QUÍMICA IV ÁREA I CICLO 2014-2015 GUÍA PARA EL EXAMEN FINAL Guía II° periodo de evaluación La guía de estudio para el examen final de Química IV área I, comprende los ejercicios realizados en cada una de las guías que por periodo de evaluación entregaron para tener derecho al examen correspondiente. A continuación se presentan las guías a desarrollar por si te falta alguna de ellas. TERMOQUÍMICA I. Diseña un sistema termodinámico (diferente al que se vio en clase) indicando lo que a continuación se te pide: a) b) c) d) e) Tipo de sistema:______________ Límites o fronteras del sistema: Estado inicial del sistema Cambio de sistema Proceso II. El orden en las transformaciones de energía a) Al encender una lámpara de pilas es: b) Explica brevemente si es importante “generar” energía y controlar el “consumo” de energía III. Marca con un círculo la respuesta correcta, de las siguientes preguntas. 1. Un sistema cerrado es aquel que con sus alrededores no puede intercambiar: a) energía b) Trabajo c)masa d) calor e) entropía 2. Un proceso donde no se aplica ni se libera calor del sistema se dice que es: a) Isocórico b) Estable c) Adiabático d) Isotérmico e) Isobárico 3. En una gráfica de presión contra volumen se muestra la expansión reversible de un gas desde el estado inicial hasta el estado final. El área bajo la curva PV corresponde a: a) Trabajo b) Calor d) Temperatura e) Entalpía c)Entropía 4. Aquellas propiedades termodinámicas que solo dependen del estado inicial y del final y que son independientes de la trayectoria seguida entre sus estados son: a) De trayectoria b) De estado c) Inexactas d) De trabajo e) De calor 5. La medida del desorden de las moléculas de un sistema recibe el nombre de. a) Energía b) Entalpía d) Entropía e) Presión 6. En el proceso de congelación del agua: a) la masa cambia b) el volumen se mantiene constante d) se efectúa un proceso adiabático e) la energía libre es igual a la entalpía. c) Trabajo c)la entropía disminuye 7. Si para cierta reacción química se obtiene un valor del Δ S negativo, esto significa que: a) Las condiciones de b) Se requiere de gran reacción no son cantidad de energía para óptimas para que se que ocurra efectúe d) La reacción química está en un estado de equilibrio e) la reacción química se efectúa pero con suministro de trabajo c) Las condiciones de reacción son óptimas y ocurre espontáneamente 8. Para la reacción de descomposición térmica del carbonato de calcio se puede afirmar que: CaCO3 (s) a) ΔH y ΔS son positivas CaO(s) + CO2 (g) b) ΔH es positiva y Δ G es positiva c) ΔH es positiva y ΔG es positiva d) ΔG siempre es negativa e) ΔG siempre es positiva 9. Calcula el Δ H para la reacción 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) si se sabe que: ΔH(f) CO(g) = - 110.5 KJ/mol ΔH(f)CO2(g) = - 393.7 KJ/mol 10.Utilizando la ley de Hess calcula el calor de hidrogenación del etileno para obtener etano si se sabe que: Pt CH2=CH2(g) + H2(g) CH3-CH3(g) CH2=CH2(g) + H2(g) + 7/2 O2(g) Δ H=_______ 2CO2(g) + 3H2O(l) Δ H= -1696.61 KJ 2CO2(g) + 3H2O(l) CH3-CH3(g) + 7/2 O2(g) Δ H=1559.8 K 11.En una reacción espontánea a cualquier temperatura. a) Δ G es cero d) Δ G siempre es igual a Δ H b) Δ G es negativa c) Δ G es positiva 12. Para la reacción O2(g) + 2Cu(s) incisos es correcto? 2CuO(s) ¿cuál de los siguientes a) la reacción no es espontánea b) la entropía aumenta c) la reacción es espontánea d) la entropía se mantiene constante e) la entropía disminuye 13.- La variable que no es función de estado, ni propiedad de un sistema es: a) la presión b) la energía d) el calor e) la temperatura c) presión y trabajo 14.- Un sistema es enfriado y obligado a comprimirse, los valores para Q y W son: a) Q(+), W(-) b) Q(-), W(+) d) Q(+), W(+) e) Q(-), W(-) c) Q(0), W(-) IV. Problemas de Termoquímica. 1- De acuerdo a las siguientes datos de las ecuaciones termodinámicas: a) CaO(s) + Cl2(g) CaClO2(s) ΔHºa= -110.9kJ b) H2O (l) + CaClO2(s) + 2 NaBr(s) 2NaCl + Ca(OH)2(s) + Br2(l) ΔHºb = -60.2 kJ c) CaO(s) + H2O (l) Ca(OH)2(s) ΔHºc= -65.1 kJ Calcula el valor de ΔHºreacc. d) ½ Cl2(g) + Na Br(s) reacción________ para la siguiente reacción NaCl (s) + ½ Br2(l) ΔHºd = _______ tipo de 2.- Calcula el cambio en la energía libre de Gibbs para la siguiente reacción: 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) Δ Gº NH3(g) Δ Gº N2(g) Δ Gº H2(g) = -16.64 J/mol = 0 kJ/mol = 0 kJ/mol ΔGº = __________ tipo de reacción________ 3.