Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Química

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1 Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Química Química y Sociedad QUI Certamen 2 Casa Central (05 Noviembre año 2008) Nombre:...Rol USM... Profesor:...Paralelo... Tabla con valores del calor latente (a presión atmosférica): 1. La ley de velocidad para la reacción: NH 4(ac) + + NO 2(ac) - N 2(g) + 2H 2 O (l) v = 3, [NH 4 + ][NO 2 - ] a 25 [ºC] Para esta reacción en fase acuosa, se hacen algunas afirmaciones: (I) Al aumentar la concentración de los reactivos, se incrementa la magnitud de la constante cinética. (II) Al aumentar la concentración de los reactivos, aumenta la velocidad de la reacción química. (III) Se mejora significativamente la cinética de esta reacción al aumentar la temperatura porque la magnitud de la constante cinética aumenta. (IV) La presencia de un catalizador incrementa la velocidad de formación de nitrógeno porque reduce la energía de activación. Sustancia Calor latente fusión [KJ/Kg] Calor latente vaporización [KJ/Kg] Agua Tabla con valores del calor específico para algunos materiales. Material c [KJ/(Kg o C] líquida a. 9,0x10 3 [KJ] b. 49 [KJ] c. 56 [KJ] d. 27 [KJ] e. 11 [KJ] hielo vapor de 4,169 2,089 1,963 Son correctas las afirmaciones: a. (I), (II) b. (I), (II), (III) c. (II), (III), (IV) e. (III), (IV) 2. Las dos moléculas H 2 O y H 2 S son dos sustancias hidrogenadas del grupo VI. Pese a su similitud química, poseen grandes diferencias, en: (I) Su geometría molecular (II) El momento dipolar de la molécula (III) El estado de agregación de las moléculas a temperatura ambiente. (IV) El punto de ebullición Son correctas las afirmaciones a. (I), (II) b. (I), (III) c. (II), (III), (IV) e. Todas las anteriores 3. Determinar cuanta energía se requiere (en KJ) para convertir 15,5 [g] de un cubo de hielo a -5 [ºC] a vapor de a 180 [ºC] 4. Considere la siguiente reacción química O 2 N-NO 2(g) 2 NO 2(g) Se puede afirmar correctamente que: a. La reacción es exotérmica debido a la aparición de dos moléculas en los a partir de una molécula de reactivo b. La reacción es endotérmica dado que se rompe un enlace al pasar de reactivos a c. El E de la reacción es cero d. La reacción es endotérmica debido a la aparición de dos moléculas en los a partir de una molécula de reactivo e. La reacción es exotérmica dado que se rompe un enlace al pasar de reactivos a 5. Se estudia la siguiente reacción: X (g) + Y (g) Z (g) Se dispone de los siguientes datos experimentales medidos a 360 [K]: Velocidad inicial [X] [Y] (M/s) 0,053 0,10 0,50 0,127 0,20 0,30 1,02 0,40 0,60 0,254 0,20 0,60 0,509 0,40 0,30

