaumentalavelocidaddelareacción.
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 181
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
ElequilibriocorrespondientealaformacióndeNH es:
N (g)+3H (g)2NH (g) ΔH°<0
b)Verdadero.Alaumentar lapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNH porloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciamientrasquedisminuyenlasconcentracionesdelosreactivos.
c)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformación de los reactivos por lo que aumenta la concentración de estos,mientras quedisminuyeladelproducto.
d)Falso.Alaumentarelvolumena temperatura constantedisminuye lapresión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación deN yH , por lo que aumenta la concentración de estassustancias(reactivos)mientrasquedisminuyelaconcentracióndelproducto.
Larespuestacorrectaeslad.
7.22.Lapresióndevapordeunlíquidoenequilibrioconsuvapor:a)Aumentaconlatemperatura.b)Dependedelosvolúmenesrelativosdelíquidoyvaporenequilibrio.c)Dependedeláreadelasuperficiedellíquido.d)Dependedelacantidaddelíquidopresente.e)Nodependedelatemperatura.
(O.Q.N.Burgos1998)
Lapresióndevapordeun líquidosolodependede latemperatura,yaquesiaumenta latemperatura del líquido, éste gana energía que se emplea para romper los enlacesintermoleculares,quemantienenunidasalasmoléculasenlafaselíquida,ypasanalafasevapor haciendoque el número aumente el númerodemoléculas en la fase vapor y conestolapresióndevapor.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.23.Paralareacción:
2 (s)2CuBr(s)+ (g)
lapresióndel (g)enelequilibrioes1,90·10 kPaa298K.CalculeΔGa298Kcuandolapresióndel (g)producidoenlareacciónes1,00·10 kPa.a)39,9kJ· b)0c)44,1kJ· d)‐3,2kJ· e)‐7,3kJ·
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Burgos1998)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 182
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:
ΔG°=‐RTlnK
AltratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresióndeK es:
K =p
Teniendoencuentaqueparacalcularlaconstantedeequilibriolapresióndereferenciaes1atm(101,3kPa),elvalordeK es:
K =1,90·10101,3
=1,88·10
Sustituyendo:
ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 1,88·10 =44,1kJ·mol
LaexpresiónquepermitecalcularΔGes:
ΔG=ΔG°+RTlnQ
ElvalordeQ es:
Q =1,00·10101,3
=9,87·10
Sustituyendo,elvalordeΔGes:
ΔG=44,1kJ·mol + ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 9,87·10 =‐7,3kJ·
Larespuestacorrectaeslae.
7.24.Paralareacción:
4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibrio[ ]=0,60mol/L,calculelaconcentracióndeequilibriodel (g)enmol/L.a)2,40b)0,70c)3,50d)3,00e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x
LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:
[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M
LaconcentracióndeO enelequilibrioes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 183
[O ]=7(0,5M)=3,50M
Larespuestacorrectaeslac.
7.25.Elequilibrio:
(g)2N(g) atemperaturaconstante.a)NovaríasiseañadeArapresiónconstante.b)NovaríasiseintroduceAravolumenconstante.c)Novaríasisereduceelvolumendelrecipiente.d)Solocambiasisemodificalapresión.e)Alaumentarelvolumendelrecipientealdoble,elequilibriosedesplazahacialaizquierda.
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Extremadura2005)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.SiseañadeAr(uninerte)alequilibrioapresiónconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentaelvolumendelrecipiente.
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =N]2
N=
nN 2
V2
nV
=nN 2
n1V
Comoseobserva,laconstanteK dependedelvalordeV,siestecambiatambiénlohaceelvalordeK porloqueelequilibriosealtera.
b)Verdadero. Si se añadeAr (un inerte) al equilibrio a volumenconstante, aumenta lapresión total del sistema por la adición del nuevo componente, pero manteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdelassustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteK nosealterayelequilibrionocambia.
c)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN .Elequilibriosealtera.
d)Falso.Yaqueelequilibriosealteratambiénsicambiaelnúmerodemolesdecualquieradelasespeciesimplicadasenelequilibrio.
Tambiénsealterasisemodificalatemperaturayaquesetratadeunprocesoendotérmicoquesevefavorecidoportemperaturasaltas.
e)Falso.Eslapropuestacontrariaalapartadoc),siseduplicaelvolumendelrecipienteatemperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyle la presión en el interior delrecipientesereducealamitad.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN.Elequilibriosealtera.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 184
7.26.Paralareacciónquímica:
3Fe(s)+4 (g)Fe3O4(s)+4 (g),larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y es:a) = b) = / c) = / d) = e) =
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Murcia2007)(O.Q.L.Murcia2008)
LarelaciónentrelasconstantesKcyKpvienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=4–4=0
Seobtiene, = .
Setratadeunequilibrioenelqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivos.Estetipodeequilibriosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.
Larespuestacorrectaeslad.
7.27.Unavezalcanzadoelequilibrioquímicoaunadeterminada temperatura,es incorrectoafirmarque:a)Lasconcentracionesdecadaunodelosreactivosyproductospermanecenconstantes.b)Losreactivosdejandetransformarseenproductos.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.d)Lavariacióndeenergíalibredelsistema(ΔGsistema)esiguala0.
(O.Q.L.Murcia1998)
Sea,porejemplo,elequilibrioA(g)B(g)+C(g).
a)Verdadero.Laexpresióndesuconstantedeequilibrioes:
K =B C A
En el instante en el que se alcanza el equilibrio los valores [A], [B] y [C] semantienenconstantes.
b)Falso.Unavezalcanzadoelequilibrioquímico,losreactivossiguentransformándoseenproductosalamismavelocidadquelosproductossetransformanenreactivoscon.
c) Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:
Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:
r1 k1 A a
r2 k2 B b C cenelequilibrior1 r2
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 185
donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B] y [C] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.
Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.
d) Verdadero. Desde el punto de vista termodinámico, cuando un sistema alcanza elequilibriosecumplequelavariacióndeenergíalibredeGibbsdelareacción,ΔGr=0.
Larespuestacorrectaeslab.
7.28.ParaunadeterminadareacciónenequilibriosesabequeKpa300Kvale1,0yqueKpa600Kvale2,0;portanto,sepuedeafirmarque:a)Kpa450Kvale1,5.b)Elaumentodelapresióndelsistemafavorecelaformacióndeproductos.c)Lareacciónesendotérmica.d)Kpaumentaalaumentarlapresión.e)Lapresiónesunavariablequenoinfluyesobrelaconstantedeequilibriodelsistema.
(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)
a) Falso. La ecuación de van’tHoff relaciona la dependencia de la constante K con latemperatura:
lnK
K=ΔH°R
1T
1T
Comoseobserva,larelaciónentreTyK noeslineal.
b‐d)Falso.Nosepuedeconocercómoafectanlasvariacionesdepresiónalequilibriosinsaberdequéequilibrio se trata,esdecir, sinconocerelnúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.
c)Verdadero.Sustituyendolosdatosenlaecuacióndevan’tHoff:
ln2,01,0
=ΔH°8,314
1300
1600
ΔH° 3458J
ComoΔH°>0,setratadeunprocesoendotérmico.
e)Elúnicotipodeequilibriosquenosevenafectadosporlasvariacionesdepresiónsonaquellosenlosqueexisteelmismonúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.
Larespuestacorrectaeslac.
7.29.Silaconstantedeequilibrioparalareacción:
2 (g)+ (g)2 (g) es,a800°C, =9 .
El valor de dicha constante a la misma temperatura pero para el equilibrio dado por laecuación:
(g)+½ (g) (g) debeser:a) =9
b) =3
c) =4,5 ½
d) =3 ½(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 186
LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstanteesconocidaes:
K =p
p p=9
LaexpresióndelaconstanteKpparaelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:
K '=p
p p½
Larelaciónentreambasconstantesdeequilibrioes:
K '= K½K '=√9=3 ½
Larespuestacorrectaeslad.
7.30.Algunosestudiantessuelenequivocarsealrealizarcálculosconconstantesdeequilibrioya que utilizanmoles en lugar demoles/L, aunque a veces el resultado numérico sea elmismo.Estaúltimacircunstanciasolosedaenunadelasreaccionessiguientes:a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HCl(g)c) (g) (g)+ (g)d) (g)+3 (g)2 (g)e)C(s)+ (g)2CO(g)
(O.Q.L.Asturias1998)(O.Q.L.Extremadura2003)
El error no importa en aquellos equilibrios en los que el valor de la constante Kc nodependadelvolumen.
a)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:
K =[CO ]2
[CO]2[O ]=
n 2
V2
nCO 2
V2nV
=n 2
nCO 2 nVK sídependedeV
b)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:
K =[HCl]2
H Cl =
nHCl 2
V2
nV
nV
=nHCl 2
n n
c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:
K =PCl Cl PCl
=
nV
nV
nV
=n n
n1VK sídependedeV
d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:
K =[NH ]2
N [H ]3=
n 2
V2
nV
n 3
V3
=n 2
n n 3 V2K sídependedeV
Proble
e)Fa
Lare
(EnA
7.31.a)Elb)Unc)Lad)Cupresie)La
a) Veatmovalorebull
b)Fa
c)Fa
d)Faambi
e) Faequillatem
Lare
emasyCuestio
also.Laexpr
K =[CO]2
CO
espuestacor
Asturias199
Señalelapraguapurahnsólidosublipresióndevualquiergasión.atemperatur
erdadero.osférica.Madrde lapresilicióndelag
also.Depend
also.Lapresi
also.Soloesiente.
also. Observlibriosólidomperaturad
espuestacor
onesdelasOlim
resióndelac
2=
nCO 2
V2
nV
rrectaeslab
98sepregun
roposicióncohierveamenimacuandovapordeunspuede licu
radefusión
Un líquidodridestáamiónatmosféguaesmenor
decomosea
ióndevapo
posiblesila
vando el diao‐líquido(ADdefusiónde
rrectaeslaa
mpiadasdeQu
constanteK
=nCO 2
n1V
b.
ntaencuálK
orrecta:nortemperalapresióndlíquidodepearsea temp
deunsólido
hierve cuamayoralturaéricaesmenr.
eldiagrama
rdeunlíqui
atemperatu
agramade fD)esunareunsólidoap
a.
uímica.Volume
K haciendoa
1V
K =K ).
turaenMaddelpuntotripendedelacaperaturaam
ovaríamuch
ando su preaqueAlmernorenMadr
adefasesde
idosolodep
uracríticade
fases de unectaconpenpenasvaría
en2.(S.Menar
aparecerel
K sídepen
dridqueenApleesinferioantidaddelímbiente si se
hoconlapre
esión de varíaqueestáridqueenA
elasustanci
pendedelat
edichogase
a sustanciandienteinfinconlapresi
rgues&F.Latre
volumenes
ndedeV
Almería.ora1atm.íquido.eaumenta su
sión.(
apor se iguaniveldelmAlmeríay la
ia.
temperatura
esmenorqu
se observanita,locualión.
e)
:
uficienteme
(O.Q.N.Almería
uala a la prmar.Portanatemperatu
a.
uelatemper
a que la curquieredeci
187
nte la
a1999)
resiónnto,elurade
ratura
va deirque
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 188
7.32.Paralareacción:
2 (s)2CuBr(s)+ (g)
lapresióndel (g)enelequilibrioes1,90·10 kPaa298K.CalculeΔGa298Kcuandolapresióndel (g)producidoenlareacciónes1,90·10 kPa.a)39,9kJ· b)0c)44,1kJ· d)‐3,2kJ· e)‐7,3kJ· (Dato.R=8,314J· · )
(O.Q.N.Almería1999)
LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:
ΔG°=‐RTlnK
AltratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresióndeK es:
K =p
Comolapresióndetrabajocoincideconlapresióndeequilibrio,elsistemaseencuentraenequilibrio.Teniendoencuentaqueparacalcularlaconstantedeequilibriolapresióndereferenciaes1atm(101,3kPa),elvalordeK es:
K =1,90·10101,3
=1,88·10
Sustituyendo:
ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 1,88·10 =44,1kJ·
Larespuestacorrectaeslac.
7.33.Paralareacción:
(s)+½ (g)MgO(s)+ (g) =2,98
Calculelaconstantedeequilibrioparalareacción:
2 (g)+2MgO(s)2 (s)+ (g)a)0,113b)‐8,88c)0,336d)1,73e)5,99
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Madrid2010)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p
p½=2,98
LaexpresióndelaconstanteK delequilibrioquesequiereconoceres:
K '=p
p =2,98
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 189
Larelaciónentreambasconstanteses:
K '=1
KK '=
12,98 2 =0,113
Larespuestab)esabsurdayaqueunaconstantedeequilibrionopuedesernegativa.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.34.¿Encuáldelassiguientesprocesossecumpleque = ,alamismatemperatura?
a)CO(g)+½ (g) (g)b) (g)+ (g) (g)c) (g)+ (g)2HF(g)d) (g)2 (g)
(O.Q.L.Murcia1999)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
ParaquesecumplaqueK =K esprecisoqueΔ=0.
a)Falso.YaqueΔ=1–(1+0,5)=‐0,5.
b)Falso.YaqueΔ=1–(1+1)=‐1.
c)Verdadero.YaqueΔ=2–(1+1)=0.
d)Falso.YaqueΔ=2–1=1.
Larespuestacorrectaeslac.
7.35.Sabiendoque:
2NO(g) (g)+ (g) ΔH=‐181,83kJ.Paraelequilibrio:
(g)+ (g)2NO(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesserácorrecta?a) esindependientedelatemperatura.b) aumentaconformeaumentalatemperatura.c) disminuyecuandolatemperaturaaumenta.d) varíaconlaadicióndeNO(g)alsistemaenreacción.
(O.Q.L.Murcia1999)
SilareaccióndedescomposicióndelNOesexotérmica,lareacciónopuesta,deformacióndelNO,esunprocesoendotérmico.
a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioK paracadatemperatura.
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 190
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
LaexpresióndelaconstantedeequilibriodelaformacióndeNOes:
K =[NO]2
N O
b)Verdadero.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeNOconloquelaconcentracióndeestasustanciasehacemayoralalcanzarseelequilibrio.
Sielvalorde[NO]aumentayasuvez[N ]y[O2]disminuyen,elvalorde aumenta.
c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se genere el calor eliminado y así suba latemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeN yO conloquelasconcentracionesdeestassustanciassehacenmayoresalalcanzarseelequilibrio.
Silosvaloresde[N ]y[O ]aumentanyasuvez[NO]disminuye,elvalordeK disminuye.
d)Falso.SiseañadeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeN yO .Losvaloresdelasconcentracionesalalcanzarsedenuevoelequilibriosondiferentesrespectodelasiniciales,peroelvalordelaconstanteK semantiene,yaque,solocambiaalvariarlatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
7.36.Conelfindereducirlacontaminaciónatmosféricaprovocadaporeldióxidodeazufre,seproponehacerpasarelaireatravésdeóxidodecalcioaaltatemperaturaparaque:
(g)+CaO(s) (s)cumpliéndoseque:a) = b) = c) = d) =p
(O.Q.L.Murcia1999)
a)Verdadero.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:
K =1
[SO2]
b‐c)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=0–1=‐1
Sustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 191
K =Kp RT
d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:
K =1
p
Larespuestacorrectaeslaa.
7.37.El puedeobtenerseporoxidacióndelclorurodehidrógenoenestadogaseoso,deacuerdoalaecuación:
4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g) ΔH<0.Paraaumentarelrendimientodelproceso,interesa:a)Aumentarelvolumendelrecipiente,manteniendoconstantelatemperatura.b)Aumentarlatemperatura.c)Aumentarlapresión,manteniendoconstantelatemperatura.d)Añadiruncatalizador.
(O.Q.L.Murcia1999)
ParaaumentarelrendimientodelprocesoesprecisoquelareacciónsedesplacehacialaobtencióndeCl (derecha).
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.Al aumentar el volumen a temperatura constantedisminuye la presión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.
b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.
c)Verdadero.Alaumentarlapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeH OyCl (productos),porloqueaumentaelrendimientodelproceso.
d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 192
7.38.Lareaccióndirectadelsistemaenequilibrio:
CO(g)+2 (g) (g)esexotérmica.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesrespectoadichoequilibrioescorrecta?a)Laconstantedeequilibrioserámayora473Kquea373K.b)Siaumentamoslapresióndelamezclaenequilibrio,aunadeterminadatemperatura,laproporciónde (g)enellaaumentará.c)Launidadquedebecorresponderlealaconstantedeequilibrio esmol· .d) La adición de un catalizador adecuado a lamezcla en equilibrio, a una determinadatemperaturaypresión,haráqueseincrementelaproporciónde (g)enella.e)Siseredujese laconcentracióndeCO(g)ysedejaraevolucionaralsistema,enelnuevoequilibrio,aumentaríalaproporciónde (g)enlamezcla,aunadeterminadapresiónytemperatura.
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.Siseaumentalatemperatura,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.AltratarsedeunprocesoexotérmicolareacciónsedesplazahacialaformacióndeCOyH2.