- De acuerdo a las siguientes datos: NH3(g) ΔHº1= - 46.19 kJ/mol H2O(g) ΔHº2= - 241.83kJ kJ/mol Calcula el valor de ΔHº para la reacción 4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) ΔHºr = __________ tipo de reacción________ 3.- Calcula el valor de Δ Sºreacción.; Δ Sºalrededores.; Δ Sºuniverso y rango de temperatura donde el proceso es espontáneo y no espontáneo de acuerdo a los siguientes datos; del ejercicio anterior. Δ Sº NH3(g) = 192.51 J/Kmol Δ Sº O2(g) = 205.03 J/Kmol Δ Sº N2(g) = 191.49 J/Kmol Δ Sº H2O(g) = 188.72 J/Kmol 4.- Interpreta el tipo de reacción efectuada de acuerdo al signo algebraico de cada una de las funciones termodinámicas calculadas en cada problema. 5.- Calcula la variación de entalpía de las siguientes ecuaciones químicas, a partir de las entalpías de enlace (tabla en anexo): CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(g) Entalpía de enlace promedio (en kJ/mol), medidas en fase gaseosa para distintos tipos de enlaces. H- C- C= C= N- N= N= H 436 413 C 413 348 615 812 292 615 891 N 391 292 615 891 161 418 945 O 463 351 728 S 339 259 477 F 563 441 270 185 Cl 432 328 200 203 Br 366 276 I 299 240 391 Tomado de guías de estudio ENP UNAM 0- O= 463 351 728 139 498 Electroquímica NOTA: se requiere el uso de la tabla periódica y la tabla de los potenciales estándar de reducción) I. Seleccione la opción que considere correcta y anótela en el paréntesis de la izquierda. ( ) Son substancias cuyas soluciones acuosas no conducen la corriente eléctrica a) Electrólitos b) Electrólisis c) Hidrolitos d) No electrólitos ( ) 96 487 coulombios equivalen a: a) 1 b) 1 c) 1 d) 1 ( ) El llama: amperio voltio Faraday julio electrodo de una pila en el que se lleva a cabo la oxidación se a) electrólito b) anodo c) celda d) cátodo ( ) De acuerdo con la primera ley de Faraday, la cantidad de sustancia depositada en un electrodo es proporcional a: a) b) c) d) ( la el el la concentración volumen peso molecular cantidad de electricidad ) Celda que transforma la energía química en eléctrica y viceversa: a) b) c) d) pila primaria acumulador (pila secundaria) semi-pila pila electrolítica II. Anote en el paréntesis la letra E si la fórmula corresponde a un electrólito y N si corresponde a un no electrólito: ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) Ácido sulfúrico (H2SO4) Acetona (CH3-CO-CH3) Azúcar (C12H22O11) Nitrato de plata (AgNO3) Hidróxido de sodio (NaOH) ( ) Ácido clorhídrico (HCl) ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) Ácido bromhídrico (HBr) Cloruro de sodio ( NaCl) Alcohol etílico (CH3CH2OH) Nitrato de potasio (KNO3) Benceno (C6H6) III. Realiza un esquema de una celda electrolítica: 1) Dibuja e indica el nombre de cada una de las partes que constituyen una celda electrolítica de LiF para obtener Li(s) y F2(g); así como la ecuación de oxidación y reducción. 2) Elabora un dibujo de una celda electroquímica (pila con electrodos de potasio y mercurio); escribe en el paréntesis de la izquierda la letra que corresponda a cada una de las partes de la celda electroquímica: ( ( ( ( ( IV. ) ) ) ) ) electrólito semicelda de reducción puente salino ánodo ecuación de oxidación ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ) flujo de electrones semicelda de oxidación voltímetro cátodo ecuación de reducción nomenclatura de la pila Resuelva los siguientes problemas: 1) Realice las siguientes conversiones: a) 580 colombios en Faraday b) 4x1010 electrones en colombios c) 0.65 Faraday en colombios d) 85 amperio-minutos en colombios e) 8500 colombios en amperio-horas 2) Se pasa una corriente de 15 amperios a través de una disolución de cloruro de cromo (CrCl3) durante medio hora. ¿Cuántos gramos de cromo (Cr) se producen y cuántos litro de cloro (Cl2) gaseoso se obtienen en condiciones normarles de temperatura y presión? 3) Se pasa una corriente de 5 amperios a través de una disolución de HNO3 durante 8 minuto, ¿cuántas moles de H2 y O2 gaseosos, respectivamente, se habrán formado? 4) Calcule la fuerza electromotriz o potencial de reacción (Eº) para la siguiente reacción: Mn0 + Zn2+ Zn0 + Mn2+ Si las reacciones iónicas parciales de oxidación son las siguientes: Zn0 Mg0 Zn2+ + 2e- Eº Mg2+ +2e- Eº Zn/Zn2+= Mg/Mg2+= 0.76 V 1.29V Eº de la reacción = __________ V 5) Indica en qué sentido las siguientes reacciones químicas pueden ser espontáneas, el nombre de los productos y reactivos y el balanceo de la ecuación por el método de óxido reducción. a) Cr + H3PO3 _________CrPO3 +H2 b) Hg + Fe(NO3)2 ______ Hg(NO3)2 + Fe c) CoSO3 + Al _______Al2(SO3)3 + Co 6) Indica que elemento se reduce y cual se oxida en las siguientes pilas. a) Cr/ Cr3+ // Cu+2 / Cu b) zinc y niquel. c) Ag+2 / Agº //Snº / Sn+2 7)Menciona el fundamento de las pilas secas, alcalinas y recargables (acumulador) y pilas combustible. 