2 Se hacen las siguientes afirmaciones: (I) La cinética de la reacción es: segundo orden para X y primer orden para Y. (II) La constante cinética es 10,6 [L 2 /mol 2. s] (III) La velocidad de desaparición de X es 0,0204 [M/s], si la concentración de X es O,2 M y la concentración de Y es 0,1 M. (IV) La velocidad de formación de Z es 0,0424 [M/s], si la concentración de X es 0,2 M y la concentración de Y es 0,1 M. Determine aquellas que son correctas: a. (I) b. (I), (II) d. (I), (II), (IV) e. (II), (III), (IV) 6. El número de [moles] de iones que se obtiene al disolver completamente 1 [g] de sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ) en 500 [ml] de es: a. 2,1x10-2 b. 1,4x10-2 c. 1,4x10-5 d. 4,2x10 21 e. No se puede determinar 7. Se estudian las propiedades de dos compuestos orgánicos: (i) CH 3 OCH 3 dimetil éter (ii) CH 3 CH 2 OH etanol Establezca la afirmación correcta: a. Ambas sustancias son muy solubles en b. Ambas sustancias generan puentes de hidrógeno con el c. El punto de ebullición del dimetil éter es bastante inferior al etanol. d. El etanol, en solución acuosa, produce iones, mientras que el dimetil éter no lo hace. e. Tanto el etanol, como el dimetil éter, son capaces de conducir la corriente eléctrica. 8. El monóxido de carbono es convertido en dióxido de carbono de acuerdo a la siguiente reacción CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) En un experimento, 0,25 [moles] de CO y 0,40 [moles] de vapor de fueron colocados en un vaso de 1,0 [L]. En el equilibrio, se mantiene como remanente 0,19 [moles] de CO. La constante de equilibrio K a la temperatura experimental mantenida constante es: a. 5,47 b. 0,75 c. 1,78 d. 0,056 e. 1,00 9. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es falsa: a. La velocidad de una reacción química aumenta con la temperatura. b. La velocidad de una reacción química aumenta al aumentar la concentración de reactivos. c. A mayor constante de equilibrio mayor velocidad de la reacción química que va de reactivos a. d. Agregando un catalizador se aumenta la velocidad de una reacción química. e. Un catalizador aumenta la velocidad de una reacción química bajando la energía de activación. 10. Con el objeto de mejorar el rendimiento de la producción de estaño (Sn), se sugieren varias estrategias, indicar la(s) correcta(s): SnO 2(s) + 2H 2(g) 2H 2 O (g) + Sn (l) (I) Extraer continuamente el estaño fundido producido. (II) Modificar el tamaño del reactor. (III) Aumentar la masa de SnO 2 (IV) Agregar un catalizador Son correctas las estrategias: a. (I), (IV) b. (I), (III) d. (I), (III), (IV) e. Todas las anteriores 11. El carbonato de magnesio se descompone a alta temperatura según: MgCO 3(s) MgO (s) + CO 2(g) En un recipiente de 3,0 [L] se introducen 170 [g] de carbonato de magnesio (PM=84,3) y se calienta el sistema hasta una temperatura en que la constante de equilibrio K para esa reacción es 0,50. La cantidad de MgO formado una vez que se alcanza el equilibrio es: a. 37,4 [g] b. 45,8 [g] c. 60,5 [g] d. 80,2 [g] e. Ninguna de las anteriores 12. Establezca el número de puentes de hidrógeno que puede formar cada una de las siguientes especies con metanol (H 3 C-O-H): Cl - H 3C-O-CH 3 H-O-H CH 4 a b c d e

3 elemento H S O Cl electronegatividad 2,1 2,5 3,5 3,5 período Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera: a. Si a una reacción en equilibrio se agregan reactivos, sin hacer ningún otro cambio, aumenta el valor de K. b. Si a una reacción en equilibrio se agregan, sin hacer ningún otro cambio, aumenta el valor de K c. Para la reacción 2 A (g) + B (g) 3 C (g) en equilibrio: si se disminuye el volumen a la mitad sin hacer ningún otro cambio, aumenta el valor de K. d. Para la reacción 2 A (g) + B (g) 3 C (g) en equilibrio: si se aumenta el volumen a la mitad sin hacer ningún otro cambio, aumenta el valor de K. 14. En un reactor de 6,0 [L] a 320 [ºC], se tienen 3,0 [moles] de SO 2, 2,67 [moles] de O 2, y 98,0 [moles] de SO 3. Si este sistema se encuentra en equilibrio, y se agregan, manteniendo constante la temperatura, 70,0 [moles] de SO 2 y 50,0 [moles] de O 2, según la reacción: 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) Puede afirmarse correctamente que en el nuevo equilibrio hay a. 171 [moles] totales y 143,9 [moles] SO 3 b. 176,7 [moles] totales y 143,7 [moles] SO 3 c. 175,2 [moles] totales y 147 [moles] SO 3 d. 195,1 [moles] totales y 175,2 [moles] SO 3 e. Ninguna de las anteriores 15. En un recipiente cerrado se colocan inicialmente cantidades iguales de [moles] de H 2 S (g) y NH 3(g) que reaccionan según: H 2 S (g) + NH 3(g) NH 4 HS (s) K= 1,11x10 4 De acuerdo a esta información se puede afirmar correctamente que: a. La reacción entre NH 3 y H 2 S es muy rápida b. En el equilibrio la velocidad de la reacción hacia la derecha es mucho mayor que la velocidad de la reacción hacia la izquierda. c. Cuando se alcanza el equilibrio los gases H 2 S y NH 3 dejan de reaccionar. d. En el equilibrio las concentraciones molares de NH 3 y H 2 S son iguales y pequeñas comparadas con las cantidades iniciales que se colocaron. 16. Se afirma para la siguiente reacción: 2HBr (g) + Cl 2(g) 2HCl (g) + Br 2(g) K= (I) La reacción está desplazada hacia los. (II) La reacción alcanza rápidamente el equilibrio. (III) Al aplicar calor al reactor, tanto la cinética como el rendimiento de los, mejoran. (IV) La acción de un catalizador modifica el valor de la constante de equilibrio. Son correctas las afirmaciones: a. (I) b. (I), (II), (IV) e. (I), (II), (IV) 17. En un frasco de 1,0 [L] se introducen los compuestos carbonato de bario, óxido de bario y dióxido de carbono en cantidades no especificadas. Cuando a una cierta temperatura mantenida constante, se establece el equilibrio en el sistema, se aprecia que en el frasco permanecen 2,5 [g] de carbonato de bario, 1,8 [g] de óxido de bario y 2,3 [g] de dióxido de carbono. En consecuencia, la magnitud de la constante de equilibrio para el proceso BaCO 3(s) BaO (s) + CO 2(g) a la temperatura del experimento es: a. 2,5*10-3 b. 5,2*10-2 c. 4,8*10-2 d. 1,7 18. Para la reacción aa (g) + bb (g) cc (g) + dd (g) + Q donde Q corresponde al calor liberado por la reacción: Se establece que es falso que: i. La constante de equilibrio depende de la concentraciones iniciales de y reactantes. ii. La energía, asociada a los enlaces de los es superior a la energía de los enlaces de los reactantes. iii. La reacción es exotérmica. iv. Si se incrementa la temperatura a la que procede la reacción favorecerá la formación de

