Examen de química I

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
INDUSTRIAL Y DEL MEDIO AMBIENTE
E.T.S. DE INGENIEROS
INDUSTRIALES
SECCIÓN DE QUÍMICA APLICADA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
DE MADRID
EXAMEN DE QUÍMICA I. 13 de Febrero de 2001
Instrucciones: La duración del examen es de dos horas. Se deben indicar los siguientes datos: nombre, apellidos,
grupo y número de matrícula. Las preguntas se pueden contestar en el orden que se desee, sin desgrapar las hojas. El
reverso de la hoja de preguntas puede utilizarse como borrador, así como la última hoja de papel (pero sin desgraparla).
Las soluciones están expuestas en el tablón de anuncios de Química I. La publicación de las calificaciones y la revisión de
los exámenes tendrán lugar antes del plazo de tres semanas fijado por la normativa de exámenes de la Universidad.
1.- (1,5 puntos).
En un recipiente de 10,0 L de capacidad, se introducen 2,0 moles de A y 1,0 moles de B. Se calienta a 300 ºC y se
alcanza el equilibrio: A (g) + 3 B (g) ↔ 2 C (g). En el equilibrio, el número de moles de B es igual al de C. Calcular (a) los
moles de cada componente en el equilibrio, (b) KC, (c) KP y (d) la presión parcial del componente B.
Si se duplica el volumen, determinar (e) la presión total en ese instante y (f) el intervalo de presiones en el que
estará la del sistema una vez alcanzado el nuevo equilibrio.
(g) Indicar además dos formas distintas de obligar al sistema a que se desplace hacia la derecha.
2.- (1,5 puntos).
Una disolución formada por dos alcoholes isómeros, A y B, de fórmula C5H12O, presenta (en el punto de ebullición
normal) una relación molar en la fase vapor 1:3, respectivamente, en equilibrio con la fase líquida. A esa temperatura, la
presión de vapor de A puro (pºA) es 650 mm Hg.
Calcular:
a.- Presiones parciales en el vapor.
b.- Composición, en porcentaje en peso, de la fase líquida en equilibrio con el vapor.
c.- Presión de vapor de una nueva disolución formada por condensación total de ese vapor a la misma
temperatura.
3.- (2 puntos).
Se valoran 60,0 mL de un ácido monoprótico HA, de concentración 1,0 M, cuya Ka es 10-4, con una disolución de
hidróxido sódico, también 1,0 M. Se pide:
a.- El pH inicial, antes de añadir la base.
b y c.- Los nuevos valores de pH cuando se han neutralizado 1/3 y 2/3 del ácido, respectivamente.
d.- El pH final en la neutralización exacta con 60,0 mL de la base.
e.- Indicar el objetivo de las valoraciones ácido-base.
4.- (1,4 puntos).
Cuando la caliza (CaCO3 (s)) entra en contacto con agua que contiene CO2 disuelto (esto es, ácido carbónico), se
produce su disolución según el proceso: CaCO3 (s) + H2CO3 (ac) ↔ Ca2+ (ac) + 2 HCO3- (ac). Calcular la solubilidad de la
caliza en un agua que contiene 0,03 mol/L de ácido carbónico. Justificar razonadamente si esta solubilidad es mayor o
menor que la de la caliza en agua pura.
Datos: KP.S. (CaCO3) = 4,9·10-9 Ka,1 (H2CO3) = 4,4·10-7
Ka,2 = 4,7·10-11
5.- (1,6 puntos).
Escribir las reacciones ajustadas (indicando de qué tipo son) que justifican los fenómenos:
a.- El cloruro de plata, muy poco soluble en agua, se disuelve en disolución acuosa de amoníaco.
b.- Al añadir gotas de ácido nítrico concentrado sobre una moneda de cobre, se desprenden burbujas, se
deterioran las figuras de la moneda, y se forma una disolución, inicialmente verdosa y luego azulada.
c.- Si se abre una botella de ácido clorhídrico concentrado próxima a otra botella abierta con amoníaco
concentrado, aparece una neblina blanca cerca de aquélla.
d.- Al electrolizar una disolución acuosa de sulfato sódico diluido, se obtienen dos gases.
6.- (1 punto).
Para los siguientes grupos de elementos o iones, seleccionar el que tenga:
a.- Mayor radio atómico: Be, Fe, Cs, B y Br.
b.- Menor energía de ionización: F, Al, Ca, Sn, Ba y Li.
c.- Afinidad electrónica más negativa: Ca, B, As, Rb, Pb y Cl.
d.- Mayor número de electrones desapareados: Cl, O2-, Na+ y P.
7.- (1 punto).
Formular todos los isómeros de los alcoholes de la segunda pregunta.
SOLUCIONES:
1.
a) En equilibrio: 1,8 mol A, 0,4 mol B y 0,4 mol C.
b) KC = 139
c) KP = 0,063
d) PB = 1,88 atm ( = 1429 mm Hg)
e) Al duplicar el volumen, la presión es 6,1 atm ( = 4636 mm Hg)
f) El proceso se desplazará a la izquierda, alcanzando un nuevo equilibrio a presión entre 6,1 atm y
12,2 atm
2.
a) PA = 190 mm Hg y PB = 570 mm Hg
b) 29 % A y 71 % B en peso
c) Ptotal = 765 mm Hg
3.
a) pH = 2,0
b) pH = 3,7
c) pH = 4,3
d) pH = 8,9
e) Objetivo de valoraciones: conocer concentraciones de forma exacta
4. La solubilidad es 7,0·10-3 M. Es mayor que en agua pura ( aprox. 7,0·10-5 M) porque disminuye la
concentración de anión carbonato libre, al darse el proceso: H2CO3 + CO32- ↔ 2 HCO3-
5.
a) Formación de complejos: AgCl (s) + 2 NH3 (ac) → [Ag(NH3)2]+ (ac) + Cl- (ac)
b) Redox: Cu(s)(rojo) + 2 NO3- (ac)(incoloro) + 4 H+ → Cu2+ (ac)(azul) + 2 NO2 (g)(naranja) + 2 H2O (ac)
c) Ácido-base: NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s)
d) Redox (electrólisis): H2O (ac) → H2 (g) + ½ O2 (g)
6. a) Cs, b) Ba, c) Cl y d) P
7. Hay 11 en total