8) Menciona el uso la diferencia entre: electrólisis, electro chapeado y anodizado. 9) En la clase de laboratorio de Química IV por error, se derramó sobre tu bata una disolución de permanganato de potasio, la cual es morada. Conociendo los potenciales estándar de reducción MnO4/Mn2+ es incoloro ¿cuál de las siguientes sustancias utilizarías para desmanchar tu bata? a) Un trozo de oro Eº= Au3+/Au= 1.41 V b) Disolución de sulfato de cerio III Eº Ce4+/Ce3+ = 1.61 V c) Disolución de cloruro de cobalto II Eº Co3+/Co2+=1.81 V d) Disolución de flúor de sodio Eº F2/F- = 2.28V e) Disolución de tiosulfato de sodio Eº H2SO4 / S2O32- = 1.61 V 10) Calcula la fuerza electromotriz (Eº) para la siguiente pila Al y Mg. 11) Cual es la cantidad de colombios para obtener 2 gramos de metal de los siguientes ejemplos. Fe a partir de Fe2SO4)3 b) Mercurio a partir de Nitrato de mercurio II c) Sodio a partir de Na 3PO4 d) Calcio a partir de Na2SO3 a) 12) Cantidad de electricidad necesaria para depositar un mol Feº a patir de Fe2(SO4)3 13) Dibuja y escribe en el paréntesis de la izquierda la letra que corresponda a cada una de las partes de la celda electroquímica. Pila de Pb , PbO2 y su electrolito es H2SO4 ;al descargarse la pila forma PbSO4 ( ) Electrolito ( ) Puente salino ( ) Ánodo ( ) Interruptor ( ) Dirección de los electrones ( ) Semicelda de oxidación ( ) Semicelda de reducción ( ) Cátodo Reacción de oxidación_____________ y reducción________________ Voltaje generado__________________ 14. Mediante un esquema explica el proceso de corrosión de los metales (indicando con ecuaciones químicas el proceso de óxido reducción). Y explica cuál es su impacto económico y social. 15. Hoy en día la corrosión destruye cada año la cuarta parte de la producción de aceros. La contaminación de las grandes ciudades, agua de lluvia y el agua de mar son sus principales agentes. Explica por lo menos 3 procesos que se empleen industrialmente para evitar la corrosión. Velocidad de Reacción y Equilibrio Químico 1.- Si se considera disolver azúcar en agua como un tipo sencillo de reacción química, ¿qué proceso es el más rápido: disolver con agitación en un vaso de agua de 10 g de a) cristales grandes de azúcar? b) terrones de azúcar? c) azúcar granulada? d) azúcar refinada? 2.- Explica la diferencia entre los siguientes términos: energía de activación, estado de transición y complejo activado. 3.- Para la siguiente reacción química 2NO(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g) se han medido experimentalmente los siguientes datos: Experimento [NO(g)]inicial [H2(g)] inicial V 1 6.4 x 10-3 M 2.2 x 10-3 M 2.6 x 10-5 M/s 2 12.8 x 10-3 M 2.2 x 10-3 M 1.0 x 10-4 Ms-1 3 6.4 x 10-3 M 4.5 x 10-3 M 5.1 x 10-5 M/s reacción Determina la expresión para la ley de velocidad y el valor de la constante de velocidad. 3ª.- Cuál es la relación de la velocidad de descomposición del NO2 con la velocidad de formación de O2 de acuerdo a la siguiente reacción: 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) a) V reacción= -1 ∆[NO(g)] 2 t b) V reacción= ∆[O2(g)] t c) -1 ∆[NO(g)] = ∆[O2(g)] 2 t t d) La velocidad de descomposición del NO 2 es el doble que la formación del O2 4.- A cierta temperatura una reacción química tiene una constante de equilibrio K=1. Indica si los siguientes enunciados son falsos o verdaderos y explica por qué. a) La entalpía y la entropía de la reacción son 0. b) El cambio en la energía de Gibbs de la reacción es 0. c) La entalpía y la entropía de la reacción tienen el mismo signo. 5.- Una reacción química entre las sustancias A y B es de segundo orden con respecto a B. ¿Cuál de las siguientes leyes de velocidad no puede ser correcta? a) b) c) d) V=kA3B2 V=kB2 V=kAB V=kA2B2 6.- El aumento de la temperatura produce un incremento en la velocidad de reacción de la mayoría de las reacciones químicas, ¿esto se debe al aumento de cuál(es) de los siguientes factores? (Puede ser I, II, ambos o ninguno de los dos) I El número de choques producidos en un tiempo determinado. II La energía de cada choque. 7.