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =CH OH
[CO][H ]2
SilascantidadesdeCOyH aumentanylaCH OHdisminuye,elvalordelaconstanteK sehacemenor.
b)Verdadero.Siseaumentalapresión,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecirenelsentidoenelquehayamenosmolesdegas,enestecasohacia laformacióndeCH OHacostadeCOyH .Porestemotivo,laproporción enlamezclaaumenta.
c)Falso.Lasunidadesdelaconstanteson:
K =mol·dmmol·dm
=mol ·dm
d)Falso.Uncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióntantosobrelareaccióndirectacomoinversa,portantolacantidaddeCH OHproducidaeslamismasoloqueeltiempoquesetardaesmenor.
e)Falso.Sisereduce[CO],acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichaconcentración,esdecirhacialaformacióndeCOyH gastandoCH OH.Porestemotivo,laproporciónCH OHenlamezcladisminuye.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 193
7.39.Paralasreacciones:
2 (g)+ (g)2 (g) [1]
(g)+½ (g) (g) [2]secumple,alamismatemperatura,que:a) = b) = c) =2 d) = ½e) =½
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)
LarelaciónentrelasconstantesK deambosequilibrioses:
K =p
p p
K =p
p p½
=
Larespuestacorrectaeslab.
7.40.Paralareacciónquímica1sesabequeΔG°=0;paralareacciónquímica2sesabequeΔG° < 0; para la reacción química 3 se sabe que ΔG° > 0. Llamando , y ,respectivamente,a lascorrespondientesconstantes termodinámicasdeequilibrio. ¿Cuáldelassiguientesordenacioneseslacorrecta?a) > > b) > > c) > > d) > > e) = =
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Murcia2003)
LaexpresiónquerelacionaK conΔG°es:
K =exp‐ΔG°RT
Δ G°=0K =exp‐Δ G°RT
=0K =1
Δ G°<0K =exp‐Δ G°RT
>0K >1
Δ G°>0K =exp‐Δ G°RT
<00<K <1
Portanto,elordencorrectodelasconstanteses:
> >
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 194
7.41.Paralareacciónenequilibrio:
2 (g)2NO(g)+ (g)larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y debeser:a) = / b) = c) = ⅔d) =
(O.Q.L.Murcia2000)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=3–2=1
Sustituyendo:
=
Larespuestacorrectaeslad.
7.42.EntrelassustanciasR,SyQseestableceelsiguienteequilibrioquímico:
R(g)+Q(g)S(g)SisemezclanRyQenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, a unas determinadas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igualnúmerodemolesdeR,QyS.EntalescondicioneslaconstantedeequilibrioKces4mol·dm–3.¿CuántosmolesdeSsehanformado?a)0,25b)0,40c)2,0d)2,5
(O.Q.L.Murcia2000)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =S
R Q
LlamandoxalosmolesdeR,QySenelequilibrioysustituyendo:
4=
x10x 2
10 2
x=2,5mol
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 195
7.43.En cuálde los siguientes equilibriosquímicos, en losque todas las especies están enestadogaseoso,alduplicarlapresión,manteniendolatemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeunamayorcantidaddeproductos:a) + 2HClb)2 + 2 c)N2O42 d) + 2NO
(O.Q.L.Murcia2000)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siseduplicalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.
Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenproductosqueenreactivoses:
2 + 2
Larespuestacorrectaeslab.
7.44.Paraelequilibrio:
C(s)+ (g)CO(g)+ (g) ΔH>0.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)ElaumentodelatemperaturaprovocaráelaumentodelaconcentracióndeCOy enelnuevoequilibrio.b) El aumento de la presión no implicará variación alguna de las concentraciones dereactivosyproductos.c)UnadisminucióndelapresiónprovocaráunaumentodelaconcentracióndeCOy .d)Siseaumentalaconcentraciónde seformarámásagua.
(O.Q.L.Murcia2000)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Siaumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeCOyH .
b) Falso. Si aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación de C y H O, por lo que sivarían las concentraciones detodaslasespeciesimplicadasenelequilibrio,H O,COyH .
c)Verdadero.Sidisminuyelapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enel
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 196
sentido el que aumente el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio, enestecasohacialaformacióndeCOyH .
d) Verdadero. Si se aumenta la concentración de H , de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeCyH O.
Larespuestacorrectaeslab.
7.45. En un recipiente se introduce una cierta cantidad de cloruro de amonio. Una vezcerrado herméticamente se calienta hasta 400 K para que se produzca la reacción dedescomposición:
(s) (g)+HCl(g)y alcance el equilibrio. Si la constante para esta reacción y a dicha temperatura es6·10 ,lapresiónalaqueseencontrarálamezclaenelrecipienteseráde:a)1,55·10 atmb)7,75·10 atmc)6,00·10 atmd)Nosepuedecalcularporfaltadedatos.
(O.Q.L.Murcia2000)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p ·pHCl
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =pHCl=p
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =p
p= K = 6·10 =7,75·10 atm
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales,lapresióntotales:
p =p +pHCl=2pp =2 7,75·10 atm =1,55·10 atm
Larespuestacorrectaeslaa.
7.46. Sehacen reaccionar iodo ehidrógenopara obtener, en equilibrio con losanterioreselementos,iodurodehidrógeno.¿DecuáldelassiguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstanteKp?a)Delaconcentracióninicialdehidrógeno.b)Delatemperatura.c)Delapresiónalaqueseencuentreelsistema.d)DelacantidaddeHIobtenido.
(O.Q.L.Murcia2000)
De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante de equilibrio solodependedelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 197
7.47.Elvalorde paraelequilibrio:
(g)2 (g)a25°C,sabiendo =0,040aesatemperaturaes:a)2,0b)1,0c)0,5d)0,98
(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.CastillayLeón2000)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–1=1
Sustituyendo:
K =0,040 0,082 25+273 =0,98
Larespuestacorrectaeslad.
7.48.Predecirelefectodeunincrementodelapresiónsobrelosequilibrios:
1) (g)2 (g)
2) (g)+ (g)2HI(g)a)Enla1hacialaizquierda,enla2hacialaderecha.b)Enla1hacialaderecha,enla2hacialaderecha.c)Enla1hacialaizquierda,enla2noinfluye.d)Enla1hacialaderecha,enla2noinfluye.
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.
Enelequilibrio1,elsistemasedesplazahacialosreactivos(izquierda).
En elequilibrio2, el incremento de presiónno influye al existir elmismo número demoléculasgaseosasenambosladosdelareacción.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 198
7.49.Cuandoseenfríaelequilibrio:
(aq)+ (aq) (aq)
laintensidaddelcolorrojo‐pardodelcompuesto (aq)aumenta.Estoindicaque:a)Lareacciónesendotérmica.b)Lareacciónesexotérmica.c)Latemperaturaactúacomocatalizador.d)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Sisebajalatemperatura(seenfría),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcalorperdidoyasísuba la temperatura.ComoelequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueformaFeSCN (colorpardo‐rojizo)quieredecirquesetratadeunareacciónexotérmica.
Larespuestacorrectaeslab.
7.50.Laconstantedeequilibriodelareacción:
(g)2 (g) a100°Ces0,212.Calculacuáleselvalordelaconstantedeequilibriodelareacciónescritacomosigue:
1)2 (g) (g)
2) (g)½ (g)a) =9,44y =4,34b) =4,72y =4,34c) =4,72y =2,17d) =14,16y =6,48
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =p
p=0,212
LasexpresionesdelasconstantesK yK son,respectivamente:
K =p
pK =
1K
K =1
0,212=4,72
K =p ½
pK =
1
KK =
1
√0,212=2,17
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 199
7.51.Laconstantedeequilibriodelareacción:
2 (g)+ (g)2 (g) Kp=0,35Sisellenaunrecipientecon conunapresiónparcialde0,10atmycon y conunapresiónparcialcadaunode0,20atm,¿lareacciónestáenequilibrio?a)Nob)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.c)Dependerádelapresióntotal.d)Sí
(O.Q.L.CastillayLeón2000)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =p
p p=0,35
Sustituyendo los valores de la presión dados en la expresión anterior se obtiene elcocientedereacción,Q :
Q =0,1 2
0,2 2 0,2=1,25
Como Q > K quiere decir que el sistema no se encuentra en equilibrio. Para que sealcanceésteesprecisoqueQ sehagamenorhastaquese igualeaK .El sistemadebedesplazarsehacialaformacióndeSO yO .
Larespuestacorrectaeslaa.
7.52.Apartirdelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:
i) (g)+½ (g)2NO(g) =1,7·10
ii) (g)+ (g)2NO(g) =4,1·10 Elvalordelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacción:
(g)+½ (g) (g) es:
a)7,0·10 b)4,2·10 c)2,4·10 d)1,6·10 e)2,6·10
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Extremadura2005)(O.Q.N.Sevilla2010)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:
K =p
p p½
LaexpresióndelaconstanteK delasreaccionesdadases:
K =p
p p½=1,7·10 K =
p
p p =4,1·10
Comoseobserva,elvalordep noapareceenlaexpresióndelaconstanteK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 200
p =K p p½
p =K p pK =
p
p p½ =
KK
SustituyendolosvaloresdelasconstantesK yK seobtieneelvalordelaconstanteK :
K =4,1·10
1,7·10=2,4·10
Larespuestacorrectaeslac.
7.53.Paralareacción:
CO(g)+2 (g) (g)
=91,4a350Ky =2,05·10 a298K.¿CuáleselvalordeΔH°?a)49,9kJb)2,08·10 kJc)3,74·10 kJd)217kJe)446kJ
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Sevilla2010)
Laecuacióndevan’tHoffrelacionaladependenciadelaconstanteK conlatemperatura:
lnK
K=ΔH°R
1T
1T
Sustituyendo:
ln91,4
2,05·10
ΔH°
8,314·10
1298
1350
ΔH°=217kJ
Larespuestacorrectaeslad.
7.54.Paralareacción:
(g)+ (g)2HI(g),elvalorde a1100Kes25.Si inicialmentesoloexisteHI (g)conconcentraciónde4,00mol· ,¿cuálserálaconcentraciónde (g)enelequilibrio,expresadaenmol·· ?a)0,363b)2,00c)0,667d)0,571e)0,148
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2009)
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
H I HIcinicial 4,00ctransformado 2xcformado x x cequilibrio x x 4,00– 2x
LaexpresióndelaconstanteK es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 201
K =[HI]2
H [I ]
Sustituyendo:
25=4,00–2x
x2x= I2 =0,571mol·
Larespuestacorrectaeslad.
7.55.Paralareacción:
2HgO(s)2Hg(l)+ (g)laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:a) =[ ][Hg]2/[HgO]2b) =[ ]c) =[Hg]2/[HgO]2d) =1/[ ]e) =[ ]/[HCl]2
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
=[ ]
Larespuestacorrectaeslab.
7.56.Considerandoelequilibriodadoporlaecuación:
(g) (g)+ (g)aldisminuirlacantidaddecloroenlamezclaenequilibrio:a)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).b)Aumentalacantidadde (g)ylade (g).c)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).d)Disminuyelacantidadde (g)ylade (g).
(O.Q.L.Murcia2001)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
SisedisminuyelacantidaddeCl delamezclaenequilibrio,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueserepongaelCl eliminado,esdecir,haciaformacióndeCl yPCl .
Alalcanzarsedenuevoelequilibrio,aumentanlascantidadesdeCl2y ydisminuyelacantidadde .
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 202
7.57.Paraelequilibrioimaginarioindicadoporlaecuaciónquímica:
aA+bBcC+dDsedebecumplirque:a)Lavelocidaddelareaccióndirectaesigualalavelocidaddelareaccióninversa.b) Las concentraciones de A y B pueden variar pero el producto de ambas, [A][B], debepermanecerconstante.c)Noocurreningúntipodereacciónporqueyasehaalcanzadoelequilibrio.d)Loscoeficientesestequiométricosdecadaespeciedebenseridénticos.
(O.Q.L.Murcia2001)
a)Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:
r1=k1 A a B b
r2=k2 C c D dequilibrior1=r2
donde k y k son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B], [C] y [D] son lasconcentracionesenelequilibrioya,b,cydsonlosórdenesrespectivosacadaunadelasespecies.
b)Falso.LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:
K =C c D dA a B b
Cuandosealcanzaelequilibriolosvaloresde[A],[B],[C]y[D]semantienenconstantesyguardanlarelaciónpropuestaenlaconstanteK .
c)Falso.CuandosealcanzaelequilibriolasespeciesAyBsiguentransformándoseenCyD,ylavez,CyDtambiénsetransformanenAyB.Lapeculiaridaddelequilibrioesquelasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.
d)Falso.Loscoeficientesestequiométricosde lareacciónson losnecesariosparaquesecumplalaleydeconservacióndelamasa.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.58.Un recipiente cerrado,de volumenV , contiene2moles deun gasA.Cuando latemperaturaesde25°C,elgassedescomponedeacuerdoconlaecuaciónquímica:
2A(g)2B(g)+C(g) ΔH=65kJ· alcanzándoseelequilibriocuandoenelrecipienteestánpresentesxmolesdeCylapresiónreinanteesdePatm.¿Cuántosmolesformanlamezclagaseosaenequilibrio?a)2–xb)2–2xc)2xd)2+x
(O.Q.L.Murcia2001)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
A B Cninicial 2 ntransformado 2x nformado 2x xnequilibrio 2–2x 2x x
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 203
Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:
n = 2–2x +2x+x=2+x
Larespuestacorrectaeslad.
7.59.Eldióxidodeazufre reaccionaconeloxígeno,enun recipientecerrado,para formartrióxidodeazufre,segúnlaecuaciónquímica:
2 (g)+ (g)2 (g)Unavezalcanzadoelequilibrioenelrecipientedevolumenfijo,sepuededecirque:a)Sehagastadotodoel y iniciales.b)El yel yanoreaccionanparaformar .c)El nosedescomponeparadar y .d)Lacantidadde permaneceinvariable.
(O.Q.L.Murcia2001)
a) Falso. Cuando se alcanza el equilibrio deben estar presentes todas las especiesimplicadasendichoequilibrio.
b‐c)Falso.CuandosealcanzaelequilibrioSO yO siguenreaccionandoparaformarSO ,alavezqueelSO sedescomponeenSO yO .
d)Verdadero.Cuandosealcanzaelequilibriolascantidadesdelasespeciesimplicadasendichoequilibriopermaneceninvariables.
Larespuestacorrectaeslad.
7.60. Se hacen reaccionar e para dar HI gas. Indique de cuál de las siguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstanteKpcuandosehayaalcanzadoelequilibrio:a)Laconcentracióninicialde .b)Latemperatura.c)Lapresióntotaldelsistema.d)Elvolumendelavasijadereacción.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
Paraelequilibrio:
H (g)+I (g)2HI(g)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =pHI 2
p p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
p=p·yi
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =p yHI 2
p y p y=
yHI 2
y y
Comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.Teniendoencuentaqueparaun gas a temperatura constante, presión y volumen son magnitudes inversamenteproporcionales(leydeBoyle),laconstanteK tampocodependedelvolumendelavasijadereacción.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 204
LaexpresióndeK sepuedesimplificaraúnmás:
K =
nHI 2
nnn
nn
=nHI 2
n n
dondensonlosmolestotales.
Portanto,K nodependede[H ]inicialydeacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstante solodependedelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
7.61.Elequilibriodinámicoimplica:a)Unatendenciasolohacialaentalpíamínima.b)Unatendenciasolohaciaeldesordenmolecularoentropíamáxima.c)Unreajusteentrelastendenciashacialaentalpíamínimaylaentropíamáxima.d)Unreajusteentrelastendenciashaciaunmáximodecalorymínimotrabajo.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
UnsistemaalcanzaelequilibriocuandoΔG=0.Sisetieneencuentaque:
ΔG=ΔH–TΔS
El equilibrio dinámico implica que las especies del equilibrio no tengan tendencia aconvertirseunasenotras.ParaellosenecesitaunreajusteenelsistemaquehagaqueΔHtienda al mínimo, mientras que ΔS tienda al máximo y así perder capacidad dedesordenarse.
Larespuestacorrectaeslac.
7.62.Laconstantedeequilibrioparalareacción:
(s) (g)+ (g) es =1,2·10 a25°C.Cuandounamuestrade (s)seencierraenunrecipientea25°C,lapresiónparcialde
enelequilibrioconelsólidoes:a)7,2·10 atmb)0,27atmc)1,1·10 atmd)0,8atme)1,2·10 atm(Dato.R=0,082atm·L· · )
(O.Q.N.Oviedo2002)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p ·p
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =p =p
Considerandoquelosgasessecomportandeformaideal:
NH = H S =pRT
Proble
Susti
Lare
7.63.tempcondia)10b)5,1c)10d)5,1e)1a
Talc
Lare
7.64.y
reacca)1,1b)5,8c)1,7d)9,2e)9,2
Sea,p
lasec
emasyCuestio
ituyendoen
K = NH
1,2 10 =
espuestacor
La presiónperatura críicionesdepr0atmy‐25°C1atmy‐25°0atmy33°C1atmy‐100atmy‐56,7°C
omoseobse
espuestacor
Unareaccióylaconstantcióninversa?1·10 8·10 7·10 2·10 2·10
porejemplo
AP
cuacionesd
onesdelasOlim
laexpresión
H S
=p2
0,082 298
rrectaeslab
n y la tempítica es 31°CresiónytemC°C
0°CC
ervaeneldi
rrectaeslaa
ón tieneunatedeequilib?
o,lareacción
evelocidad
mpiadasdeQu
ndeK :
K =
8 2
b.
peratura delC. El sóperaturael
iagramadef
a.
aconstanterioes4,0·10
nqueseveri
delasreacc
uímica.Volume
=p2
RT
p=
l punto tripólido esmá
esunlí
fasesdelCO
develocida0 .¿Cuálese
ificaenúnic
cionesdirect
en2.(S.Menar
0,268atm
ple delás denso quíquidoestabl
O :
a)VerdCO esl
b)Falsogas.
c)Falsofluido sencimalicuar.
d)Falsoessólido
e)Falsogas.
adde lareaelvalordela
caetapa:
taeinversa
rgues&F.Latre
son 5,1 atue el líleenequilibr
dadero.A1íquido.
o.A5,1atm
o.A10atmsupercríticode la Tcrític
o.A5,1atmo.
o.A1atmy
ccióndirectaconstanted
son,respec
e)
tm y ‐56,7°íquido. ¿Bajorio?