4 a. Sólo (i), (ii) y (iii) b. Sólo (ii), (iii) y (iv) c. Sólo (i) y (iv) d. Solo (i), y (iii) e. Sólo (i) y (ii) 19. Calcule la cantidad de petróleo requerida para la fusión de 1 [tonelada] de cobre partiendo desde los 25 [ºC], hasta la temperatura final de 1150 [ºC], (considere que en este proceso además hay pérdidas de energía por concepto de gases calientes de un 30% del total teórico necesario): S 32,1 16 6A Cl 35, A K 39,0 19 1A Mg 24,3 12 2A Ba 137,3 56 2A / Ce2 QUI 010 /Noviembre- s2- año 2008 Casa Central MT/AMC/FR/JS/AAR/MAO/mao a. 14,5 [Kg] b. 16,7 [Kg] c. 18,8 [Kg] d. 19,6 [Kg] e. 20,7 [Kg] Datos: Energía petróleo = [Kcal/Kg] C p Cu sólido: 0,095 [Kcal/(KgºC] C p Cu líquido: 0,101 [Kcal/(KgºC] Calor latente fusión Cu (a 1083 [ºC]) = 42 [Kcal/Kg] 20. Determinar cual o cuales de las siguientes aseveraciones son correctas: (i) Las unidades de las constantes cinéticas dependen del orden total de la cinética de reacción (ii) La concentración de un líquido puro y de un sólido puro afectan directamente el valor de la constante de equilibrio. (iii) Para una misma reacción, si la constante de equilibrio aumenta con la temperatura, se espera que la reacción sea exotérmica. (iv) Para la reacción gaseosa 2 A (g) + 3 B (g) 4 C (g) la reacción se desplazará hacia la derecha en caso de aumentarse el volumen del recipiente. a. Sólo (i), (ii) b. Sólo (ii), (iii), (iv) c. Sólo (i) d. Sólo (iv) y (iii) e. Ninguna DATOS Número de Avogadro (N a ) = 6, Elemento Peso Atómico Z Grupo H 1,0 1 1A F 19,0 9 7A Na 23,0 11 1A C 12,0 6 4A N 14,0 7 5A O 16,0 8 6A

5 Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Química Química y Sociedad QUI Certamen 2 Casa Central (05 Noviembre año 2008) Resumen de respuestas NOMBRE Y APELLIDO (LETRA IMPRENTA)... Rol USM... Paralelo. Profesor...PAUTA Alternativa Pregunta a b c d e 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 X 17 X 18 X 19 X 20 X Atención: 1. Sólo se corregirán las respuestas marcadas en esta hoja con lápiz pasta 2. En caso de dar más de una respuesta a una pregunta ésta se considerará automáticamente mala Nota Certamen = ( n 1 ) 5 Donde: n 1 = Nº de preguntas buenas n 2 = Nº de preguntas malas n 3 = Nº de preguntas omitidas