- Una de las formas de producir hidrógeno gaseosos en el laboratorio es por medio de la reacción del zinc con ácido clorhídrico, ¿cuál de las siguientes combinaciones producirá hidrógeno a mayor velocidad? a) b) c) d) Un Un Un Un trozo de 1 g de Zn con 100 ml de HCl 1M trozo de 1 g de Zn con 100 ml de HCl 3M gramo de Zn en polvo con 100 ml de HCl 1M gramo de Zn en polvo con 100 ml de HCl 3M 8.- La reacción entre el NO y el H2, es de segundo orden con respecto al NO y de primer orden con respecto al H2, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera? a) Duplicar la concentración de NO tendrá más efecto sobre la velocidad de reacción que duplicar la concentración de H2 b) Duplicar la concentración de H2 tendrá más efecto sobre la velocidad de reacción que duplicar la concentración de NO. c) Duplicar la concentración de H2 tendrá el mismo efecto sobre la velocidad de reacción que duplicar la concentración de NO. d) El efecto sobre la velocidad de reacción de duplicar las concentraciones de NO o de H2 no se puede predecir con esta información. 9.- ¿Qué efecto tiene un catalizador sobre a)la entalpía de reacción? b) la energía de los reactivos? c) el estado de transición? 10.- La oxidación de NO a NO2 es un proceso exotérmico. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) Predice el efecto de cada uno de los siguientes cambios sobre la posición de equilibrio: a) Adición de más oxígeno b) Aumento de la presión c) Disminución de la temperatura d) Adición de más NO2 11.- Cuando una corriente de hidrógeno gaseoso se hace pasar sobre Fe3O4, se forman Fe y H2O. Cuando una corriente de vapor de agua circula sobre Fe metálico se forman Fe3O4 y H2. Usando el principio de Le Chatelier explica: ¿por qué la reacción ocurre en una dirección en un caso, pero en dirección inversa en el otro? 12.- Cuando se hidrogenan hidrocarburos aromáticos se utiliza como catalizador platino sólido. Se ha observado que la extensión limitada del área superficial del platino en general da como resultado que no se consiga cambiar la velocidad y por lo tanto modificar las concentraciones del hidrógeno y de los hidrocarburos, ¿cuál es el orden de esta reacción? Para una reacción cuya velocidad es independiente de la concentración ¿cómo se podría controlar la velocidad? 13.- La siguiente reacción entre el hidrógeno y el azufre es exotérmica. H2(g) + S(g) H2S(g) ¿Cuál de los siguientes factores aumentará la velocidad de esta reacción? a) Disminución de la temperatura b) Disminución del volumen del recipiente c) Agregar más cantidad de azufre d) Eliminación del H2S(g) formado 14.- La reacción entre los iones I1- y S2O82- es de primer orden con respecto a cada reactivo y se lleva a cabo de acuerdo a la siguiente ecuación: S2O82- + 3I1- 2SO42- + I31- ¿cómo se modificará la velocidad de la reacción al duplicar las concentraciones de los iones I1- y S2O82-? a) Duplicar la concentración de S2O82- afectará más que duplicar la concentración de I1-. 1- b) Duplicar la concentración de I . afectará más que duplicar la S2O82- concentración de c) El cambio de la velocidad de la reacción será el mismo cuando se duplique la concentración de I1 o de S2O82d) No se pueden extraer conclusiones acerca de la variación de la velocidad de la reacción a partir de esta información. 15.- Cuando se produce SO3 de acuerdo con el siguiente proceso en equilibrio se libera energía por medio del calor . 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ¿Cuál de las siguientes modificaciones producirá un aumento de la cantidad de SO3 en el equilibrio? a) Aumentar la temperatura b) Aumentar la presión c) Agregar un catalizador d) Eliminar O2 16.- Cuando una reacción alcanza el equilibrio: a) Se detiene completamente b) La constante de equilibrio es igual a uno c) Las concentraciones de los reactivos y productos varían muy lentamente d) Los productos y los reactivos se forman a igual velocidad 17.- La reacción de formación del sulfuro de cobre (I) es : 2Cu(s) + S(s) Cu2S(s) tiene una entalpía de reacción y energía de Gibbs de reacción negativas y una entropía de reacción positiva. a)En el equilibrio ¿predominan los reactivos o los productos?, ¿por qué? b)¿Qué se le debe hacer al sistema para producir más sulfuro de cobre (I)? 18.- El amoniaco se obtiene comercialmente por medio del proceso Haber. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Hº=-96kJ El rendimiento del amoniaco en el equilibrio se puede aumentar: a) Agregando un catalizador b) Aumentando la temperatura c) Aumentando la presión d) Eliminando H2 19.