Examen Química: Formulación, Redox, Estequiometría y Enlace

Parcial de Química Bloque I-18 Diciembre 2017
PARCIAL DE QUÍMICA BLOQUE I
1º INGENIERÍA DE LA ENERGÍA CURSO 2017-18
NOMBRE:
DNI:
Entre paréntesis se indica el valor de cada pregunta sobre una puntuación total de 10.
1. (1 Punto) Formule y nombre las siguientes sustancias
a) FeO
b) H 3 PO 4
c) MgCl 2
d) NO 2
e) KNO 3
f) Nitrito de Plata
g) Ácido Clórico
h) Peróxido de Litio
i) Carbonato de Níquel(III)
j) Sulfuro ferroso
2. (1 Punto) Ajuste en medio ácido las siguientes reacciones redox siguiendo el método ión-electrón e
identifique las especies oxidantes y las reductoras, así como las reacciones de oxidación y las de
reducción.
a) VO 4 3-(aq) + Fe2+(aq)
VO2+(aq) + Fe3+(aq)
b) Na 2 SO 3 +KMnO 4 + H 2 SO 4
Na 2 SO 4 + MnSO 4
3. (1 Punto) Para la siguiente reacción: Ca(OH) 2 (s) + 2 HCl(aq)
Cloruro cálcico(aq) + 2 H 2 O(l)
(a) ¿Cuantos gramos de Ca(OH) 2 se necesitan para reaccionar completamente con 415 mL de una
disolución de HCl 0.477 M?
(b) ¿Cuántos kilogramos de Ca(OH) 2 se necesitan para reaccionar con 324 L de una disolución de HCl de
24.28% en masa y una densidad de 1.2 g/mL?
4. (1 Punto) Se pone en un crisol una mezcla de 9.125 g de FeO y 8.625 g de Al metálico y se calienta a
alta temperatura, dando lugar a la formación de Fe puro y Al 2 O 3 . Si la reacción tiene un rendimiento del
67 %, ¿qué masa de Fe puro puede obtenerse?
5. (1 Punto) Un frasco de 1.00 L contiene N 2 (g) a una temperatura de 15 °C y una presión de 0.5 atm. Se
agregan 0.100 moles de O 2 (g) y se deja mezclar. Luego se abre una válvula para permitir la salida de
0.020 moles. ¿Cuál será la presión parcial de oxígeno en la mezcla final?
6. (0.5 Puntos) En relación al concepto de subcapas y orbitales. Razone cada apartado.
a) ¿Cuantas subcapas se encuentran en el nivel n=4?
b) ¿Cuáles son los nombres de las subcapas en el nivel n=3?
c) ¿Cuántos orbitales tienen los valores n=4 y l=3?
d) ¿Cuál es el número total de orbitales en el nivel n=4? ¿Cuáles son?
7. (0.5 puntos) Para cada uno de los siguientes átomos en su estado fundamental, prediga desde qué
orbital (1s, 2p. 3d. 4f…) será arrancado un electrón: (a) Mn; (b) Sr; (c) Ti2+; (d) Ga+; (e) Se2-. Razone su
respuesta.
8. (1 Punto) ¿Según la Teoría de Orbitales Moleculares la molécula de N 2 es una molécula
paramagnética o diamagnética? ¿Llegaría a la misma conclusión a partir de la teoría de Lewis? Justifique
sus respuesta.
1
Parcial de Química Bloque I-18 Diciembre 2017
9. (0.5 Puntos) Cuando se sustituye uno de los átomos de hidrógeno del benceno, C 6 H 6 , por otro átomo o
grupo de átomos, cambia el punto de ebullición. Justifique el orden de los siguientes puntos de ebullición:
C 6 H 6 : 80ºC, C 6 H 5 Cl: 132ºC, C 6 H 5 Br: 156 ºC, C 6 H 5 OH: 182 ºC.
10.(0.5 Puntos) ¿Cuál de las siguientes sustancias tiene mayor punto de ebullición? :SO 2 , CO 2 y SiO 2 .