(O.Q.N.Oviedo
0atmy ‐25
y‐25°CelC
y33°CelC (SCF), estáca y no se p
my ‐100°Ce
‐56,7°CelC
ta iguala2,develocidad
(O.Q.N.Oviedo
ctivamente:
205
°C. Suo qué
o2002)
5°C el
CO es
CO esá porpuede
elCO
CO es
,3·10 ddela
o2002)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 206
r =k [A]r =k [P]
Cuandosealcanzaelequilibriosecumpleque:
r =r
Igualandolossegundosmiembrosdelasecuaciones:
k [A]=k [P]
Sedefinelaconstantedeequilibrio,K,como:
K=k
k =[P][A]
Sustituyendo:
4,0·10 =2,3·10k
k =5,8·10
Larespuestacorrectaeslab.
7.65.Alrepresentarel%deproductopresenteenunamezclaenreacción(ejeY) frentea lapresiónunavezalcanzadoelequilibrio(ejeX),se obtiene la gráfica de la figura. ¿A quésistemaenequilibriodebecorresponderleestagráfica?a) (g)+ (g)2NO(g)b) (g)2 (g)c)3 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HI(g)
(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Asturias2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Como se observa en la gráfica propuesta, se trata de un equilibrio en el existe menorconcentracióndeproductoconformeaumentalapresióntotalenelsistema.Siseaumentalapresión totaldel recipiente,de acuerdo conel principiodeLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenlosreactivos.
Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenreactivosqueenproductoses:
(g)2 (g)
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 207
7.66.¿Cuáldelassiguientesafirmaciones,referidasalequilibrioquímico,escorrecta?a)Elvalorde lasconstantes y solodependede la temperaturaa laque sealcanceelequilibrio.b)Paralosequilibriosquímicosenfasegaseosa y soniguales.c)Elgradodedisociaciónindicalacantidaddemolesdesustanciaquesehandisociadounavezalcanzadoelequilibrio.d)Lapresiónsiempreinfluyesobreunequilibrioquímico.
(O.Q.L.Murcia2002)
a)Verdadero.Deacuerdoconla leydelequilibrio,elvalordelaconstantedeequilibriosolodependedelatemperatura.
b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
ParaqueK =K esprecisoqueΔ=0.
c) Falso. No basta con conocer los moles disociados, ya que el grado de disociación sedefinecomo:
α=molesdisociadosmolesiniciales
d)Falso.Lapresiónnoinfluyeenlosequilibriosenlosqueexisteigualnúmerodemolesdegasenreactivosyproductos.
Porejemplo,paraelequilibrio:
H (g)+I (g)2HI(g)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =pHI
2
p p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
p=p·yi
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =p·yHI
2
p·y p·y=
yHI2
y y
comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.
Larespuestacorrectaeslaa.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 208
7.67.EncuáldelassiguientesreaccionesenequilibriosecumplequeKcyKptienendistintovaloraunatemperaturadada:a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c) (g)+ (g) (g)+NO(g)d)C(s)+ (g)2CO(g)
(O.Q.L.Murcia2002)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
ParaqueK ≠K esprecisoqueΔ≠0.
Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ≠0es:
C(s)+CO2(g)2CO(g) enestecaso,Δ=2–1=1
Larespuestacorrectaeslad.
7.68.Enelequilibrio:
(dis)+4CO(g) (dis)+4 (g)dondeHbindicahemoglobina,¿cómodeberíamosactuarenloscasosdeenvenenamientopormonóxidodecarbono?a)Disminuyendolapresióndeoxígeno.b)Aumentandolapresióndeoxígeno.c)Disminuyendolaconcentracióndehemoglobina.d)Metiéndoseenunabañera.
(O.Q.L.Murcia2002)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
El envenenamiento por CO implica un aumento en la presión de esta sustancia. Si seaumentalapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje esta presión, es decir, hacia la formación decarboxihemoglobinayO .
Si se desea impedir el desplazamiento del equilibrio en el sentido de formación de losproductos es necesario aumentar la cantidad de algunos de ellos. En este caso, lo mássencilloseríaincorporaralorganismomáscantidaddeO ,enotraspalabras,aumentandolapresiónparcialdelO .
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 209
7.69.Laexpresióncorrectaparalaconstantedelequilibrio:
(s)+5 (g) (s) es:
a) =[ ]
[ ][ ]5
b) =[ ]5[ ][
c) =[ ]5
d) =1
[ ]5
(O.Q.L.Murcia2002)
Setratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndesuconstantedeequilibrioes:
=1
[ ]5
Larespuestacorrectaeslad.
7.70.Enlareacción:
(g)+ (g)2HF(g)con ΔH= ‐536kJ y energíadeactivación208kJ, ¿cuálde los siguientes enunciadosno escorrecto?a)Elcalordeformaciónes‐268kJ/mol.b)Enelequilibrio,unaumentodelatemperaturafavorecelareaccióninversa,aumentandolaconcentraciónde (g)y (g).c)Enelequilibrio,unaumentode latemperaturay lapresiónfavorece lareaccióndirecta,aumentandolaconcentracióndeHF(g).d)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaes372kJpormoldeHF.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Verdadero. Teniendo en cuenta que se forma HF a partir de los elementos que lointegranensuformamásestableencondicionesestándar,sisedesprenden536kJenlaformaciónde2molesdeHF,laentalpíadeformacióndeestasustancia:
‐536kJ2mol
=‐268kJ·mol
b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeH yF conloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciaenelnuevoequilibrio.
c)Falso. Si seaumenta lapresión totaldel recipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.En
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 210
este caso, el aumento de presión no influye al existir el mismo número de moléculasgaseosasenambosladosdelareacción.
Porotraparteelaumentodetemperaturayaestárespondidoenelapartadoanterior.
d)Verdadero.A lavistadeldiagramaenergético,pormoldeHF,correspondienteaesteproceso
laenergíadeactivacióndelareaccióninversaes:
Δ H=E E
E =104kJ– ‐268kJ =372kJ
Larespuestacorrectaeslac.
7.71.Paraelsistema:
2 (g)2NO(g)+ (g)Sabiendo que se parte de 1,00mol de en un recipiente de 1,00 L, se postulan lassiguientesexpresionesde siendox= .
1) =
122) =
1
3) =2 1
4) = 1
¿Cuáldeestasexpresionesescierta?a)Todasb)Ningunac)Solola2d)Solola1
(O.Q.L.Asturias2002)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
NO NO Oninicial 1 ntransformado 2x nformado 2x Xnequilibrio 1–2x 2x X
LaexpresióndelaconstanteK es:
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
Ener
gEn
erg íí
a P
oten
cial
/ k
Ja
Pot
enci
al /
kJ
Complejo activadoComplejo activado
EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ
H H = = --268 kJ268 kJ
HF (g)HF (g)
EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ
HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
Ener
gEn
erg íí
a P
oten
cial
/ k
Ja
Pot
enci
al /
kJ
Complejo activadoComplejo activado
EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ
H H = = --268 kJ268 kJH H = = --268 kJ268 kJ
HF (g)HF (g)
EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ
HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 211
K =[NO]2[O ]
[NO ]2
Teniendoencuentaqueelvolumenes1L:
K =2x 2 x12x 2 =
4x2 x12x 2
Comoseobserva,laexpresiónde nocoincideconningunadelascuatropropuestas.
Larespuestacorrectaeslab.
7.72.Lasiguienteafirmación:“La constante de equilibrio de una reacción exotérmica disminuye cuando aumenta latemperatura”.a)Esfalsa.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.e)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.
(O.Q.N.Tarazona2003)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Paraelequilibrio:
A(g)B(g) ΔH<0
si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia la formación de losreactivos.
laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:
K=[B][A]
Siaumenta[A]y,portanto,disminuye[B]elvalordelaconstantedeequilibriodisminuye.
Larespuestacorrectaeslab.
7.73.Lasiguientereacción:
(g)2 (g)alcanzaelequilibrioalatemperaturade150°Csiendo =3,20moles/L.¿Cuáldebeserelvolumendelreactorenelquetranscurrelareacciónparaqueenélesténenequilibrio1molde y2molesde ?a)1,60Lb)0,80Lc)1,25Ld)2,50L
(O.Q.L.Murcia2003)
LaexpresióndelaconstanteK es:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 212
K =[NO ]2N O
Sustituyendo:
3,2=2/V 2
1/VV=1,25L
Larespuestacorrectaeslac.
7.74.Enun recipiente vacío se introduce cierta cantidaddehidrógenocarbonatode sodiosólido y se calienta hasta 120°C. Cuando se alcanza el equilibrio dado por la ecuaciónquímica:
2 (s) (s)+ (g)+ (g)lapresiónenelinteriordelrecipienteesde2,26atm.IndicaelvalordeKpparadichoprocesoenlascitadascondiciones.a)6,63 b)5,12 c)1,28 d)1,13
(O.Q.L.Murcia2003)(O.Q.L.Murcia2008)
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =pH2O=p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
pt=p +p =2pp=pt2p=
2,26atm2
=1,13atm
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeKpes:
K =p ·p
Sustituyendo:
K =p K = 1,13 =1,28
Larespuestacorrectaeslac.
7.75.Considerelareacciónenequilibrio
2NO(g) (g)+ (g)¿Qué leocurriráa laconcentracióndeNOcuando,sinvariar latemperatura,sedisminuyahasta1/3de su valor inicial el volumendel recipienteque contiene lamezclagaseosa enequilibrio?a)Setriplicará.b)Seharáseisvecesmayor.c)Sereduciráalaterceraparte.d)Novariará.
(O.Q.L.Murcia2003)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 213
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Sisedisminuyeelvolumenhasta la tercerapartea temperaturaconstante, se triplica lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elnúmero demoléculas de gas en ambas partes de la reacción es elmismo, por tanto, lamodificaciónpropuestanoalteraelequilibrio.
Respecto a la concentracióndeNO, si el volumen se reduce a un tercio del inicial laconcentraciónsetriplica.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.76.Considereelsiguientesistemaenreacciónenunrecipientecerradoyunavezalcanzadoelequilibrio:
(s)CaO(s)+ (g) ΔH°=178,3kJ· .Aunatemperaturadeterminada,¿quiénseráproporcionalalaconstantedeequilibrio?a)Lascantidadesde (s),CaO(s)y (g)enelequilibrio.b)Lacantidadinicialde (g).c)Lacantidadde (g)enelequilibrio.d)Lacantidadde (s)inicial.
(O.Q.L.Murcia2003)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:
K =p
Laconstante adeterminadatemperaturasolodependede lacantidadde enelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslac.
7.77.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a) Se alcanza el equilibrio químico cuando la concentración de reactivos es igual a laconcentracióndeproductos.b)Sealcanzaelequilibrioquímicocuandolavelocidaddelareaccióninversaseigualaalavelocidaddelareaccióndirecta.c)Alaumentar latemperaturadeunsistemaenequilibrioésteevoluciona favoreciendo lareacciónendotérmica.d)Enunsistemaenequilibrio,uncatalizadordisminuye,enlamismamagnitud,laenergíadeactivaciónrequeridaparalareaccióndirectayparalainversa.
(O.Q.L.Murcia2003)
a)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,lasconcentracionesdeproductosyreactivosnotienenporquéigualarse,loqueocurreesquepermanecenconstantes.
b) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio se igualan las velocidades de la reaccióndirectaeinversa.
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 214
c)Verdadero. Si aumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura.Lareacciónendotérmicaeslaconsumecalorparaproducirse.
d)Verdadero.Comoseobservaenlagráfica,laadicióndelcatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.78.Enelequilibrio:
(s) (s)+ (g)+ (g)dondeΔH>0paraelprocesodedescomposición:a)KcyKpsoniguales.b)Unaumentodelatemperaturadesplazaelequilibriohacialaderecha.c)Unaumentodelatemperaturanoinfluyeportratarsedeunequilibrio.d)Unaumentodelapresiónfacilitaladescomposicióndelbicarbonato.
(O.Q.L.CastillayLeón2003)
a)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–0=2
ParaqueK =K esprecisoqueΔ=0.
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbaje latemperatura.Comosetratadeunareacciónendotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformaciónde (derecha).
c)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior lasvariacionesde temperaturasíqueinfluyeeneldesplazamientodelequilibrio.Esmás,latemperaturaeslaúnicavariablequehacecambiarlaconstantedeequilibriodeunareacción.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 215
d) Falso. Si se aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeCa HCO .
Larespuestacorrectaeslab.
7.79.Dadoelequilibrioquímicoenfasegaseosa:
+3 2 ¿Cómoseobtendríamayorcantidaddeamoníaco?a)Aumentandolapresióntotaldelrecipiente.b)Disminuyendolapresióntotaldelrecipiente.c)Disminuyendolapresiónparcialdelnitrógeno.d)Disminuyendolapresiónparcialdelhidrógeno.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, esdecir, en el sentido el que disminuya el número demoléculas gaseosas presentes en elequilibrio. En este caso hacia la formación de por lo que la cantidad de estasustanciaaumenta.
b)Falso.Eselopuestoalanterior.ElsistemasedesplazahacialaformacióndeN yH .
c‐d)Falso.SisedisminuyelapresiónparcialdelN (oH ),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichapresiónparcial,esdecir,hacialaformacióndeestassustancias.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.80.EnunequilibrioKp=Kcsi:a)Todaslasespeciessongases.b)Sehaalcanzadoelequilibrio.c)Seproduceencondicioneshomogéneas.d)Lavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososdeproductosyreactivosesnula.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
EnelcasodequeΔ=0,secumplequeK =K .
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 216
7.81.Paraelequilibrio:
(g)+ (g) (g)siseañadecloro,manteniendolatemperaturaconstante:a)Elequilibrionosemodifica.b)Seproduceundesplazamientohacialosreactivos.c)Seproduceundesplazamientohacialosproductos.d)Seproduceunaumentodelaconstantedeequilibrio.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.AlañadirCl atemperaturaconstanteseequilibrioserompe.
b)Falso.SiseañadeCl ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que consuma esta sustancia, es decir, hacia la formación de losproductos.
c)Verdadero.Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosproductos.
d) Falso. Si se añade Cl a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirCl perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeK porloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.
Larespuestacorrectaeslac.
7.82.La del ,es1,8·10 ysuvelocidaddedisociaciónesv=8·10 [ ].¿Cuálseríalaconstantedevelocidaddelareaccióndeasociaciónde y ?a)4,4·10 b)1,25·10 c)4,4·10 d)8·10 e)1,8·10
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
LaecuaciónquímicacorrespondientealadisociacióndelCH COOH:
CH COOHCH COO +H
Las ecuaciones de velocidad correspondientes a la disociación y a la asociación delCH COOHson,respectivamente:
v =k [CH COOH]v =k [CH COO ][H ]
Cuandoseigualanambasvelocidadessealcanzaelequilibrio:
k [CH COOH]=k [CH COO ][H ]
seobtiene:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 217
kk
=[CH COOH]
[CH COO ][H ]
Segúnlaleydeaccióndemasas,laconstantedeequilibrioes:
K=[CH COOH]
[CH COO ][H ]
Igualandoambasexpresionesseobtiene:
K=kk
Sustituyendo:
1,8·10 =8,0·10k
k =4,4·10
Larespuestacorrectaeslaa.