- Para cierta reacción química se determinó que la ley de velocidad es V=kA 2, explicar qué le ocurre a la velocidad de reacción cuando: a) se triplica la concentración de A, y b) se reduce a la mitad la concentración de A. 20.- La ley de velocidad V=kA 2B se determinó experimentalmente para cierta reacción química, ¿qué le ocurre a la velocidad de reacción si la concentración de A se duplica y la de B se reduce a la mitad? 21.- Para cada una de las siguientes leyes de velocidad indica el orden de reacción respecto a cada reactivo y el orden de reacción total: a) V=kAC2 b) V=kA c) V=kA3B2 d) V=k 22.- La reacción entre el NO y el O2 es de segundo orden con respecto al óxido de nitrógeno (II) y de primer orden con respecto al oxígeno. a) Escribe la ley de velocidad y determina el orden total para esta reacción. b) Explica cómo se modificará la velocidad de reacción al duplicar la concentración de NO. c) Teniendo en cuenta que esta reacción es exotérmica, dibuja un diagrama Energía vs. Tiempo en el que se representen las energías relativas de los reactivos, los productos, la energía de activación y la entalpía de reacción. 23.- Las altas temperaturas en una máquina de combustión interna favorecen la producción de óxido nítrico, que al ser expulsado a la atmósfera reacciona con el oxígeno produciendo dióxido de nitrógeno de acuerdo a la siguiente ecuación: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) Usando la teoría de colisiones, responde las siguientes preguntas: a) ¿Por qué la teoría de colisiones predice que esta ecuación es imposible que ocurra en un paso? b) El mecanismo de reacción propuesto para esta reacción es: Paso 1: NO(g)+O2(g) NO3(g) (rápido) Paso 2: NO3(g) + NO(g) 2NO2 (lento) c) ¿Cuál es el paso determinante para esta reacción?, ¿por qué la concentración del oxígeno gaseoso tiene un efecto pequeño sobre la velocidad de reacción total? EQUILIBRIO QUÍMICO Y LE CHATELIER I. En el paréntesis de la izquierda escriba la letra de la opción que considere correcta ( ) Un sistema está en equilibrio químico cuando: a) obtenemos la misma masa de productos y reactivos b) el sistema se desplaza automáticamente c) la reacción es irreversible d) las velocidades de reacción en ambos sentidos son iguales e) utilizamos catalizadores ( ) Los factores que afectan el equilibrio químico son: a) presión, calor, volumen b) energía libre de Gibss, temperatura c) presión, volumen, temperatura d) presión, calor, catalizador e) presión, concentración, temperatura ( ) A cuál de las siguientes reacciones corresponde la expresión del equilibrio químico siguiente: NH32 N2 H23 a) b) c) d) e) ( ) 2 NH3 N2 + 3 H2 1 /2 N2 + 3/2 H2 NH3 N2 + H2 K= N2 + 3 H2 2 NH3 NH3 1 /2 N2 + 3/2H2 NH3 ¿Cuál es la constante de equilibrio para la reacción: N2O4(g) 2 NO2(g) Si en el equilibrio la concentración de N2O4 es de 4X10-2 mol /l y la concentración de NO2 es 2X10-2 mol/l? ( ) Para el sistema en equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) + calor, un aumento en la temperatura a presión constante: a) aumenta la concentración de SO3 b) disminuye la velocidad de la reacción directa c) aumenta la concentración de SO2 d) disminuye la velocidad de la reacción inversa e) detiene la reacción b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio químico para cada una de las siguientes reacciones: a) mA + nB eX + zD b) CaCO3 CaO + CO2 c) Zn + CO2 ZnO + CO d) N2 + 3 H2 2 NH3 e) 2 SO2 + O2 2 SO3 f) 2 NO2 N2 O 4 c) Resuelva los siguientes problemas: 1) Calcule la constante de equilibrio para la reacción: CO2(g) + H2 CO(g) + H2O(g) A una temperatura de 200ºC, las concentraciones en el equilibrio son: CO2=1.17 moles/l H2=1.17 moles/l CO=1.33x10-3 moles/l H2O=1.33x10-3 moles/l 2) Calcule la constante de equilibrio químico para la reacción: H2(g) + I2(g) 2 HI(g) Si a una temperatura de 400ºC, las concentraciones en el equilibrio son: H2=8.62x10-4 moles/l I2=2.63x10-3 moles/l HI=1.02 x10-2 moles/l 3) A 55ºC, la constante de equilibrio para la reacción: 2 NO2(g) N2O4(g) es de 1.15 ¿Cuál es la concentración de N2O4 presente en el equilibrio con 0.5 mol/l de NO2? 