Justifique su respuesta
11. (2 Puntos) Represente las estructuras de Lewis, indique las cargas formales, prediga las geometrías
electrónicas y moleculares, así como la polaridad de las siguientes sustancias.
a) NF 3 b) CH 3 Cl c) SF 4 d) SO 3 2-e) HCN
Grupo
Estado de oxidación
Grupo
Estado de oxidación
Grupo 3
+III
Grupo 8
Grupo 4
+II a +IV
Grupo 9
Grupo 5
+II a V
Grupo 10
Grupo 6
+II a +VI
Grupo 11
Cu: +I, +II
Ag: +I Au: +I, +III
Grupo 7
Mn: +II a +VII
Tc, Re:+IV a +VII
Grupo 12
Zn: +II
Cd, Hg: +I, +II
Fe: +II, +III
Ru, Os:+II a +VIII
Co: +II, +III
Rh, Ir:+I, +III, +IV, +VI
Ni: +II, +III
Pd, Pt: +II, +IV
2
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Examen Final de Química-5 Febrero 2018
EXAMEN FINAL DE QUÍMICA
1º INGENIERÍA DE LA ENERGÍA CURSO 2017-18
NOMBRE:
DNI:
IMPORTANTE LEER ANTES DE COMENZAR EL EXAMEN
1.- Los alumnos que no eliminaron los temas del 1 al 5, tienen que hacer el Bloque 1 completo y de los Bloques
2 y 3: ejercicios 1, 2, 3, 4, 7 y 8.
2.- Los alumnos que eliminaron los temas del 1 al 5 tienen que hacer la parte de los Bloques 2 y 3 completa.
BLOQUE 1
1. (0.5 Puntos) Formule y/o nombre las siguientes sustancias
a) Nitrato de Oro(III)
b) Ácido Clórico
c) FeCl2
d) Carbonato de Níquel(II)
e) CaO2
2. (0.5 Puntos) Ajuste en medio básico la siguiente reacción redox siguiendo el método ión-electrón e
identifique las especies oxidantes y las reductoras, así como las reacciones de oxidación y las de
reducción.
KI+KClO3+H2O
I2 + KCl+KOH
3. (1 Punto) Una muestra de 1.5 g·de un compuesto orgánico formado por C, H y O se quema en exceso
de oxígeno produciéndose 2.997 g de CO2 y 1.227 g de H2O. Si 0.438 g del compuesto, al vaporizarlo a
100°C y 750 mmHg, ocupan 155 mL, deducir la fórmula molecular de dicho compuesto.
4. (1 Punto) El cloro gaseoso puede obtenerse en el laboratorio, en pequeñas cantidades haciendo
reaccionar el dióxido de manganeso con ácido clorhídrico concentrado, según:
Dióxido de Manganeso (s) + 4 HCl (aq)  Cloruro de manganeso (II) (aq) + Cloro (g) + 2 agua (l)
Se hacen reaccionar 100 g de dióxido de manganeso con 0.8 L de disolución de HCl del 35.2% en masa y
densidad 1.175 g/mL Calcule:
a) La molaridad del ácido empleado.
b) El volumen de cloro producido en condiciones normales si el rendimiento de la reacción es del 75%.
5. (1 Punto) Considere las siguientes especies químicas. Indique en cada caso su estructura de Lewis, la
geometría electrónica y molecular esperada, así como la polaridad de la misma.
a) ClO2+
b) SOCl2
c) CS2
6. (1 Punto) Explique las variaciones siguientes en los radios atómicos o iónicos:
(a) I- > I > I+
(b) Ca2+ > Mg2+ > Be2+
1
Examen Final de Química-5 Febrero 2018
BLOQUES 2 Y 3
1.
(1.5 puntos) A muy altas temperaturas, el carburo de boro se descompone según la ecuación:
B4C(s) → 4 B(g) + C(s)
A 2500K, la presión de equilibrio de B(g) es 0.0342 mm Hg sobre una mezcla de 0.300 moles de B4C(s) y
0.500 moles de C(s).
a) Calcule ∆G° del proceso. Datos: R = 8.314 Jmol−1K-1.
b) Explique cuál sería el efecto de cada uno de los siguientes factores en la cantidad de carbono sólido
presente en la mezcla en equilibrio:
• introducir más B4C(s).
• duplicar el volumen del recipiente que contiene la mezcla.
• añadir un catalizar adecuado.
• añadir N2
2. (2 Puntos) Una celda electroquímica está formada por una semicelda constituida por un hilo de plata
sumergido en una disolución de AgNO3 de concentración desconocida y otra semicelda constituida por una
pieza de cinc sumergida en una disolución de Zn(NO3)2 1.0 M. Dicha celda da un potencial de 1.48 V. (1.3).