7.83.Cuandosedisuelveenaguaα‐d‐glucosa,sufreunaconversiónparcialaα‐d‐glucosaconpropiedades físicas ligeramentediferentes.Estaconversióndenominadamutarrotación sedetiene cuando el63,6%de laglucosa está en forma α. ¿Cuál sería laKdel equilibriodemutarrotación?a)1,75·10 b)0,636c)6,36·10 d)6,36·10 e)1,75
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Laecuaciónquímicacorrespondientealequilibriodemutarrotaciónes:
‐d‐glucosa‐d‐glucosa
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
‐d‐glucosa ‐d‐glucosacinicial 1 ctransformado x cformado xcequilibrio 1–x x
Sabiendo que x = 0,636 y sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio seobtiene:
K =[α‐d‐glucosa][β‐d‐glucosa]
=0,636
1–0,636=1,75
Larespuestacorrectaeslae.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 218
7.84.Lasacarosa‐Psesintetizaporreaccióndefructosayglucosa‐P,según:
fructosa(aq)+glucosa‐P(aq)sacarosa‐P(aq)Laconstantedeequilibrioes0,05.¿Hastaquévolumendebeserdiluidaunadisoluciónquecontiene 0,05 moles de cada uno de los reactivos, fructosa y glucosa‐P para que en elequilibrioenzimáticosetengaun3%deconversiónasacarosa‐P?a)0,0078 b)78,4 c)784mLd)7,84Le)0,784
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
fructosa glucosa‐P sacarosa‐Pninicial 0,05 0,05 ntransformado x x nformado Xnequilibrio 0,05–x 0,05– x X
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:
Kc=sacarosa‐P
fructosa glucosa‐P=
xV
0,05–xV
0,05–xV
Sabiendoquelaconversiónesdel3%:
x=0,05mol3molconvertido100molinicial
=0,0015mol
Losmolesdeambosreactivosquequedansinconvertirenelequilibrioson:
0,05molinicial–0,0015molconvertido=0,0485molenequilibrio
SustituyendoenlaexpresióndeK :
0,05=
0,0015V
0,0485 2
V2
V=0,0784L103cm3
1L 78,4
Larespuestacorrectaeslab.
7.85. Se quiere eliminar el vapor de agua de un recipiente. Utilizando la siguienteinformación,¿cuálserálareaccióncorrespondientealmejorreactivodesecante?
a)Cu(s)+ (g)CuO(s)+ (g) =2·10 b)CO(g)+ (g) (g)+ (g) =100c)CO(g)+ (g)C(s)+ (g) =2·10 d)2 (aq)+ (aq) (g)+ (g) =10 e)GdOCl(s)+2HCl(g) (g)+ (s) =0,12
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Escribiendo todos los equilibrios de forma que el H O sea un reactivo, la reacción queposeaelmayorvalordelaconstantedeequilibrioseráaquellaenlaqueestépresenteel mejor reactivo desecante, ya que la reacción se encuentra más desplazada hacia laderecha.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 219
Elvalordelaconstantedeequilibriodelasreaccionesinversasenloscasosc),d)ye)son,respectivamente:
c)CO(g)+H (g)C(s)+H O(g) K =2·10
K '=1K=
1
2·10=5·10
d)SO (g)+H O(g)2H (aq)+SO (aq) K =10
K '=1K=
1
10=10
e)GdCl3(s)+H2O(g)GdOCl(s)+2HCl(g) K =0,12
K '=1K=
10,12
=8,3
Larespuestacorrectaeslad.
7.86.Sealareacciónexotérmica(ΔH°<0)enequilibrio:
A(g)+2B(g)3C(g)dondeA,ByCsonsustanciasquesecomportancomogasesideales.Indiquecuáldelassiguientesactuacionesdesplazaráelequilibriohacialaderecha:a)Unadisminucióndepresiónatemperaturaconstante.b)Unadisminucióndelatemperaturadelsistema.c)Laadicióndeuncatalizador.d)LaadicióndeCalsistemaatemperaturaypresiónconstante.
(O.Q.L.Madrid2004)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentido el que aumente el númerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Eneste caso como existe el mismo número de moléculas gaseosas en cada parte de lareacciónelcambioenlapresiónnoproduceningúnefectosobreelsistemaenequilibrio.
b) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcaloreliminadoyasíaumente latemperatura.Al tratarsedeunprocesoexotérmico lareacciónsedesplazahacialaformacióndelosproductos(derecha).
c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
d)Falso.SiseañadeC,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos(izquierda).
Larespuestacorrectaeslab.
Proble
7.87.sistem
estáea)Lab)Lac)Nod)Au
Setra
La coconstinsolsobre
Lare
7.88.porlaEl
Elpe
¿Cuálforma)Disb)Incc)Disd)Inc
Enlalosre
Deac
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enequilibrioadisoluciónsadisolucióntotendráefecumentarála
atadeuneq
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espuestacor
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2 (g)+rfildeenerg
l de las siguacióndetriósminuirelvocrementarlasminuirlatecrementarla
agráficaseeactivos,loq
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2SO2+O2
onesdelasOlim
unsólidopoura:
oyseañadeseteñirádetomarácoloctoenelequconcentraci
quilibriohet
q
olo dependemperatura eua la adiciónrioylacanti
rrectaeslac
deazufreseióndedióxidtilizarsecom
+ (g)gíaparaesta
uientes actuóxidodeazufolumendelvatemperatuemperaturaacantidadd
observaquequieredecir
elprincipio
(s)
mpiadasdeQu
ocosolublee
másyodosómarrónmásormarrónmilibrio.iónde (aq
terogéneoen
e de la coneste valor sendemás cadadañadida
c.
eutilizaindudodeazufremocatalizado
2 (gareacciónap
uacionesmoufrealtiempvasodereacuradelvasodelvasodedepentaóxid
eelcontenirquesetrat
deLeChâte
2SO3
(aq)
uímica.Volume
enagua,en
ólido.¿Quéososcuro.ásclaro.
q).
nelquelae
ncentraciónemantieneantidaddeasevaalfon
ustrialmenteconunexceordelareac
g)pareceenla
odificará eloqueaumencciónatempdereacciónreacciónapdodedivana
doenergétitadeunproc
elierquedice
en2.(S.Menar
laqueorigin
ocurrirá?:
xpresiónde
de I (aq)constante.esta sustanndodelvaso
eparaprepasodeaire.cción:
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equilibrio entelavelocieraturaconapresióncopresiónconstdio.
codelosprcesoexotérm
eque:
rgues&F.Latre
naunadisol
eK es:
por lo quePor estemociano tieno.
ararácidosu
nta.
n el sentidodaddereaccstante.onstante.tante.
roductosesmico.
e)
luciónmarr
(O.Q.L.Murcia
e si se manotivo, al serneningúne
ulfúrico.Sef
o de aumención?
(O.Q.L.Murcia
menorque
220
rón.El
a2004)
ntiener el I efecto
forma
tar la
a2004)
elde
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 221
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:
r=k[SO [O
A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:
k k exp ‐ERT
a) Verdadero. Si se disminuye el volumen a temperatura constante, se aumenta lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elsistemasedesplazahacialaformaciónde .
Al disminuir el volumen aumenta la concentración de las especies reaccionantes y, portanto,aumentalavelocidaddelareacción.
b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .
c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y así aumente latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .
DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,sidisminuyelatemperaturadisminuyeelvalordekyconellolavelocidaddelareacción.
d)Falso.LaadicióndemáscantidaddelcatalizadorV O noalteraelequilibrioyaqueuncatalizador disminuye por igual la energía de la activación de las reacciones directa einversa.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.89.Considerelasiguientereacciónquímicaenequilibrio:
2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g)Esteequilibriopuededesplazarsehacialaderechapor:a)Eliminaciónde (g)delamezcla.b)Adicióndemás (g)alamezcla.c)AdicióndeNe(g)alamezcla.d)Disminucióndelvolumendelamezcla.e)Aumentodelvolumendelamezcla.
(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 222
a) Falso. Si se elimina H O, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseformeestasustancia.Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.
b)Falso.SiseañadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que se consuma esta sustancia. La reacción se desplaza hacia laizquierda.
c)Falso.SuponiendoqueelNe(uninerte)seañadealequilibrioavolumenconstante,elcambioproducidoesunaumentodelapresióntotaldelsistemaporlaadicióndelnuevocomponente, pero manteniéndose constantes las presiones parciales de las sustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteKpnosealterayelequilibrionocambia.
d)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaizquierda,formacióndeH OyCl .
e)Verdadero. Es la propuesta contraria al apartadod), siseaumentaelvolumen delrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoylelapresiónenelinteriordel recipiente se reduce. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaderecha,formacióndeHCly .
Larespuestacorrectaeslae.
7.90.Paralasiguientereacción:
(g)2 (g) elvalorde =5,8·10 .Silaconcentracióninicialde (g)=0,040Mylaconcentracióninicialde (g)es0M,¿cuáleslaconcentracióndeequilibriode (g)?a)1,7·10 Mb)3,3·10 Mc)9,4·10 Md)1,2·10 Me)2,3·10 M
(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Madrid2010)
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
N O NOcinicial 0,040 ctransformado x cformado 2xcequilibrio 0,040–x 2x
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:
K =[NO2]
2N2O4
SustituyendoenlaexpresióndeK :
5,8 10 =2x
0,04xx=6,9 10 M
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 223
Elvalorde[N O ]enelequilibrioes:
N O = 0,046,9·10 3 M=3,3·10 2M
Larespuestacorrectaeslab.
(EnlacuestiónpropuestaenMadrid2010lacantidadinicialdeN O es0,50M).
7.91.Siseaumentalatemperatura,laconstantedelequilibrio:
(g)2 (g) ΔH=54,8kJ· .a)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdeprisa.b)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdespacio.c)Aumenta.d)Disminuye.
(O.Q.L.Murcia2005)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura.ComosetratadeunareacciónendotérmicaelequilibriosedesplazahacialaformacióndeNO conloquelacantidaddeestasustanciaenelequilibriosehacemayormientrasquelaN O sehacemenor.
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =[NO ]2N O
como[NO ]aumentay[N O ]disminuyeelvalorde aumenta.
Larespuestacorrectaeslac.
7.92.Laconstantedeequilibrio( )deunareacciónsiempretienecomounidades:a)Moles/litro.b)Esadimensional.c)Lasmismasque .d)Nosepuedenprecisar,dependerádelasespeciesyestequiometríadelareacción.
(O.Q.L.Murcia2005)(O.Q.L.Asturias2006)
LasdimensionesdelaconstanteK dependendequeequilibrioseestudie.
Enelequilibrio:
N (g)+3H (g)2NH (g)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =[NH ]2
N [H ]3lasunidadesdelaconstantesonL2 mol 2
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 224
Enelequilibrio:
I (g)+H (g)2HI(g)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =[HI]2H I
laconstanteesadimensional
Larespuestacorrectaeslad.
7.93.Paraelsistemaenequilibrio:
2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0.a)Lavelocidaddereacciónserámayora1000°Cquea640°C.b)Silapresióntotaldelamezclaenequilibrioesde1atm,entonces = .c)Alaumentarlapresióntotalaumenta .d)Siseexpandeelsistema,atemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeC.
(O.Q.L.Murcia2005)
a)Verdadero.Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:
Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:
r=k[A [B
A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:
k k exp ‐ERT
Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.
b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–3=‐1
En este caso,K ≠K ya queΔ ≠ 0. El que la presion de lamezcla sea 1 atmno tieneningunainfluenciaenlarelaciónentrelasconstantes.
c) Falso. De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante K solocambiasicambialatemperatura,nocambiaalvariarlapresión.
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
d)Falso.Siseexpandeelsistemaatemperaturaconstante,disminuyelapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,el sistemasedesplazahacialosreactivos.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 225
Larespuestacorrectaeslaa.
7.94.Conrespectoalequilibrioquímicopuedeafirmarseque:a)Lafuncióndeuncatalizadoreslasustitucióndelmecanismodereacciónporotroconunaenergíadeactivaciónmásbaja.b)Lapresenciadeuncatalizadorhacemáspositivoelvalordelaconstantedeequilibrio,alaumentarlaconcentracióndelosproductosconrespectoaladelosreactivos.c)Lapresenciadeuncatalizadorenunareacciónreversibledesplazaelequilibriohacia laderecha.d)Loscatalizadoressolotienenefectoenlosequilibrioshomogéneos.
(O.Q.L.Murcia2005)
Comoseobservaenlafigura,lamisióndeuncatalizadordisminuirporiguallaenergíadelaactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.Porestemotivoelequilibrionosealtera,simplementesealcanzaenmenostiempo.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.95.Lareacción:
2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐113,0kJtieneunaecuacióndevelocidadv=k[NO]2[ ].¿Cuáldelossiguientescambiosaumentaráelrendimientode ylavelocidad?a)Unaumentodelapresióntotalatemperaturaconstante.b)Unaumentodelatemperatura.c)Adicióndeuncatalizadoratemperaturaconstante.d)Unaumentodelvolumenatemperaturaconstante.
(O.Q.L.Asturias2005)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.Siseaumentalapresiónatemperaturaconstante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecir,haciadondemenosmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNO porloqueaumentaelrendimientodeestasustancia.
Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,como la reacción se desplaza hacia la formación de NO , los valores de [NO] y [O ]disminuyenporloquedisminuyelavelocidaddelareacción.
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EE
Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn
EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)
EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos
ProductosProductos
ReactivosReactivos
ProductosProductos
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 226
b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivolacantidaddeNO disminuyeyconelloelrendimiento.
Comolatemperaturaaumentatambiénlohacelaconstantedevelocidad.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.
c)Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoseaumentaelrendimientoenNO .
d)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNOyO porloquedisminuyeelrendimientodeNO .
Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.
Ningunadelasrespuestasescorrecta.
7.96.Siparaelequilibrio:
2 (g)+ (g)2 (g)Se suponeque las concentraciones inicialesde todas lasespecies son2,0M, ¿cuálesde lossiguientesgruposdevaloresnosonposiblescomoconcentracióndeequilibrio?
a)1,8 1,9 2,2b)2,2 2,1 1,8c)2,4 2,4 1,6d)1,4 1,7 2,6
(O.Q.L.Asturias2005)
Suponiendo que la reacción transcurre hacia la derecha, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2x x cformado 2x Xcequilibrio 2–2x 2– x 2+2x
a)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:
[SO ]=1,8M [O ]=1,9M [SO ]=2,2M
d)Posible.Suponiendoquex=0,3Mlosvaloreselequilibrioson:
[SO ]=1,4M [O ]=1,7M [SO ]=2,6M
Suponiendo que la reacción transcurre hacia la izquierda, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 227
SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2xcformado 2x x cequilibrio 2+2x 2+x 2– 2x
b)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:
[SO ]=2,2M [O ]=2,1M [SO ]=1,8M
c) No posible. En este caso no se cumple la estequiometría para ninguno de los dossentidos ya que es imposible que partiendo de las mismas cantidades iniciales lascantidadesenelequilibriodeSO yO seaniguales.
Larespuestacorrectaeslac.
7.97.El (s)sedescomponesegúnlareacción:
(s) (s)+ (g)Siendo =0,0095a120°C.Sisequiereimpedircualquierpérdidadepesoalpesar a120°C,lapresiónparcialdel deberáser:a)Mayorque0,0095atm.b)Menorque0,0095atm.c)Igualalapresiónparcialdel (s).d)Iguala1atm.
(O.Q.L.Asturias2005)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =p
SilapresiónparcialdelCO esmayorde0,0095atm,setendráqueQ >K yparaquesealcance de nuevo el equilibrio a esa temperatura el sistema se debe desplazar hacia laformaciónAg CO .
Larespuestacorrectaeslaa.
7.98.Enunareacciónenequilibrio:a)Loúnicoquepuedemodificarlasconcentracionesdeloscomponentesesuncambioenlatemperatura.b)Uncambioenlatemperaturanocambiaránuncalasconcentracionesdeloscomponentes.c)Uncambioenlapresiónbastaráparacambiarlasconcentracionesdeloscomponentes.d)Un cambio en la concentración de cualquiera de los componentes cambiará todas lasconcentraciones.
(O.Q.L.Asturias2005)
a‐b)Falso.Lasconcentracionesdeloscomponentesdeunamezclaenequilibriocambianademásdeconlatemperaturaconloscambiosenelnúmerodemoles,presiónyvolumen.
c) Falso.Un cambio en lapresiónnoproduceningún cambio en los equilibrios comoelsiguiente:
H (g)+Cl (g)2HCl(g)
enlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosyreactivos.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 228
d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,uncambioenlaconcentracióndeunadelasespeciesdelequilibriohacequeelsistemasedesplaceenelsentidoopuestoloquehacecambiarlasconcentracionesdetodaslasespeciespresentes.
Larespuestacorrectaeslad.
7.99.¿Cuáldelossiguientesequilibriossedesplazaráhacialaformacióndereactivoscuandoaumentaelvolumendelareacción?a) (g)+3 (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c)2 (g)2 (g)+ (g)d)2 (g)3 (g)e) (g)+ (g)2HF(g)f)C(s)+ (g)2CO(g)g)CO(g)+ (g) (g)+NO(g)
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se aumenta el volumen a temperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya.
Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
a)Δν=2−4=‐2.Sedesplazahacialosreactivos.
b‐e‐g)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio.
c‐d)Δν=3−2=1.Sedesplazahacialosproductos.
f)Δν=2−1=1.Sedesplazahacialosproductos.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.100.Siladensidaddelgrafitoesaproximadamente2g· yladelfullereno1,5g· ,¿enquésentidodesplazaráelequilibriolaaplicacióndeunapresiónelevada?a)Hacialaformacióndegrafito.b)Hacialaformacióndefullereno.c)Nohaydesplazamiento.d)Seformancantidadesaproximadamenteigualesdeambasvariedadesalotrópicas.