4) La constante de equilibrio para la reacción: N2(g) + O2(g) 2 NO(g) -4 Es de 1x10 a 3000ºC. Calcule las concentraciones en el equilibrio, cuando en un reactor de 3 litros se coloca una mezcla de 1.2 moles de N2 e igual cantidad de O2 y se deja alcanza su equilibrio a 3000ºC. d) Aplicando el principio de Le Chatelier, indique hacia qué sentido se desplaza la reacción, al efectuar los siguientes cambios sobre el equilibrio químico de las reacciones siguientes: a) aumento en la temperatura b) disminución de la temperatura c) aumento de la presión d) disminución de la presión e) aumento de la concentración de la sustancia subrayada Nota: si la reacción se desplaza hacia la derecha, indica que se favorece el sentido →. Si la reacción se desplaza hacia la izquierda, indica que se favorece el sentido ← . 1) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 2) 3O2(g) + 64.8 kcal 2O3(g) + calor a) _____________________ a) ___________________________ b) _____________________ b) ___________________________ c) _____________________ c) ___________________________ d) _____________________ d) ___________________________ e) _____________________ e) ___________________________ 3) 3C2H2(g) C6H6(g) + calor a) ___________________________ b) ___________________________ c) ___________________________ d) ___________________________ e) ___________________________ 4) 2SO2(g) +O2(g) 2 SO3(g) a) ______________________ b) ______________________ c) _____________________ d) ______________________ e) _____________________ ÁCIDOS Y BASES I. Seleccione la opción correcta y anótela en los paréntesis en blanco. 1) Sustancia capaz de donar protones 2) Sustancia capaz de recibir un par electrónico 3) Sustancia que en solución acuosa forma iones OH4) Sustancia que en solución acuosa forma iones H3O+ 5) Sustancia capaz de recibir protones 6) Sustancia capaz de ceder un par electrónico ( ) Acido de Lewis ( ) Base de Brönsted-Lowry ( ) Base de Arrhenius ( ) Base de Lewis ( ) Acido de Brönsted-Lowry II. Relacione las siguientes columnas: ( ) OH- 1. Base de BrönstedLowry ( ) H+ 2. Acido de Lewis ( ) NH4+ 3. Acido de BrönstedLowry ( ) HNO3 4. Base de Arrhenius ( ) LiOH 5. Base de Lewis ( ) Fe+++ ( ) H2O ( ) AlCl3 ( ) HCl ( ) NH3 ( ) Cl- 6. Acido de Arrhenius III. En los espacios correspondientes, escriba la respuesta correcta a las siguientes cuestiones: 1) Si una solución tiene una concentración de iones OH=3.2x10-4 mol/l su concentración de iones H3O+ será igual a: ____________________ 2) Si el pH de una solución es 5, su H3O+ es igual a ___________ y su OH- es igual a ____________. 3) La concentración de iones H3O+ de una solución es de 1x10-6 M. Determine su pH ___________ y su pOH ___________ 4) Si una sustancia tiene un pH=3, su pOH será igual a __________ 5) Si una solución tiene un pH menor de 7, es ______________ 6) Si una solución tiene un pH mayor de 7, es ______________ IV. Resuelva los siguientes problemas: 1) Calcule el pH de una solución cuya concentración de iones hidronio H3O+ es igual a 0.0000583 mol/l 2) Calcule el pH de una solución cuya concentración de iones hidronio H3O+ es igual a 6.3x10-2 moles/l 3) La concentración de iones oxidrilo en una solución es de 10-2 moles/L. Calcule la concentración molar de iones H+, el pH y el pOH de la solución. 4) Calcule el pH de una solución que contiene 3.42g de ácido sulfúrico por litro de solución 5) Encuentre el pH y el pOH de la soluciones cuyas concentraciones son las siguientes, su poniendo que la ionización es completa: a) H+=1x10-10 moles/l b) H+=0.00045 moles/l c) OH-=0.0016 M 6) Encuentre las concentraciones molares de los iones H+ para las siguientes soluciones, suyos pH son: a) pH=9.2 b) pH=5.5 c) pH=3 7) Si una solución de hidróxido de aluminio IM con fenolftaleina, se le adiciona una solución de un ácido clorhídrico ; ¿Qué le sucede al valor de pH, pOH, H+ y -OH conforme se le agrega el ácido?; El indicador cómo se comporta. ¿Con indicador tornasol y el indicador universal sería los mismos cambios?. 8) El análisis de una muestra de miel da como resultado que la concentración de iones OH- es de 5x 10-9 mol/L. Esto significa que la muestra tiene un pH: a) ácido igual a 5 b) básico igual a 7.30 c) ácido igual a 6.70 d) básico igual a 8.0 V. Clasifica los siguientes enunciados en falso (f) o verdadero (v) a) una disolución cuyo pOH es 10, es ácida b) el pH aumenta a medida que aumenta la concentración de iones hidronio c) una disolución cuya concentración de iones H+ sea 1x10 un pOH -5 tiene igual a 9 d) Kw= H+ - OH = 1x10-14 y pH+pOH=14 e) Son ejemplos de electrolitos fuertes las sustancias que se disocian (ionizan) completamente. g) El valor de la constante de ionización ( producto iónico )del agua es igual a 1 x 10 14 h) La escala de pH representa la fuerza de