Datos: E° (V)
Zn2+(aq)/Zn(s) = −0.76;
Ag+(aq)/Ag(s) = +0.80
−1 -1
−1 -1
R = 8.314 Jmol K = 0.082 atm·L mol K ; F = 96 485 C mol−1.
a) Haga un esquema o dibujo de la celda y muestre claramente qué electrodo es al cátodo y cuál el ánodo,
así como la polaridad de la celda. Indique el flujo de electrones así como el de iones. Escriba y ajuste las
semirreacciones que tienen lugar en ánodo y cátodo, así como la reacción global.
b) Escriba la notación abreviada de la celda.
c) Calcule la concentración de Ag+ en la disolución de AgNO3.
d) Si, transcurrido cierto tiempo, la concentración de Ag+ se ha reducido a la cuarta parte, ¿qué voltaje
proporciona entonces la celda?
3. (0.5 Puntos) Considere la reacción 4 Ag(s) + O2(g) → 2 Ag2O (s). Dicha reacción es espontánea a baja
temperatura, mientras que a altas temperaturas no lo es. Explique esto en términos de ∆H y ∆S.
4. (1 Punto) Cuando se ponen 1.50 g de Ba(s) en 100.00 g de agua a 22.00 °C en un recipiente abierto a la
atmósfera, tiene lugar la reacción que se muestra a continuación y la temperatura de la disolución resultante
se eleva a 33.10 °C. Si el calor específico de la disolución es 4.18 J/g °C, calcule la entalpía de la reacción.
Ba(s) + 2 H2O(l) → Ba(OH)2 (aq) + H2(g)
5. (1 Punto) Calcule el valor de KC para la reacción: AgCl(s) → Ag+(aq) + Cl−(aq) sabiendo que en 100.0 mL
de disolución en equilibrio hay 1.50 g de AgCl, [Ag+]= 1.6 × 10−2 M y [Cl−]= 3.2 × 10−2 M. La densidad del
AgCl(s) es 5.56 g/mL. ¿Cuál sería la concentración de Ag+ si se añade 1 g de NaCl a dicha disolución?
2
Examen Final de Química-5 Febrero 2018
6. (1 Punto) Considere los siguientes datos relativos a la descomposición en fase gaseosa del NO2:
2 NO2 (g) → 2 NO (g) + O2 (g)
Temperatura (K)
600
600
700
[NO2] inicial
0.001
0.002
0.002
Velocidad inicial (M/s)
5.4 × 10−7
2.2 × 10−6
5.2 × 10−5
Si se introducen 0.005 moles de NO2 en un recipiente de 1.0 L y se deja que se descomponga a 650 K,
¿cuántos segundos tardará la concentración de NO2 en descencer hasta un valor de 0.001 M?
7. (1 Punto) La reacción SO2Cl2(g) → SO2(g) + Cl2(g), tiene un tiempo de vida media constante y una constante
cinética igual a 2.20 × 10−5 s−1 a 593 K. ¿Qué porcentaje de la cantidad inicial de SO2Cl2 quedará después
de 2 horas?
8. (1 Punto) Calcule el pH de las siguientes disoluciones. Calcule en cada caso el porcentaje de disociación de
las especies correspondientes.
a) 0.250 M de hidrogenosulfato potásico. Ka (HSO4-)= 1.1 10-2
b) 0.1 M de nitrato de etilamonio, (C2H5NH3)NO3. Kb (C2H5NH2) =4.3 10-4
9. (1 Punto) Calcule la entalpía de formación del gas propano, C3H8, empleando los datos que aparecen en la
siguiente tabla.
(1.0)
Entalpía de combustión estándar a 25ºC
(kJ/mol)
Sustancia
Fórmula
∆H°c
Benceno
C6H6(l)
−3268
Carbono
C(s, grafito)
−394
Etanol
C2H5OH(l)
−1368
Etino
C2H2(g)
−1300
Glucosa
C6H12O6(s)
−2808
Hidrógeno
H2(g)
−286
Metano
CH4(g)
−890
Octano
C8H18(l)
−5471
Propano
C3H8(g)
−2220
Urea
CO(NH2)2(s)
−632
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Examen Final de Química-5 Febrero 2018
Grupo
Estado de oxidación
Grupo
Estado de oxidación
Grupo 3
+III
Grupo 8
Grupo 4
+II a +IV
Grupo 9
Grupo 5
+II a V
Grupo 10
Grupo 6
+II a +VI
Grupo 11
Cu: +I, +II
Ag: +I Au: +I, +III
Grupo 7
Mn: +II a +VII
Tc, Re:+IV a +VII
Grupo 12
Zn: +II
Cd, Hg: +I, +II
Fe: +II, +III
Ru, Os:+II a +VIII
Co: +II, +III
Rh, Ir:+I, +III, +IV, +VI
Ni: +II, +III
Pd, Pt: +II, +IV
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