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
Conesosvaloresde ladensidad, las sustanciaspropuestasnosecomportancomogasesideales por lo que no se les puede aplicar el principio de Le Châtelier sobre eldesplazamientodelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 229
7.101.Paralasiguientereacción:
+ 2ABelgráficodeconcentracióndelasespeciesimplicadasfrentealtiempoes:
Elvalordelaconstantedeequilibrioes:a)1b)2c)4d)8
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =[AB]2
A [B ]
Segúnelgráfico,losvaloresdelasconcentracionesdelasespeciesenelequilibrioson:
[AB]=2M [A ]=[B ]=1M
Sustituyendo:
K =2 2
1 2 =4
Larespuestacorrectaeslac.
7.102.Paraelequilibriodedisociacióndelcomplejodecobreconamoníaco:
+4 Laafirmacióncorrectaes:a)Laadicióndemás destruyeelcomplejo.b)LaadicióndeCudesplazaelequilibriohacialaderecha.c)LaadicióndeKCldesplazaelequilibriohacialaizquierda.d)Alcalentar,paraeliminar ,elequilibriosedesplazahacialaderecha.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, si se añade NH el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaformacióndelcomplejo(izquierda).
b‐c) Falso. Las especies Cu y KCl no están presentes en el equilibrio por lo que no loafectan.
Concentración/M
Tiempo
[A2 ]=[B2]
[AB]
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 230
d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseelimina elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueserepongaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaderechadeformaquesedestruyeelcomplejo.
Larespuestacorrectaeslad.
7.103.Paralareacción:
(s)+2 (g)Sn(s)+2 (g)a 750°C la presión total del sistema es 32,0mmHg, siendo la presión parcial del agua23,7mmHg.Laconstantedeequilibrioparadichareacciónes:a) =7,30b) =5,25c) =3,80d) =8,15
(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =p 2
p 2
LapresiónparcialdeH es:
32,0mmHg–23,7mmHg=8,3mmHg
Sustituyendoseobtiene:
K =23,7mmHg
1atm760mmHg
2
8,3mmHg 1atm760mmHg
2 =8,15
Larespuestacorrectaeslad.
7.104.Un recipiente cerrado contiene una cierta cantidad de líquido en equilibrio con suvapor.Sielvolumendelrecipientedisminuye,¿quésucedecuandoseestableceelequilibrio?a)Disminuyelatemperatura.b)Condensapartedelvapor.c)Aumentalapresión.d)Disminuyelapresión.e)Partedellíquidopasaalafasevapor.
(O.Q.N.Vigo2006)
Si la temperatura permanece constante, la presión de vapor del líquido tambiénpermanececonstanteyaqueéstasolodependedelatemperatura.
Deacuerdoconlaecuacióndeestadodelosgasesideales:
p=nRTV
para que p se mantenga constante, si V disminuye n debe disminuir, es decir debecondensarpartedelvapor.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 231
7.105.Seintroduceunaciertacantidadde 4 10(s)enunrecipientea400Kyseesperaaquesealcanceelequilibriodelasiguientereacción:
4 10(s) 4(g)+5 (g)Silapresióntotalesde1,86atm,elvalordela adichatemperaturaes:a)9,61·10 b)11,16 c)2,78 d)0,36 e)41,41
(O.Q.N.Vigo2006)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:
K p p 5
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =5p =5p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
pt=p +p =6pp=pt6p=
1,86atm6
=0,31atm
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K 5p6K 5 0,31atm 6 2,77
Larespuestacorrectaeslac.
7.106.Unrecipientecontieneenequilibriohieloyagualíquidaa0°Cy1atm.Siseaumentalapresiónmanteniendoconstantelatemperatura:a)Seformarámáshielo.b)Seformarámáslíquido.c)Sesublimarápartedelhielo.d)Partedelagualíquidapasaráavapor.
(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2009)
Setratadelequilibrio:
H O(s)H O(l)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se aumenta la presión, disminuye el volumen, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedesciendaelvolumen.ComoelH O(l)esmásdensaqueelhieloelvolumenqueocupaellíquidoesmenor,portanto,elsistemasedesplazahacialaformacióndemáslíquido.
Tambiénpuedeverseapartirdeldiagramadefasesdelagua:
Proble
7.107
larela)b)c)d)
Lare
siend
Port
Lare
7.108siguie
Lacoa)1,3b)3,2c)1,3d)1,6
Setra
Deac
emasyCuestio
7.Dadalasig
2 (g)+laciónentre= = ½
==
elaciónentre
K =K R
do
Δ=Σcoe
tanto:
K =K (R
espuestacor
8.Seintroduentereacció
(s)oncentración3·10 M2·10 M3·10 M6·10 M
atadeuneq
K =[NH ]
cuerdoconl
[NH ]=[H
onesdelasOlim
guientereac
+ (g)lasconstant
½
elasconstan
RT
f.esteq.pro
RT)1o
rrectaeslac
uce (ón:
)nmolarene
quilibriohet
][H S]
laestequiom
H S]
mpiadasdeQu
cción:
2 (gtesdeequilib
ntesK yK
ductosgas–
obien
c.
(s)enunrec
(g)+ lequilibriod
terogéneoy
metríadela
uímica.Volume
g)brio y
vienedada
–Σcoef.este
K =K
cipientede1
(g)de (g)e
laexpresión
reacción:
en2.(S.Menar
En el punH O (l),temperatupuntoB’do
Larespues
es:
(O.Q.
aporlaexpr
eq.reactivo
(RT)–1
1La25°Cy
=1,6·1es:
ndelaconst
rgues&F.Latre
nto B coexal aumentara constanondesoloha
stacorrecta
L.Madrid2006
resión:
sgas=2–3
sealcanzae
0 .
tanteK es:
e)
xisten H Oar la presnte, se paayH O(l).
eslab.
6)(O.Q.L.Cádiz
3=‐1
elequilibrio
(O.Q.L.Madrid
232
(s) yión asa al
z2008)
odela
d2006)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 233
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K NH
Elvalorde[NH ]enelequilibrioes:
NH = K = 1,6·10 =1,3· M
Larespuestacorrectaeslaa.
7.109.Alaumentarlatemperatura,laconstantedeequilibriodeunareacciónexotérmica:a)Aumentab)Disminuyec)Nodependedelatemperatura.d)Aumentaenlasreaccionesexotérmicasydisminuyeenlasendotérmicas.
(O.Q.L.Madrid2006)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Paraelequilibrio:
A(g)B(g) ΔH<0
siseaumenta latemperatura,deacuerdoconelprincpiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarsedeunprocesoexotérmico la reacciónsedesplazahacia la formaciónde losreactivos.
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:
K=[B][A]
Si aumenta [A] y, por tanto, disminuye [B] el valor de la constante de equilibriodisminuye.
Larespuestacorrectaeslab.
(EstacuestiónesmuysimilaralapropuestaenTarazona2003).
7.110.Dadoelequilibrioquímicorepresentadoporlasiguienteecuación:
(g)+3 (g)2 (g)Siunavezestablecidoelequilibrioseañadeunaciertacantidadde (g),sepuededecir,sinerror,queparaalcanzardenuevoelequilibrio:a)El sistemaevolucionarádisminuyendo lamasade (g)ypermaneciendoconstanteelrestodelosgases.b)Disminuirálamasade (g)yaumentarálade (g),permaneciendoconstantelade(g).
c)El (g)actuarádereactivolimitanteporloqueseconsumirácompletamente.d)Elsistemaevolucionará,peronosepuededecir,enprimeraaproximación,si lamasade
(g)aumentaráodisminuirá.(O.Q.L.Asturias2006)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 234
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia.Seconsume yseforma .
Ningunarespuestaescorrecta.
7.111.¿Cuáldelassiguientescaracterísticascorrespondeaunestadodeequilibrio?a)Paraquesealcanceelestadodeequilibrioquímicoelsistemadebesercerrado.b)Unverdaderoequilibrioquímicosolosealcanzapartiendodelosreactivosdelareacción.c) El equilibrio se caracteriza por la constancia de algunas propiedades como laconcentración,porloquesetratadeunsistemadecomposiciónconstante.d)Inclusodespuésdealcanzarseelequilibrioquímicocontinúanproduciéndoselasreccionesdirectaeinversaanivelmicroscópico.
(O.Q.L.Asturias2006)
a)Falso.Esacondiciónsoloesnecesariaparalosequilibriosenfasegaseosa.
b) Falso. El estado de equilibrio de un sistema puede alcanzarse tanto partiendo dereactivos,deproductosodeambos.
c) Falso. El estado de equilibrio de un sistema no se caracteriza porque se mantengaconstantelaconcentracióndelassustancias,sinoporelvalordelaconstantedeequilibrio.Esdecir,aunamismatemperatura,sepuedetenerelmismovalordelaconstanteKccondiferentesvaloresdelasconcentracionesdereactivosyproductos.
d)Verdadero. El estadode equilibrio se caracteriza por ser dinámico, es decir, que lasreaccionesdirectaeinversacontinúanunavezquesehaalcanzadoéste.
Larespuestacorrectaeslad.
7.112.Dadoelsistemarepresentadopor:
2NO(g)+ (g)2NOCl(g)únicamentesepuedeafirmarque:a)Esunsistemaenelquesecumpleque[NO]eq=[NOCl]eq.b)En esteproceso siempre sedebehacer reaccionar inicialmente eldoblede cantidaddeNO(g)quede 2(g).c)Secumplesiempre,deacuerdoconlaestequiometríadelareacción,quelarelaciónmolardelassustanciaspresentesenelequilibrioesNO: 2:NOCles2:1:2.d)Unavezalcanzadoelequilibrio,existeunarelaciónentrelasconcentracionesquesiempreesconstanteeindependientedelascantidadesinicialspuestasareaccionar.
(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)
a) Falso. Cuando el sistema se encuentra en equilibrio no tiene porqué cumplirse que[NO =[NOCl .
b) Falso. El equilibrio se alcanza independientemente de cuáles sean las cantidadesinicialesdeNOyCl .
c) Falso. La relación de especies en el equilibrio no tiene nada que ver con la relaciónmolardadaporlaestequiometriadelproceso.
d) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, se mantienen constantes lasconcentraciones de todas las especies implicadas en el equilibrio y estas son
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 235
independientes de cuáles hayan sido las cantidades inciales que se hayan hechoreaccionar.
Larespuestacorrectaeslad.
7.113.Dadoelsiguienteequilibrio:
(s) (g)+HCl(g) ΔH>0señalacuáldelassiguientesafirmacionesrespectoalsistemaesfalsa:a) Aumentando la temperatura a presión constante el equilibrio se desplaza hacia laformacióndelosproductos.b)Añadiendomás 4 (s)elequilibriosedesplazahacialaformacióndelosproductos.c)Aumentando lapresióna temperaturaconstantedisminuye lacantidaddegasesque seencuentranenelequilibrio.d)Enelestadodeequilibrio,el 4 (s)seformaysedescomponeconlamismavelocidad.
(O.Q.L.Asturias2006)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laderecha,esdecirhacialaformacióndeproductos.
b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelNH4Cl(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.
c) Verdadero. Al aumentar la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.
d)Verdadero.Elestadodeequilibriodeunsistemasecaracterizaporquelasespeciesquelointegranseformanysedescomponenconlamismavelocidad.
Larespuestacorrectaeslab.
7.114.Dadaslassiguientesecuaciones:
(g)+ (g)2HI(g)
½ (g)+½ (g)HI(g)
2HI(g) (g)+ (g) Secumpleque:a) = = b) = =1/ c) = ½= 1/ ½d) = 1/ ½=
(O.Q.L.Asturias2006)
La expresión de las constantes K , K y K para los equilibrios dados son,respectivamente:
K =[HI]2
H [I ]K =
[HI]
[H ]½[I ]½K =
H [I ]
[HI]2
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 236
Larelaciónentrelasdiferentesconstanteses:
=1 = ½ = ½
Larespuestacorrectaeslac.
7.115.Paraelprocesoatemperaturaambiente:
A(g)+B(g)C(g)a) = b) > c) <
(O.Q.L.LaRioja2006)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–1=1
Enestecasosecumpleque:
K =K RT >
Larespuestacorrectaeslab.
7.116.Laconstantedeequilibriodeunprocesosumadeotrosdosesigual:a)Alasumadesusconstantes.b)Alproductodesusconstantes.c)Aladiferenciadesusconstantes.
(O.Q.L.LaRioja2006)
Lasconstantesdeequilibrionosonaditivas.Cuandounprocesoeselresultadodelasumadeotrosdos,suconstantedeequilibrioeselproductodelasconstantesdelasreaccionessumadas.
Larespuestacorrectaeslab.
7.117.Lapresenciadeuncatalizadorenelequilibrio:
(g)+3 (g)2 (g) ΔH=‐22kcala)Lodesplazahacialaderecha.b)Noinfluye.c)Lodesplazahacialaizquierda.
(O.Q.L.LaRioja2006)
Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directa comoinversa,portantonoinfluyeenelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 237
7.118. Alcanzado un equilibrio, se añaden reactivos, sin variar la temperatura. ¿Qué lesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariará
(O.Q.L.LaRioja2006)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siseinyectanreactivoselsistemaenelequilibrioatemperaturaconstanteelequilibriosedeplaza en el sentido en el que estos se consuman, es decir, hacia los productos. Noobstante,comolatemperaturanovaríalaconstantedeequilibrionocambia.
Larespuestacorrectaeslac.
7.119.Unasustanciagaseosasedisociasegúnelequilibrio:
A(g)B(g)+C(g)
Enunaexperienciaseintroducen0,2molesdeAenunrecipientevacíode2Ldecapacidada300K.Cuandosehaalcanzadoelequilibriolapresióntotalesde4,3atm.Apartirdeestosdatos,laconstante adichatemperaturaes:a)5,46b)0,22c)0,74
(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.LaRioja2006)
Latablademolesdelareacciónes:
A B Cninicial 0,2 ntransformado x nformado x xnequilibrio 0,2–x x x
ntotal =(0,2–x)+x+x=(0,2+x)
Elvalordeptotal permite calcularx. :Considerandoque losgases se comportande formaidealseaplicalaecuacióndeestado:
0,2+x =4,3atm·2L
0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 Kx=0,15mol
Laspresionesparcialesenelequilibrioson:
pA=p0,2‐x0,2+x
=4,3atm0,2‐0,15 mol0,2+0,15 mol
=0,61atm
pB=pC=px
0,2+x=4,3atm
0,15mol0,2+0,15 mol
=1,84atm
SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 238
K pB pCpA
1,84 2
0,61 5,5
Larespuestacorrectaeslaa.
7.120.Enunmatrazserealizaelvacíoysellenaconmetanoa0°Cy1,00atm,alcalentara1000°Clapresiónseelevarápidamentea4,66atmperoseincrementadespuéshastallegara6,34atmdebidoaladisociación:
(g)C(s)+2(g).
¿Cuáleselvalorde paraelequilibrioanterior?a)1,68b)2,36c)3,79d)0,036e)2,2·10
(O.Q.N.Córdoba2007)
Latabladepresionesdelareacciónes:
CH Hpinicial 4,66 ptransformado p pformado 2ppequilibrio 4,66–p 2p
Elvalordepes:
p= 6,34–4,66 atm=1,68atm
Laspresionesparcialesenelequilibrioson:
p =4,66–pp = 4,66–1,68 atm=2,98atm
p =2pp =2 1,68atm =3,36atm
SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :
K p 2
p
3,36 2
2,98 3,79
Larespuestacorrectaeslac.
7.121. Las energías libres estándar de formación de (g) y de (g) sonrespectivamente12,39 kcal/mol y23,59 kcal/mol. ¿Cuál es el valorde a 25°Cpara elequilibrio:
(g)2 (g)?a)7,459b)0,134c)1,2·10 d)2,25e)2,3·10 (Datos.R=8,314J· · ;1cal=4,184J)
(O.Q.N.Córdoba2007)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 239
La variación de energía de Gibbs asociada al proceso puede calcularse a partir de laexpresión:
ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi
oreactivos
Sustituyendo:
ΔG°=2molNO12,39kcalmolNO
1molN O23,59kcalmolN O
=1,19kcal4,184kJ1kcal
=4,98kJ·mol
LaexpresiónquerelacionaK conΔG°es:
K exp‐ΔG°RT
Sustituyendo:
K exp‐4,98kJ mol
8,314·10 kJ mol K 25+273 K 0,134
Larespuestacorrectaeslab.
7.122.Enunmatrazde2Lseponehidrógenocarbonatodesodiosólido,sepracticaelvacíoysecalientaa100°C.Aestatemperaturalapresióndelequilibrio:
2 (s) (s)+ (g)+ (g),esde0,962atm.Lamasade (s)quesehadescompuestoserá:a)0,231gb)0,031gc)2,67gd)4,36ge)5,28g
(Datos.Masasatómicas:Na=23,0;H=1,0;C=12,0;O=16,0;R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Córdoba2007)
Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:
p =p =p
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
pt=p +p =2pp=pt2=0,962atm
2=0,481atm
Considerandoquelosgasessecomportandeformaidealseaplicalaecuacióndeestado:
n=p V
RT=
0,481atm·2L0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 K
=0,0315molCO
RelacionandoCO yNaHCO seobtienelamasadesólidoquesedescompone:
0,0315molCO2molNaHCO1molCO
84gNaHCO1molNaHCO
=5,28g
Larespuestacorrectaeslae.