los ácidos y la Ka representa la concentración del ácido. VI. Si al disolverse un ácido en agua la disociación es total, se dice que el ácido es: a) pH = 6 b) fuerte c) débil d) muy fuerte. VII Para la siguiente reacción H2CO3 H2O H3O+ + HCO3- cuál es par ácido base conjugado del ácido carbónico: VIII. Al analizar cinco muestras de alimentos enlatados se obtuvieron los siguientes resultados de acidez. ¿Cuál muestra de alimento contiene mayor concentración de iones [H+]? Justifica tu respuesta Muestra Acidez 1 pOH= 1 2 [H+]= 1 x 10 - 2 3 pH = 5 4 [H+]= 1 x 10 - 4 5 [H+]= 1 x 10 - 9 IX. Clasifica las siguientes sustancias en ácidos y bases indicando que teoría la explica mejor: GaF3 Ca(OH)2(ac), H3O+, H2CO3(ac), -1 NH3, BF3, H3O+, NH2 ; HCOOH F Na+1 X. Completa las siguientes tablas: La constante de ionización indica la fuerza de un ácido; a mayor valor de Ka, más fuerte es el ácido. Un ácido débil tiene una tendencia menor a disociarse y por lo tanto el valor de Ka será pequeño.Investiga La constante de acidez y/o basicidad de los siguientes compuestos para determinar La fuerza del ácido y/o base. Intervalos de Ka para clasificar ácidos: Muy fuerte Ka mayor de 1 x 103 Fuerte Ka entre de 1 x 102 y 1 x 10-2 Débil Ka entre de 1 x 10-3 y 1 x 10-7 Muy débil Ka menor de 1 x 10-7 Considera los mismos princípios que se aplicaron para los ácidos en las bases investigando Kb (constante de basicidad) TABLA 1 Fórmula Nombre Ác. acético Hidróxido de sodio Amoniaco Hidróxido de amonio Fuerza del ác.y/o base Ác. Mono, di, polipróti co Ecuación de disociación parcial y total Ác. nítrico Ác, carbónico Ác. sulfúrico Hidróxido de potasio Hidróxido de aluminio Ác. nitroso Ác. Hipocloroso Para la tabla 2 considera los siguientes criterios: La sal será neutra si proviene de la reacción entre un ácido fuerte con una base fuerte. La sal será ácida si proviene de la reacción entre un ácido fuerte con una base débil. La sal será básica si proviene de la reacción entre un ácido débil con una base fuerte. Si proviene de dos sustancias débiles será ácida y la Ka es mayor que Kb y básica si la Kb es mayor que la Ka. TABLA 2 Fórmula Nombre LiHSO3 KCl Na2CO3 NH4Cl MgO Cl2O7 Tipo de compuesto Indicar si es una sustancia ácida, básica y/o neutra. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA I. Realiza la configuración electrónica y gráfica de (Kernerl) para los siguientes elementos indicando El periodo, grupo y electrones de valencia y sus principales estados de oxidación Cs, Mg+2, Cr, Ag, In, C-4, Si, P, O-2, I+3 II . Escribe dentro del paréntesis el nombre del científico y/o concepto que define. ( ) En un átomo, cuando los electrones se introducen dentro de los orbitales atómicos, ellos ocuparán el orbital con menor energía al de mayor energía. ( ) Postuló la cuantización de la energía ( ) En un átomo no pueden existir dos electrones con sus cuatro números cuánticos iguales ( ) n,l,m,s ( ) Es una función matemática que describe el estado de un electrón en un átomo ( ) Propiedades de los elementos que están en función de la variación de la estructura electrónica de los átomos. ( ) El acomodo de electrones en orbitales degenerados será de tal forma que su multiplicidad sea máxima. ( ) Es imposible conocer en forma exacta y simultánea la posición y el momento del electrón ( ) Propiedad que tiene un átomo de atraer electrones hacia él en un enlace químico; y aumenta hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un grupo de la tabla periódica. ( ) Comportamiento de dualidad onda-partícula 1.- Para la configuración electrónica del 16 X8 el nivel de valencia es: 2.- La forma de los orbitales atómicos queda determinada por: 3.- Identifica al elemento químico e indica el periodo, electrones de valencia y el grupo al que pertenece cada uno de acuerdo a su configuración electrónica. a) b) c) d) e) f) g) 1s22s2 [ 54Xe ]6s24f2 1s2s22p63s23p6 1s22s22p63s23p5 [ Ar ] 4s2 3d9 [ Rn ]7s2 5f14 6d5 [ Kr ] 5s2 4d10 5p4 4.- Desarrolla la configuración electrónica (gráfica y simbólica) de los siguientes elementos: a. 37Rb b. 24Cr+6 c. 15P d. 10Ne e. 90Th f. 17Cl-1 5.- Indica para cada elemento del ejercicio anterior; periodo, grupo, electrones de valencia, bloque en la tabla periódica, tipo de elemento, principales estados de oxidación. 