Proble
7.123
Siseémboa)Aub)Elc)Eld)Ele)Au
SiseNH
Deac
a‐e)meno
b)Fa
c)Ve
d)Fa
Lare
7.124proce
a)15b)21c)84,d)10e)30
Setra
emasyCuestio
3.Imaginem
inyectaaguolofijoylateumentarálaequilibrionequilibrioseequilibrioseumentarála
inyectaH Odisminuyey
cuerdocone
“cualquiersistema,cacambioen
Falso. Se coores.
also.Elequil
erdadero.S
also.Seform
espuestacor
4. La compoeso:C(s)+ (g
5,15%de y1,01%de y4,85%de y0,20%de y0,15%de y
atadeuneq
K =p
p
onesdelasOlim
osunsistem
uaconlajeremperaturaconcentracioseafecta.edesplazahedesplazahconcentraci
Oenelsisteyelequilibr
elprincipio
r cambioenuausaundesplavariablem
onsumenH
librioserom
eformaNH
maNH .
rrectaeslac
osición volu
(g)
y84,85%dey78,99%dey15,15%dey89,80%dey69,85%de
quilibriohet
mpiadasdeQu
magaseosoe
inguillaJ(elconstante.ióndehidróg
acialaformacialadescoióndenitróg
ma,elNH ioserompe
deLeChâte
unadelasvaplazamientomodificada”
y N para
mpealdisolv
.
c.
umétrica de
(g) (
e e e e
terogéneoy
uímica.Volume
enequilibrio
lamoníaco
geno.
macióndeamomposicióngeno.
sedisuelvee.
elierquedice
ariablesqueodelequilibr”.
a formarNH
verseelNH
lamezcla
=5,60)a
laexpresión
en2.(S.Menar
comoeldel
esmuysolub
moníaco.deamoníaco
(O.Q.N.C
enéstacon
eque:
edeterminanrioenelsen
H por lo su
enagua.
gaseosa qu
1000°Ces:
ndelaconst
rgues&F.Latre
lafigura.
bleenagua)
o.
Córdoba2007)
loquelapr
nelestadodtidoquetien
us concentra
e se obtiene
(O
tanteK es:
e)
),mantenien
)(O.Q.L.Galicia
resiónparci
deequilibriondeaopone
aciones se h
e en el sigu
(O.Q.N.Córdoba
:
240
ndoel
a2010)
ialdel
deunerseal
hacen
uiente
a2007)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 241
DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:
p =p·y p =p·y
Portratarsedeunamezclabinaria:
y +y =1y =1y
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =p·y
p 1y
5,60=y
1yy =0,8485
La composición de la mezcla expresada en porcentaje en moles es 84,85% de y15,15%de .
Larespuestacorrectaeslaa.
7.125.Dadaslasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:
(g)+½ (g) (g)
(g)+ (g)2NO(g) ¿Cuálserálaconstantedeequilibrioparaelproceso?
(g)+½ (g)2NO(g)a)K= + b)K= − c)K= / d)K=
(O.Q.L.Murcia2007)
LaexpresióndelasconstantesK yK paralosequilibriosdadosson:
K =[N ON [O ½K =
[NO 2
N O
LaexpresióndelasconstanteKparaelequilibriosolicitadoes:
K=[NO 2
[N O [O ½
Despejando[N ]delasexpresionesdeK yK2eigualando:
N =[N O
K [O ½
N =[NO 2
K O
[N O
K [O ½ =[NO 2
K O
Simplificandoyordenandoseobtiene:
K=[NO 2
[N O [O ½ =
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 242
Larespuestacorrectaeslac.
7.126.Lasformacionesdeestalactitasyestalagmitassondepósitosde queseoriginanapartirdebicarbonatodecalcio, ,disueltoenaguaquesefiltraatravésdelasgrietasdelterreno.Elequilibrioqueseestableceentreestasdossustanciases:
(aq) (s)+ (g)+ (l)deacuerdoconesteequilibrio, lasmejorescondicionespara la formacióndeestalactitasyestalagmitassepresentancuando:a)Seevapora ,peronosedesprende .b)Cristalizael .c)Sedesprende ,peronoseevapora .d)Sedesprende yseevapora simultáneamente.
(O.Q.L.Murcia2007)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Para que se favorezca el depósito de CaCO es preciso que el equilibrio se encuentredesplazadohacialaderecha,esdecir,quesedesprendaCO yseevaporeH O.
Larespuestacorrectaeslac.
7.127.ElpHdelasangreescrítico.SielpHcaepordebajode7,4resultaloquesedenominacomoacidosis.ElpHdelasangresemantienecomoconsecuenciadelsiguienteequilibrio:
(g)+ (l) (aq)+ (aq)portantosepuedereducirlaacidosis:a) Introduciendo agua en la sangre desde las células para desplazar el equilibrio a laderecha.b)Adicionandounaenzimaquecataliceestareacción.c)IntroduciendoclorurodesodioenlasangreparacambiarelpH.d)Forzandounarespiraciónintensaparareducirlosnivelesde ensangre.
(O.Q.L.Murcia2007)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
ParareducirelcontenidodeH+enlasangreyasíaumentarelpHesprecisodesplazarelequilibriohacialaizquierda.SiseeliminaCO delasangre,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenesesentidoparareponerelCO eliminado.
Larespuestacorrectaeslad.
7.128.Sielequilibrio:
2ICl(g) (g)+ (g)
tienedeconstante4,8·10 a25°C,esoindicaqueenlasituacióndeequilibrio:a)Haymuchomenos y queICl.b)HabráeldobledeIClquede .c)LaspresionesdeICl, y seránlasmismas.d)Habrámuchomás y queICl.
(O.Q.L.Murcia2007)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 243
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:
K =I2 Cl2ICl
ElqueelvalordeK =4,8·10 quieredecirque[I2][Cl2]<< .
Larespuestacorrectaeslaa.
7.129.Consideralareacciónenequilibrioa1000°C:
2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐566kJ¿Cuáldelassiguientesmodificacionesconduciráaunaumentodelaconcentraciónde ?a)Undescensodelvolumentotal.b)Unincrementodelatemperatura.c)Laadicióndeuncatalizador.d)UnadisminucióndelapresiónparcialdelCO(g).
(O.Q.L.Murcia2007)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero. Al disminuir el volumen total del recipiente a temperatura constante,según la leydeBoyle aumenta lapresióndel sistema.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasocomohaymenornúmerodemoléculasgaseosasaladerechadelaecuación,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .
b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeCOyO .
c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
d)Falso.SidisminuyelapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,el sistema se desplaza en el sentido en el que aumente dicha presión, es decir, hacia laformacióndeCO.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.130.Sielvalorde para lareacciónA Bes2,ysemezclan2molesdeAcon2molesdeB,paraalcanzarelequilibrio:a)AumentaráelnúmerodemolesdeA.b)AumentaráelnúmerodemolesdeB.c)AumentarátantoelnúmerodemolesdeAcomodeBd)Nopasaránada,porqueyaseestáenlasituacióndeequilibrio
(O.Q.L.Murcia2007)
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:
K =BA=2
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 244
ElvalordeK =2ysepartedelosmismosmolesdeAyB,entoncesQ =1,ycomoK >Q paraquesealcanceelequilibrioelsistemadebedesplazarsehacialaformacióndeB,portanto,enelequilibrioaumentaelnúmerodemolesdeBydisminuyeelnúmerodemolesdeA.
LarespuestacorrectaeslaB.
7.131.¿Encuáldelassiguientesreaccionesunaumentodevolumenconduceaunaumentodelaformacióndelosproductos?a) (s) (g)+ (g)b)2 (g) (g)c) (g)+ (g)2HI(g)d)2 (g)+ (g)2 (g)
(O.Q.L.Madrid2007)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:
Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
a)Δν=2−0=2.Sedesplazahacialosproductos.
b)Δν=1−2=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.
c)Δν=2−2=0Noafectaalequilibrio.
d)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2005).
7.132. Un recipiente contiene agua líquida y vapor a 100°C y 1 atm, en equilibrio. Si semantieneconstantelatemperaturayseaumentalapresión:a)Seformarámásvapor.b)Seformarámáslíquido.c)Nosedesplazaráelequilibrio.d)Solidificaráelvapor.
(O.Q.L.CastillayLeón2007)(O.Q.L.CastillayLeón2008)
Setratadelequilibrio:
H O(l)H O(g)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Proble
Si seChâteH Oelsis
Tambdiagr
Enelal auconsthayH
Lare
(Estaprop
7.133
¿Cuála)b)c)d)
Laex
Lare
Lare
7.134
¿Cuálreacca)Elb)Lac)Eld)La
Deac
emasyCuestio
e aumentaelier, el sist(l)esmásdstemasedes
bién puedramadefase
lpuntoBcoumentar latante,sepaH O(l).
espuestacor
a cuestiónuestaenMu
3.Considera
(g)+½
2 (g)ldelassigui= = 1/
= =1/
xpresiónde
K =p
p
elaciónexist
=
espuestacor
4.Enlareac
+3 ldelassigución?aumentodeaadicióndeaumentodeaadiciónde
cuerdocone
onesdelasOlim
la presión,tema se desdensaqueelsplazahacia
e verse aesdelagua:
oexistenH Opresión asaalpunto
rrectaeslab
es muyurcia2006).
losdosequi
½ (g)2ientesrelaci
laconstante
p
tenteentrea
rrectaeslab
ciónenfase
2uientesaccio
elapresiónauncatalizadelatemperat
atemp
elprincipio
mpiadasdeQu
disminuyeplaza en ellH O(g)ellaformació
a partir d
O(g)yH Oa temperatuB’dondeso
b.
similar a
ilibriosgaseo
(g)
(g)+ (gonesesverd
eK paraam
K
ambasconst
b.
gaseosa
(Δonesdesplaz
atemperatudor.turadelsisteeraturaypr
deLeChâte
uímica.Volume
el volumesentido envolumenquóndemáslíq
del
(l),uraolo
la
ososa25C:)
g) dadera?
(
mbosequilib
K =p
p
tanteses:
(ΔH°<0)zaráelequil
uraconstante
ema.resiónconsta
elierquedice
en2.(S.Menar
en, de acuer el quedesueocupaelquido.
:
(O.Q.L.Castilla
brioses:
(p )
ibriohacial
e.
ante.
eque:
rgues&F.Latre
rdo con elcienda el volíquidoesm
yLeón2007)(
laformación
(O.Q.L.
e)
principio dolumen. Commenor,port
(O.Q.L.Asturias
ndelproduc
CastillayLeón
245
de Lemo eltanto,
s2011)
ctode
n2007)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 246
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Alaumentarlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasohacialaformacióndelproducto .
b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
c) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndelosreactivos.
d) Falso. Si se añade NH , de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.135.Enunrecipientede2Lseintroducen0,6molesdeunasustanciagaseosaA.Unavezalcanzado el equilibrio quedan 0,2 moles de A. La constante de equilibrio para lareacción:
A(g)2B(g)+C(g)a)0,16b)0,32c)1,28d)0,64
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
Latablademolesdelareacciónes:
A B Cninicial 0,6 ntransformado x nformado 2x Xnequilibrio 0,6–x 2x X
Enelequilibrio:
0,6–x=0,2 seobtiene x=0,4moles
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =B [C][A]
Sustituyendo
K =
2·0,42
0,42
0,22
=0,32
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 247
7.136. Indica cuál de los siguientes cambios no afecta a la descomposición térmica del.
a)Laelevacióndelatemperatura.b)Ladisminucióndelapresión.c)Lavariacióndelaconcentraciónde .d)Unaumentodelacantidadinicialdesustancia.
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealadescomposicióntérmicadelCaCO es:
CaCO (s)CaO(s)+CO (g)
Laconstantedeequilibriocorrespondientees:
K =[CO ]
a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímico, todos losequilibrios sealteranalmodificarlatemperatura,yaquelaconstantedeequilibriodependedelatemperatura.
b)Falso.Aldisminuirlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.EnestecasohacialaformacióndeCaCO .
c)Falso.Sisecambia[CO ],cambialaconstantedeequilibrioyelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseanuleelcambio.
d)Verdadero. Si se aumenta la cantidad inicialde , no cambia el valor de laconstantedeequilibrioyelsistemapermaneceinalterado.
Larespuestacorrectaeslad.
7.137.Alaumentarlapresión,elequilibrio:
3Fe(s)+4 (g) (s)+4 (g)sedesplaza:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluyelapresión.d)DependedelacantidadinicialdeFe(s).
(O.Q.L.LaRioja2007)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p
p =
p y
p y=
y
y
Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.
Larespuestacorrectaeslac.
(CuestiónmuyparecidaalapropuestaenNavacerrada1996).
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 248
7.138.Paraelequilibrio:
2 (s) (s)+ (g)+ (g)adeterminadatemperatura,secumpleque:a) = b) = c) =4 d) =
(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.LaRioja2008)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–0=2
Portanto:
Kc=Kp(RT)–2obienKp=Kc(RT)
2
Larespuestacorrectaeslab.
7.139.Enelsistemaenequilibrio:
AB(s)A(g)+B(g)SisedoblalaconcentracióndeA,laconcentracióndeBenelequilibrioessiempre:a)¼desuvalororiginal.b)⅓desuvalororiginal.c)½desuvalororiginal.d)Unvalordistintodelosanteriores.
(O.Q.L.Asturias2007)
Laconstantedeequilibriocorrespondientees:
K =[A][B]
Sielnuevovalorde[A]es:
A =2[A0]
paraquesemantengaelvalordeK esprecisoque:
B =[B0]2
Larespuestacorrectaeslac.
7.140.¿Quéseverificaparalareacción:
(g)2Br(g)
con =4·10 a250°C y =3·10 a1500°C, si se empieza con1molde enunrecipientede1L?a)Sisealcanzaelequilibrioa250°Chabrácantidadesigualesde yBr.b)Sisealcanzaelequilibrioa250°ChabráfundamentalmenteátomosdeBr.c)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácasiexclusivamente .d)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácantidadesapreciablesde yBr.
(O.Q.L.Asturias2007)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 249
a‐b)Falso.Comolaconstantedeequilibrioa250°CesmuypequeñaquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .
c)Verdadero.Resolviendoelequilibrioplanteadocuandoseintroduce1moldeBr enunrecipientede1L:
K =Br[Br ]
3·10 =2x1‐x
x=0,027molBr 1‐x =0,973molBr
LocualquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .
d)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior,lacantidaddeBresmuchomenorqueladeBr .
Larespuestacorrectaeslac.
7.141. La siguiente afirmación: “la constante de equilibrio de una reacción exotérmicadisminuyecuandoaumentalatemperatura”.a)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.
(O.Q.L.Asturias2007)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseaumentalatemperaturaenunareacciónexotérmica,elsistemasedesplazahacialosreactivosparaquedeesaformaseconsumacaloryasídesciendalatemperatura.
Comolaconstantedeequilibrio
K =[productos][reactivos]
Si[reactivos]aumentay[productos]disminuye,elvalordeK disminuye.
Larespuestacorrectaeslab.
7.142.Parasiguientereacción:
2 (g)+2 (g)2 (g)+3S(s)larelaciónentrelasconstantes y es:a) = b) = c) = d) =
(O.Q.L.Madrid2008)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–3=‐1
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 250
Sustituyendo:
=
Larespuestacorrectaeslad.
7.143.SabiendoquelavariacióndeenergíadeGibbsestándardeformación, °,delHI(g)es1,70kJ· ,laconstantedeequilibrioparaladisociacióndelHI(g)ensuselementosa298Kserá:a)0,205b)0,502c)0,686d)1,99
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2008)
LarelaciónentrelaconstantedeequilibrioK ylavariacióndeenergíadeGibbsΔGvienedadaporlaexpresión:
K =exp ‐ΔG°/RT
Sustituyendo:
K exp ‐1,70
8,314·10 2980,504
ObtenidoelvalordeK delareaccióndeformacióndelHI(g),elvalordelaconstanteparalareaccióndedisociacióndelHI(g)seráelinverso:
K 1
0,504 1,99
Larespuestacorrectaeslad.
7.144.Sabiendoquelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreaccionesson y
2NO(g) (g)+ (g)
2NO(g)+ (g)2NOBr(g) LaconstantedeequilibrioparalaformacióndeunmoldeNOBr(g)apartirdesuselementosenestadogaseososepuedeexpresarpora) − b) / c) + d) /
(O.Q.L.Madrid2008)
LareaccióncorrespondientealaformacióndelNOBr(g)apartirdesuselementoses:
12N (g)+
12O (g)+
12Br (g)NOBr(g)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:
K =pNOBr
p ½ p ½ p ½
Lasexpresionesdelasconstantesdeequilibriodelasreaccionesdadasson:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 251
K =p ·p
pNOK =
pNOBr pNO p
Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasexpresionesanterioreseigualandoseobtiene:
pNO =p ·p
K
pNO =pNOBrK p
K2K1=
pNOBrp ·p ·p
SacandoraízcuadradaseobtieneelvalordelaconstanteK :
K =pNOBr
p ½ p ½ p ½
K2K1
Comoseobserva,larespuestaobtenidanocoincideconningunadelaspropuestas.