6. ¿Cuál de los siguientes elementos trabaja normalmente con un número de oxidación de ( – 1)? a) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 b) 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 c) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5 d) 1s2, 2s2 e) 1s2, 2s2, 2p1 7. El orden correcto de llenado de las sub -capas electrónicas siguientes 3d, 4s, 5p, 3s, 4f, 3p, 5s, es: _________________________ 8. Los electrones de valencia en el átomo de azufre con configuración electrónica de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 son:_______ 9. ¿Cuál es el número total de orbitales asociados al número cuántico principal n=5?_____ 10. Grupo de la tabla periódica donde se encuentran los elementos con configuración electrónica para su electrón diferencial ns2 np1 11.- Hablando con respecto al nivel 4 de de energía: a) Tiene ________tipos orbitales b) Tiene _______ orbitales totales c) El número total de electrones en este nivel son_________ n 12.-Los gases nobles tienen una configuración externa totalmente ocupada, tal como a) ns1np6 b) ns2 c) ns2np5 d) ns2np6 Química Orgánica 1) Escribe la fórmula semidesarrollada y taquigráfica para el siguiente compuesto: a) 5-ter-butil-3-etil-2-isopropil-4,6-dimetil-2-nonano b)5-sec-butil-6-butil-1,3-ciclohexadieno 1ª) Escribe las características del hidrocarburo del ejercicio anterior a) b) c) d) e) f) g) h) tipo de cadena hibridación No. De enlaces sigma y pi forma espacial tipo de hidrocarburo ángulo de enlace fórmula molecular grado de saturación 2) Escribe un compuesto cíclico (de 8 átomos de carbono y un doble enlace en el ciclo) con tres sustituyentes (isopropil, sec-butilo y terhexil). Fórmula semidesarrollada y taquigráfica. 2ª) Escribe las características del hidrocarburo. 3) Indica en la fórmula del compuesto del ejercicio uno y dos, donde se encuentra un carbono 1º,2º,3º y 4º. 4) Los siguientes nombres corresponden a un mismo compuesto, ¿cuál es el nombre correcto?. a) b) c) d) 6 metil-2,4,6 trietil 2 hepteno 2,6 dimetil- 2,4 dietil 5 octeno 6,6 dimetil – 2,4 dietil 2 octeno 5-etil,3,7,7 trimetil – 3- noneno 5) Menciona cuales son las principales fracciones del petróleo, indicando sus propiedades físicas y sus aplicaciones. 6) En qué se fundamente la calidad del petróleo 7) Explica brevemente los procesos de refinamiento del petróleo. Isomerización Alquilación Reformación catalítica Cracking 8) Indica el nombre de los características (pregunta 1ª) siguientes hidrocarburos, así como CH3 CH2-CH3 CH3 I I CH3-CH2 – C -- CH-CH=CH-CH3 I C-CH3 II CH3 sus Grupos Funcionales 1) Escribe la fórmula de los siguientes compuestos, enmarca el grupo funcional y subraya las características de prefijo y/o terminación empleados para nombrarlos. 2-bromo-3-ter-butil-4-oxo-hexanal éter isobutil, neopentílico alcohol sec-hexílico propanoato de ter-butilo 3-sec-butil-4-formil-2-hidroxi-hexanamida nonanona ác.o-metil benzóico Fenil, ciclo pentil amina bromuro de propanoilo 1,1,2,2 tetrafloruro de propilo 2) Clasifica los siguientes compuestos en electrofílicos y nucleofílicos CN NO2 + ICH3COON(CH3)3)+ H3O+ 3) Realiza la ruptura hemolítica y heterolítica de los siguientes ejemplos, indicando el nombre de la partícula obtenida. CH3-CH2-CH2:Cl 4) Darle el nombre a las siguientes fórmulas químicas, de acuerdo a las reglas de nomenclatura de la IUPAC. a) b) c) d) e) f) Reacciones Químicas Orgánicas 5. Completa y clasifica las siguientes reacciones en orden general y específico de acuerdo al proceso químico realizado. Reacción Clasificación General Ejemplo Doble sustitución Neutralización H2SO4+NaOH CH3-CH(CH3)CH3+ Br2 Na2SO4 + H2O hv Clasificación específica (CH3)2C=CH2 + HBr CH3-CH2-CH2-Cl peróxido H+ CH3-CH2-CH2-COOH + CH3-OH + HCl H+ CH3-CH(OH )CH2 CH3+ KMnO4 6. Completa las siguientes reacciones e indica el tipo de reacción química efectuada: a) cloración del tolueno: b) combustión del butano c) hidratación del 2-metil-1-penteno d) ozonólisis con DMSO del 2-metil-1-propeno: e) deshidratación del ciclo pentanol en H+/140ºC: f) Identificación del propanal con reactivo de Tollens: g) Prueba de Bayer para 2-metilpropeno: h) Obtención de 2-cloro-2-isopropil-hexano: i) Dibuja el isómero y/o identifica los pares de compuestos isoméricos, indicando el nombre de cada compuesto y a qué tipo de isómeros pertenecen. Ejemplo: Isómeros Primer compuesto CH3-CH2-CH2-CH3 Segundo compuesto CH3-CH-CH3 CH3 Comparación CH3-CH-CH2-CH3 OH Butanol HO-C-CH2-CH2-CH3 óptico CH3-CH2-CH2-C-O-CH3 O O CH3-CH2-NH2 CH3-NH-CH3 CH3-O-CH3 Etanol CH3-CH2-C-O-CH3 Iso. función CH3-CH2-C-CH3 O O Is.óptico D-glucosa L-glucosa Is. geométrico