7.145.Lasiguientereacciónseutilizaenalgunosdispositivosparalaobtenciónde :
4 (s)+2 (g)2 (s)+3 (g) =28,5a25°C
Se añade una cierta cantidad de (g) y (s) a unmatraz en el que se ha hechopreviamenteelvacíoysedejaqueseestablezcaelequilibrio.Silapresiónparcialdel enelequilibrioes0,050atm,lapresiónparcialdel es:a)0,74atmb)0,41atmc)0,37atmd)1,2atm
(O.Q.L.Madrid2008)(O.Q.L.Asturias2011)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:
K =p
p
Sustituyendo:
28,5=p
0,05 p =0,41atm
Larespuestacorrectaeslab.
7.146.Paralareacción:
(s)+2 (g)2 (g)+Sn(l)con a900Kes1,5ya1100Kes10.Paraconseguirunareducciónmáseficientedel (s)deberánemplearse:a)Temperaturaselevadas.b)Altaspresiones.c)Temperaturasbajas.d)Bajaspresiones.
(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Cádiz2009)
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 252
a)yc)Paradeterminarsilareacciónesexotérmicaoendotérmicaapartirdelvalordelaconstantedeequilibrio,seaplicalaecuacióndevan’tHoffquerelacionadichasconstantesdeequilibrioconlatemperatura:
lnK
K
ΔH°R
1T1
1T2
ΔH° RlnKK
1T1 1T2
Enestecasolaconstantedeequilibrioaumentaalaumentarlatemperatura.Portantosecumpleque:
Si
T2>T11T1
1T2
>0
K >K lnK
K>0
ΔH°=R(>0)(>0)
>0
Comoseobserva,tantoelnumeradorcomoeldenominadortienenelmismosigno,porlotanto,ΔH°>0,procesoendotérmico.
Si seaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un descenso de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseconsumacalor.Altratarsedeunareacciónendotérmica(seabsorbecalor),elsistemasedesplazahacialaformacióndeSn(l).
Propuestaa):esverdaderoquelastemperaturaselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .
Propuestac):esfalsoquelastemperaturasbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .
b)yd)Teniendoencuentaquesetratadeunequilibrioheterogéneo, laexpresiónde laconstantedeequilibrio,K ,es:
K =p
p =
p y
p y=
y
y
Comoseobserva,laconstante nodependedelvalordelapresión.
LaexpresiónquerelacionaK yK :
K =K RT
donde:
ν=coef.esteq.productosgaseosos–coef.esteq.reactivosgaseosos
DesdeelpuntodevistadelprincipiodeLeChâtelier,enestecasosetienequeν=0, loquequieredecirquesetratadeunequilibrioenelquenoafectanlasvariacionesdelapresiónydevolumen.
Propuestab):esfalsoquelaspresioneselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .
Propuestad):esfalsoquelaspresionesbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 253
Larespuestacorrectaeslaa.
7.147.Alcanzadounequilibrioquímico,seañadenreactivos,sinvariarlatemperatura.¿Quélesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariarád)Dependerádelacantidaddereactivosañadidos.
(O.Q.L.Asturias2008)
Unavezqueunsistemaalcanzaelequilibriolatemperaturasemantieneconstante.
Si se añaden reactivos sin variar la temperatura, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza hacia la formación de productos para consumir losreactivosañadidosperomanteniendoelvalordelaconstantedeequilibrioK .
Larespuestacorrectaeslac.
7.148.Eldióxidodeazufre, reacciona con eloxígeno y forma trióxidodeazufre, según lareacción:
(g)+½ (g) (g) ΔH=‐98,9kJ¿Cuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?
1.Aldisminuirlapresiónseelevarálaconcentraciónde .2.Elrendimientodeesteprocesodisminuyealelevarlatemperatura.3.Paraaumentarlaconcentraciónde setienequeefectuarlareacciónenpresenciadeuncatalizador.4.Sisedejaexpandirlamezclaenequilibrio,disminuirálaconcentraciónde enelmedio.
a)1y4.b)2y3.c)2y4.d)1y2.
(O.Q.L.Asturias2008)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
1.Falso.Aldisminuirlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .
2.Verdadero. Al elevar la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoexotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosreactivosconloquedisminuyeelrendimientodelproceso.
3.Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .
4.Verdadero.Sielsistemaseexpandeatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle disminuye la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema se
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 254
desplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquedisminuyelaconcentracióndeSO .
Larespuestacorrectaeslac.
7.149.Lasiguientereaccióntranscurrea150°C:
(g)2 (g) con =3,20¿Cuáldebeserelvolumendelavasijaenlaqueserealizaparaqueesténenequilibriounmolde condosmolesde ?a)1,60Lb)1,25Lc)0,80Ld)0,625L
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:
K =[NO ]2
[N O ]=
nV
2
nV
=n
n ·V
Sustituyendo:
3,2=2 2
1·VV=1,25L
Larespuestacorrectaeslab.
7.150.Suponiendoquesealcanzaelequilibriodelproceso:
2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐567kJ¿Cómosepodríaobtenerunmayorrendimientode ?a)Bajandolatemperaturaylapresión.b)Elevandolatemperaturaylapresión.c)Elevandolatemperaturaybajandolapresión.d)Bajandolatemperaturayelevandolapresión.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se baja la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un aumento de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseproduzcacalor.Altratarsedeunareacciónexotérmica(sedesprendecalor),elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).
Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasyhaymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 255
7.151.Considerandolareaccióndeequilibrio:
CO(g)+2 (g) (g)Sisecomprimeelsistemahastaunvolumenmenor,elequilibriosedesplazará:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluye.d)Dependedelapresióntotal.
(O.Q.L.LaRioja2008)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasyhaymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g),esdecir,hacialaderecha.
Larespuestacorrectaeslaa.
7.152.Considerandoelequilibrio:
(g)+ (g)2HCl(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesválida?a)Cuandolareacciónalcanzaelequilibrio,noseproduceningunareacciónmás.b)A cualquier temperatura, cuando se establece el equilibrio, el número demoles de losreactivosesigualqueelnúmerodemolesdelosproductos.c) Cuando se establece el equilibrio, la concentración de cada sustancia en el sistema esconstanteconeltiempo.d)Cuandoseestableceelequilibrio,lavelocidaddereacciónescero.
(O.Q.L.LaRioja2008)
a‐d) Falso. El equilibrio es cinético, lo cual quiere decir que la reacción transcurre enambossentidosconlamismavelocidad.
b)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,elnúmerodemolesdelasdiferentesespeciesnotieneporquéserelmismo.
c) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, el número de moles de las diferentesespecies semantieneconstante conel tiempoy su relaciónproporciona la constantedeequilibrioK :
K =[HCl]2
[H2][Cl2]
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 256
7.153.¿Encuáldelassiguientesreaccionesunaumentodevolumendereacciónfavorecelaformacióndeproductos?a)2NO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+4 (g) (g)+2 (g)c)CO(g)+ (g) (g)+ (g)d)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g)e) (g)+½ (g) (g)
(O.Q.N.Ávila2009)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:
Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
a)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos
b)Δν=3−5=‐2.Sedesplazahacialosreactivos
c)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio
d)Δν=10−9=1.Sedesplazahacialosproductos
e)Δν=1–1,5=‐0,5.Sedesplazahacialosreactivos
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2007).
7.154.Paralasiguientereacción
(s) (g)+ (g)¿Cuáleselefectodelaadiciónde (s)sobrelaposicióndeequilibrio?a)Lareacciónsedesplazahacialaderecha.b)Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.c)Nohayningúncambio.d)ElvalordeKpaumenta.e)Senecesitandatostermodinámicosdelareacción.
(O.Q.N.Ávila2009)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p ·p
Comoseobserva,laespecieNH HSnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estoquieredecirquelaadicióndeestasustanciaalequilibrionoproduceningúncambioenelmismo.
Larespuestacorrectaeslac.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 257
7.155.Sepreparaunadisolucióncon[ ]=[ ]=0,050My[ ]=0,150M.Sabiendoquelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacciónes =2,98
+ Ag(s)+ Sepuedeafirmarque:a)Seproduciráunareaccióndeizquierdaaderecha.b)Seproduciráunareaccióndederechaaizquierda.c)Lareacciónseencuentraenequilibrio.d)Nosepuedepredecirelsentidodelareacción.e)Estosreactivosnopuedenreaccionar.
(O.Q.N.Ávila2009)
ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio:
Q =[Fe ]
[Ag ][Fe ]=
0,1500,050 2 =60
Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloque la reacción tiene lugar de derecha a izquierda, suponiendo que existe cantidadsuficientedeAg(s).
Larespuestacorrectaeslab.
7.156.Laconstantedeequilibrio, ,paralasiguientereacciónes56a900K:
(g)+½ (g) (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción
2 (g)2 (g)+ (g) es:
a)1,79·10 b)3,19·10 c)7,16·10 d)8,93·10 e)3,14·10
(O.Q.N.Ávila2009)
LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstanteesconocidaes:
K =[SO3]
[SO2][O2 ½ =56
LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:
K '=[SO2 2[O2][SO3 2
Larelaciónentreambasconstantesdeequilibrioes:
K ' 1K 2
156 2 3,19·10
Larespuestacorrectaeslab.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 258
7.157.Dadoelsistemaenequilibrioa25°C:
(s) (aq)+ (aq) ΔH=+3,5kcal/mol¿Cuáldelossiguientescambiosdesplazaráelequilibriohacialaderecha?a)Descensodelatemperaturaa15°C.b)Aumentodelatemperaturaa35°C.c)AdicióndeNaClsólidoalamezclaenequilibrio.d)Adiciónde alamezclaenequilibrio.
(O.Q.L.Murcia2009)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaizquierdaformandoNH Cl.
b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalory,portanto,disminuyalatemperatura del sistema. Como se trata de un proceso endotérmico, el sistema sedesplazahacialaderechaformandolosiones.
c‐d)Falso.SiseañadenNaCloNH NO ,seañaden,respectivamente,losionesNH yCl ,portanto,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumandichosiones,esdecir,hacialaizquierdaformandoNH Cl.
Larespuestacorrectaeslab.
7.158.A350°C, =0,12mol/Lpara:
2NOCl(g)2NO(g)+ (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción:
NO(g)+½ (g)NOCl(g)a)0,12mol/Lb)0,6mol/Lc)2,88 / ½d)1,66mol/L
(O.Q.L.Murcia2009)
LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstanteesconocidaes:
K =[Cl2][NO 2
[NOCl 2=0,12
LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:
K '=[NOCl]
[Cl2 ½[NO]
Larelaciónentreambasconstantesdeequilibrioes:
K '1KK '
10,12
2,88
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 259
Larespuestacorrectaeslac.
7.159.Enunrecipientecerradoseencuentraelsiguienteequilibrio:
(g)NO(g)+ (g)Quéocurrirásobreelequilibriocuando:
1)Sedisminuyeelvolumen2)SeretirapartedelNO(g)
a)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenlosdoscasos.b)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenel1)yhacialaizquierdaenel2).c)Elequilibriosedesplazahacialaizquierdaenel1)yhacialaderechaenel2).d)Enelcaso1)elequilibrionosedesplazayenel2)sedesplazahacialaizquierda.
(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.CastillayLeón2010)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
1) Si se disminuye el volumen del recipiente a temperatura constante, según la ley deBoyle, aumenta la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecaso,hacialaizquierda.
2)SiseextraeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseproduzcaestasustancia,esdecir,hacialaderecha.
Larespuestacorrectaeslac.
7.160.Determinaelvalordelaconstantedeequilibriodelareacción:
2NOCl(g)+ (g)2 (g)+ (g)Apartirdelasconstantesdelassiguientesreacciones:
2NOCl(g)2NO(g)+ (g) =1,7·10
2 (g)2NO(g)+ (g) =5,9·10 a)1,0·10 b)1,0·10 c)3,5·10 d)2,9·10
(O.Q.L.LaRioja2009)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:
K =p ·p
pNOCl p
LaexpresióndelaconstanteK delasreaccionesdadases:
K =pNO ·p
pNOCl=1,7·10 K =
pNO p
p =5,9·10
Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasecuacionesanterioreseigualandoseobtiene:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 260
pNO =KpNOClp
pNO =Kp
p
K
K=
p ·p
pNOCl p
SustituyendolosvaloresdelasconstantesK yK seobtieneelvalordelaconstanteK :
K =K
K=1,7·10
5,9·10=2,9·10
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2008).
7.161.SiΔG°paraunareaccióna25°Ces30,5kJ .¿CuáleselvalordeK?a)2,2·10 b)1,1c)0,86d)4,5·10
(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.LaRioja2009)
LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:
K exp‐ΔG°RT
sustituyendo:
K exp30,5kJ mol
8,314·10 kJ mol K 25 273 K2,2·10
Larespuestacorrectaeslaa.
7.162¿Cuáleslaexpresiónde a250°Cparaestareacción?
2 (g) (g)+3 (g)a) = / b) = / c) = d) =
(O.Q.L.LaRioja2009)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=4–2=2
Portanto:
= /
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 261
Larespuestacorrectaeslab.
7.163.Enun recipientede5,00 L se introducen0,284molde (g)a50°C, el cual sedescomponeen .Al llegaralequilibrio lapresiónesde2,00atm.Calcularelgradodedisociaciónaesatemperatura.a)0,329b)0,567c)0,123d)0,673
(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
N O NOninicial 0,284 ntransformado x nformado 2xnequilibrio 0,284–x 2xntotal (0,284–x)+2x=0,284 + x
Considerandocomportamientoideal,elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:
npVRT
0,284+x2atm·5,00L
0,082atm·L·mol 1 K 1 50+273 Kx=0,093mol
ElgradodedisociacióndelN O es:
α=molesdisociadosmolesiniciales
=0,093mol0,284mol
=0,329
Larespuestacorrectaeslaa.
7.164.Enlossiguientescasos:
i) (g)2Cl(g)
ii)2 (g)3 (g)
iii)2NO(g)+ (g)2 (g)señalarcuandounaumentodepresiónfavorecealosreactivosycuandoalosproductos.a)i‐reactivos,ii‐productos,iii‐productosb)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐reactivosc)i‐productos,ii‐reactivos,iii‐productosd)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐productos
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se aumenta la presión el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 262
i)SedesplazahacialaformacióndeCl (1mol2mol):reactivos.
ii)SedesplazahacialaformacióndeO (2mol3mol):reactivos.
i)SedesplazahacialaformacióndeNO (3mol2mol):productos.
Larespuestacorrectaeslad.
7.165.Paralasiguientereacción:
2NO(g)+O2(g)2 (g) ΔH°=‐114,1kJ¿Cuáldelossiguientescambiosconduceaunaumentode enelequilibrio?a)Aumentodelatemperatura.b)Aumentodelapresión.c)Aumentodelvolumen.d)AdicióndeN2avolumenconstante.e)Ningunodeloscambiosanteriores.
(O.Q.N.Sevilla2010)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.Si seaumenta la temperatura,el sistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsuma calor y, por tanto, disminuya la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO.
b)Verdadero.Siseaumentalapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoNO .
c)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sisedisminuyelapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelque lapresiónaumente,esdecir,haciadondese formenmásmolesdegas,enestecasoNO.
d)Falso.SiseañadeN (uninerte)aVconstante,elresultadoesunaumentodelapresión,peromanteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdeloscomponentesdelequilibrio,lo que hace que no cambie K , por tanto, la adición del inerte en estas condiciones noproduceningúndesplazamientodelequilibrio.
e)Falso.Lapropuestacarecedesentido.
Larespuestacorrectaeslab.
7.166.Enunrecipienteherméticosetieneelsiguientesistemaenequilibrio:
2A(g)+B(s)2C(s)+2D(g) ΔH<0a)Siseaumentalapresiónelequilibriosedesplazahacialaderecha.b)Siseañadeuncatalizadorsedesplazahacialaizquierda.c)SiseaumentalaconcentracióndeBsedesplazahacialaderecha.d)Siseaumentalatemperaturasedesplazahacialaizquierda.
(O.Q.L.Murcia2010)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 263
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Falso.Siseaumentalapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, es decir, en el sentido el quedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,hayhayelmismonúmerodemoléculasgaseosasenambosmiembrosdelareacción,portantoelequilibrioelequilibrionosemodifica.
b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.
c) Falso. Como se trata de un equilibrio heterógeneo los sólidos no aparecen en laexpresión de la constante de equilibrio, por tanto, el aumento de la cantidad de B nomodificaelequilibrio.
d)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendala temperatura. Al tratarse de un procesoexotérmico la reacción se desplazahacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeAyB.
Larespuestacorrectaeslad.
7.167.Paraunareacciónenlaque > ,sepuedeafirmarque:a)Seencuentraenequilibrio.b)Sedesplazahacialaizquierda.c)Sedesplazahacialaderecha.d)Esexotérmica.
(O.Q.L.Madrid2010)
ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio.
SiQ >K paraquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhasta igualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugardederechaaizquierda.
Larespuestacorrectaeslab.
7.168.Sienelsistemaequilibrio
(s) (g)+HBr(g)seaumentaelvolumendereacciónaldoble:a)Elvalorde seduplica.b)Seproduceunaumentodelatemperatura.c)Elequilibriosedesplazahacialaderecha.d)Elequilibriopermaneceinalteradoporquehayunafasesólida.
(O.Q.L.Madrid2010)
a)Falso.K permanececonstantemientrasnocambielatemperatura.
b)Falso.EsimposibledeterminarsinconocerelvalordeΔH.
c)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sibajalapresión,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresiónaumente,esdecir,haciadondeseformenmásmolesdegas,enestecasohacialaderecha.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 264
d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
K =p ·p
Comoseobserva,laespecieNH Brnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estonoquieredecirqueelequilibrionosealtereal cambiarelvolumen.
Larespuestacorrectaeslac.
7.169. ¿En cuáles de las siguientes reacciones el equilibrio se desplazará al disminuir lapresiónenelmismosentidoquealaumentarlatemperatura?
A) (g)+ (g)2NO(g) ΔH<0B)2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH<0C)2 (g)2H2(g)+ (g) ΔH>0D)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g) ΔH>0
a)AyDb)ByCc)Todasd)B,CyD
(O.Q.L.Asturias2010)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Si se disminuye la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.
Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
A)Δν=2−2=0(nosedesplaza) B)Δν=2−3=‐1(hacialosreactivos)
C)Δν=3−2=1(hacialosproductos) D)Δν=10−9=1(hacialosproductos)
Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura:
En un proceso endotérmico (ΔH> 0) la reacción se desplaza hacia la derecha, es decir,hacialaformacióndelosproductos.
En un proceso exotérmico (ΔH < 0) la reacción se desplaza hacia la izquierda, es decir,hacialaformacióndelosreactivos.
A)ΔH<0(hacialosreactivos) B)ΔH<0(hacialosreactivos)
C)ΔH>0(hacialosproductos) D)ΔH>0(hacialosproductos)
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 265
7.170.El (s) sedescomponeporcalcinacióngenerandoCaO (s)y (g) según laecuación:
(s)CaO(s)+ (g)Dos experimentadores colocaron lamisma cantidad de (s), uno en un cápsula deporcelana abierta al exterior (primer experimento), el otro en un recipiente cerradoherméticamente (segundo experimento).Ambos calentaron lamuestra a 900°C. Señala laafirmacióncorrecta:a)Enambosexperimentospodrádescomponertodoel (s)inicial.b)Enelsegundoexperimentopodrádescomponermayorcantidadde (s)queenelprimero.c)Soloenelprimerexperimentopodrádescomponertodoel (s).d)Soloenelsegundoexperimentopodrádescomponertodoel (s).
(O.Q.L.Asturias2010)
Enelprimerexperimentosetrabajaenunsistemaabierto,porloqueseintercambiamateriaconelentornoynosealcanzaelequilibrio,deformaquesedescomponetodoel (s).
En el segundo experimento se trabaja en un sistema aislado, por lo que no seintercambia materia con el entorno y se alcanza el equilibrio, de forma que no sedescomponetodoel (s).
ElequilibriosealcanzasuponiendoqueseintroducecantidadsuficientedeCaCO (s)enunrecipientedevolumenVparaquesealcanceelequilibrioaesatemperatura:
K =p
Encasocontrario,sepodríadescomponertodoelCaCO (s).
Larespuestacorrectaeslac.
7.171.Unrecipientecerradode10Ldecapacidad,quesemantieneatemperaturaconstante,está llenodeaguahasta lamitad.Sidelmismoseextraen2 lde líquido,¿semodificaráelnúmerodemoléculasvaporizadas?a)No,yaquelaconcentracióndemoléculasenelvaporesigual.b)No,porquelatemperaturanocambia.c)No,porquelaPveslamisma.d)Sí,porqueaumentóelvolumendisponibleparaelvapor.
(O.Q.L.Asturias2010)
Setratadelequilibrio:
H O(l)H O(g)
enelqueelvalordelaK es:
K =p
Estevalor,deacuerdoconlaleydelequilibrio,esunaconstanteparacadatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
Proble
7.172laecu
Enlalos dcambminua)Aub)Auc)Sed)Dis
Deac
a‐d)prodtemp
c) Fareacccanti
b)Veelsislatemhaciacanti
Lare
7.173consta)b)HCc)d)
Deac
Siseaumeelsenmolé
a)Δν
emasyCuestio
2.Lareaccióuación:
(g)+afigura,semdiferentes cobioseejercióutodos?umentolaprumentolateañadió (sminuyóelv
cuerdocone
“cualquiersistema,cacambioen
Falso.Setrauctos y reaperaturacon
also. Si se aciona con IidadesdeH
erdadero.Sstemasedesmperatura.a la izquieridadesaume
espuestacor
3.¿Paracuátantecausar(g)+3 (Cl(g)+
(s)+4(s)
cuerdocone
“cualquiersistema,cacambioen
disminuyeentalapresntidoeneléculasgaseo
Δν=Σcoef
ν=2−4=‐2
onesdelasOlim
ónentreel
(g)muestralavomponentesósobreelsi
resiónmperatura(g)volumendel
elprincipio
r cambioenuausaundesplavariablem
atadeuneqactivos, pornstante.
añade H (g (g) y el eq(g)ydeHI
SiseaumensplazaenelComosetrarda, es decentanylaH
rrectaeslab
ldelassiguráundescen(g)2(l)(g)
CaO(s)
elprincipio
r cambioenuausaundesplavariablem
elvolumenión.Deacuequebajelasaspresent
f.esteq.pro
2.Sedesplaz
mpiadasdeQu
(g)yel
2HI(g)variacióndes en funciónistemaeneq
recipiente.
deLeChâte
unadelasvaplazamientomodificada”
quilibrioener lo que no
), de acuerdquilibrio seI(g)aument
ntalatempesentidoeneatadeunprir, hacia laI(g)dismin
b.
uientesreaccnsoenlacan2 (g)
(aq)+3Fe(s)++ (g)
deLeChâte
unadelasvaplazamientomodificada”
delrecipienerdoconelpresión,esesenelequ
ductosgase
zahacialosp
uímica.Volume
(g)sedesc
ΔH<elaconcentrn del tiempquilibrioap
elierquedice
ariablesqueodelequilibr”.
elqueexisteo le afectan
do con el pdesplazahatanyladeH
eratura,deelquesecorocesoexotéformaciónuye.
cionesunadtidaddepro
(aq)4 (g)
elierquedice
ariablesqueodelequilibr”.
nteatempeprincipioddecir,enel
uilibrio.
eosos‐Σcoe
productos.
en2.(S.Menar
cribepor
0racióndepo. ¿Quépartirdel
eque:
edeterminanrioenelsen
enelmismolos cambio
principio deacia formacH (g)dismin
acuerdoconnsumaelcaérmico(ΔHdeH (g) y
disminuciónoductos?
eque:
edeterminanrioenelsen
eraturaconseLeChâtelilsentidoel
ef.esteq.rea
rgues&F.Latre
(O
nelestadodtidoquetien
onúmerodeos de presi
LeChâtelieióndeHI (gnuye.
nelprincipialoraportad<0)lareacy deH (g).
enelvolume
(
nelestadodtidoquetien
stante,segúer,elsistemquedescien
activosgaseo
e)
O.Q.L.Asturias
deequilibriondeaopone
emolesdegión o volum
er, esta sust(g). Por tant
iodeLeChâdoyasídesccciónsedes. Por tanto,
enatemper
(O.Q.L.LaRioja
deequilibriondeaopone
únlaleydeBmasedesplandaelnúme
osos
266
2010)
deunerseal
gasenmen a
tanciato, las
telier,ciendasplazaestas
ratura
a2010)
deunerseal
Boyle,azaenerode
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 267
b)Δν=0−1=‐1.Sedesplazahacialosproductos.
c)Δν=4−4=0.Noafectaalequilibrio.
d)Δν=1−0=1.Sedesplazahacialosreactivos.
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2005).
7.174.¿Paracuáldeestasreacciones = ?
I)2 (g)+ (g)2 (g)II)C(s)+ (g) (g)III) (g)2 (g)
a)SolamenteIIb)SolamenteIIIc)IyIIId)IIyIII
(O.Q.L.LaRioja2010)
LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:
K =K RT
siendo
Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos
ParaqueK =K esprecisoqueΔ=0.
Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ=0es:
C(s)+ (g) (g) enestecaso,Δ=1–1=0
Larespuestacorrectaeslaa.
7.175.Calculeelvalorde paralareacción:
2 (g)+ (g)2 (g)Apartirdelossiguientesdatosa1200K:
i)C(grafito)+ (g)2CO(g) =0,64
ii) (g)+ (g)CO(g)+ (g) =1,4
iii)C(grafito)+½ (g)CO(g) =10
a)2,19·10 b)4,79·10 c)6,02·10 d)5,64·10 e)3,24·10
(O.Q.N.Valencia2011)
LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:
K =[H2O]
2
[H2]2[O2]
LaexpresióndelaconstanteK delasreaccionesdadases:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 268
K =[CO]2
[CO ]=0,64K =
[CO][H2O][CO ][H2]
=1,4K =[CO
[O2]½ =10
Como se observa, [CO ] se encuentra enK yK y se puede eliminar diviendo ambasexpresionesentresí:
K
K=
[CO][H2O][CO2][H2]
[CO]2
[CO2]
K
K=
[H2O][CO][H2]
MultiplicandoestaexpressionporK seelimina[CO]:
K
K·K =
[H2O][CO][H2]
[CO
[O2]½
K
K·K =
[H2O]
[H2][O2]½
Elevandotodoalcuadradoseobtieneelvalordelaconstantedelareacciónproblema:
Kc=K
K·K Kc=
1,40,64
108 =4,79·10
Larespuestacorrectaeslab.
7.176.SedisponedeunrecipientequecontieneC(s), (g), (g)yCO(g)enequilibriosegún:
C(s)+ (g) (g)+CO(g) °=131,3kJ· ¿Cuálocuálesdelassiguientesproposicioneses/soncorrectas?
I.DisminuirálaconcentracióndeCOalelevarlatemperatura.II.AumentarálaconcentracióndeCOalintroducirC(s)enelrecipienteatemperaturaconstante.III.Aumentaráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlatemperatura.IV.Disminuiráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlapresión.V.DisminuirálacantidaddeC(s)siseaumentalatemperatura.
a)IyIIb)IIIyVc)IyVd)IyIIIe)IyIV
(O.Q.N.Valencia2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
I.Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductos(CO)conloqueaumentasuconcentración.
II. Falso. Se trata de un equilibrio heterogéneo, por lo que el C (s) no interviene en laexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 269
III.Verdadero.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelos productos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O),portanto,aumenta laconstantedeequilibrioynoserecuperalatemperaturainicial.
IV.Falso.Alaumentarlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comohaymenosgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentido,sinembargo,elvalordelaconstantedeequilibrionocambiayaquesesuponequesemantieneconstantelatemperatura.
V.Verdadero.Alelevar latemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O).
Larespuestacorrectaeslab.
7.177.Enrecipientede5La690K,semezclan0,5molde ,0,5molde y0,3moldeCO,yseestableceelsiguienteequilibrioadichatempeatura,segúnlareacción:
(g)+ (g)CO(g+ (g)Lamezclaenequilibriocontiene0,114molde (g).Calculelaconcentracióndeequilibriode (g)enmol· .a)2,00b)0,023c)0,090d)0,077e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.
(O.Q.N.Valencia2011)
Latablademolescorrespondientealequilibrioes:
CO H CO H Oninicial 0,5 0,5 0,3 ntransformado x x nformado x xnequilibrio 0,5−x 0,5−x 0,3+x x
ElnúmerodemolesdeH Oenelequilibrioes,x=0,114mol
Elvalorde[CO ]enelequilibrioes:
CO =0,5 0,114 mol
5L=0,077mol·
Larespuestacorrectaeslad.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 270
7.178.El esuncompuestoque seutilizaen la investigaciónradiográficadel tractogastrointestinalporqueesopacoa laradiaciónymuypocosoluble.Setieneunadisoluciónsaturadade enequilibrioconlasalsólida:
(s) (aq)+ (aq) queesunprocesoendotérmico
Sedeseareducirlaconcentraciónde (aq),¿quémétodosepuedeutilizar?a)Aumentarlatemperatura.b)Añadirmás (s).c)Reducirlacantidaddedisoluciónsaturadaqueestáenpresenciadelsólido.d)Añadirdisoluciónde .e)Ningunodelosanteriores.
(O.Q.N.Valencia2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Sisedeseareducir[Ba ]esnecesarioqueelequilibriosedesplacehacialaizquierda.
a)Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductosBa (aq).
b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelBaSO (s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.
c)Falso.Lareduccióndelacantidaddedisoluciónsaturadanomodificaelequilibrio.
d)Verdadero.Añadirdisoluciónde aportaSO (aq)alequilibrio,porloquedeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,paradisminuirestaespecieelsistemasedesplazahacialaformaciónde (s)conlaconsiguientedisminucióndeBa (aq).
Larespuestacorrectaeslad.
7.179.LasustanciagaseosaAsedescomponeenotrasdossustanciasgaseosasByCsegúnelequilibrio:
A(g)B(g)+C(g) =0,25mol· SemezclanByCenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, y en esas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igual número demolesdeA,ByC.¿Cuántosmoleshayenelmatraz?a)0,75b)2,00c)2,50d)7,50
(O.Q.L.Asturias2011)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =B CA
LlamandoxalosmolesdeA,ByCenelequilibrioysustituyendo:
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 271
0,25=
x10x10
x=2,50mol
Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes3x,esdecir,7,50moles.
Larespuestacorrectaeslad.
(SimilaralpropuestoenMurcia2000)
7.180.Laexpresiónde paralareacción:
2S(s)+3 (g)2 (g) es:a) =2[ ]/(2[Hg]+[ ])b) =2[ ]/3[ ]c) =[ ]2/[S]2[ ]3d) =[ ]2/[ ]3
(O.Q.L.LaRioja2011)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
=[SO3]
2
[O2]3
Larespuestacorrectaeslad.
7.181.Paraelequilibrio:
2C(s)+ (g)2CO(g) ΔH=‐221kJpuededecirseque:a)AlañadirC(s)noinfluyeenelequilibrio.a)Alaumentarlatemperaturaelequilibriosedesplazahacialaderecha.c)SiseaumentaelvolumendelrecipienteseformarámenosCO(g).d)Pararomperelequilibriosenecesitauncatalizador.
(O.Q.L.Murcia2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a)Verdadero.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelC(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.
b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndereactivos.
c) Falso. Si se aumenta el volumen a temperatura constante, según la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquesehagamayorelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,sedesplazahacialaformacióndeCO(g)porloquelacantidaddeésteaumenta.
d)Falso.Lapresenciadeuncatalizadorsolobajalaenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa,portanto,nomodificaelestadodeequilibrio.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 272
Larespuestacorrectaeslaa.
7.182.Paralareacción:
(g)+4 (g) (g)+2 (g) ΔH=‐231,6kJelequilibriosedesplazahacialaderechacuando:a)Seaumentadelatemperatura.b)Seaumentaelvolumendelrecipientemanteniendolatemperaturaconstante.c)Seadicionauncatalizador.c)Sequema .
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.Porestemotivoelequilibriosedesplazahacialaizquierda.
b)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuye lapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresión,esdecir,haciadondemásmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaderecha.
c)Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoseaumentaelrendimientoenCH .
d)Falso.NosepuedequemarCH sinqueexistaO enelrecipiente.
Larespuestacorrectaeslab.
7.183.Enlareacciónexotérmica:
2A(g)+2B(g)C(g)unaformadehaceraumentarlaconcentracióndeCenelequilibrioes:a)Aumentandoelvolumendeldisolvente.b)Aumentarlaconcentracióndeunodelosreactivos,AoB,conloquetambiénseaumentalaproduccióndeC.c)Disminuir la temperaturade lamezcla, con loque se tenderáadesplazar el equilibriohaciadondesedesprendacalor,esdecirhacialaderecha,generándosemásC.d)Aumentandolatemperaturadelamezclaporloque,alserexotérmica,segenerarámásproductoC.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
a) Falso. Se trata de una propuesta absurda, en una reacción en fase gaseosa no tienesentidohablardedisolvente.
ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 273
b)Verdadero.AlaumentarlaconcentracióndeunodelosreactivosAoB,deacuerdocon el principio de Le Châtelier, para disminuir cualquiera de estas concentraciones elsistemasedesplazahacialaformacióndeC.
c) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelatemperaturaycomosetrata de un proceso exotérmico, estos solo están favorecidos por un descenso de latemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeC.
d) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeAyB.
Lasrespuestascorrectassonayc.
7.184.Laexpresióncorrectaparalaconstantedeequilibriodelareacción:
2 (g)+7 (g)2 (g)+4 (l)a)Kc=[ ]2/[ ]2[ ]7b)Kc=[ ]2[ ]7/[ ]2c)Kc=[ ]2[ ]4/[ ]2[ ]7d)Kc=[ ]2[ ]4/[ ]
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:
=[NH3]
2
[NO2]2[H2]
7
Larespuestacorrectaeslaa.