IES Universidad Laboral Departamento de Física y Química REFUERZO QUÍMICA

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1 IES Universidad Laboral Departamento de Física y Química REFUERZO QUÍMICA Masas H C O Cl Ca N Constantes atómicas , R = 0,082 atm.l/k.mol N a = 6, º a) Calcula el nº de moles y moléculas que hay en una muestra de 100 g de CO 2. Cuál será el volumen de la mezcla a 1,5 atm de presión y 27 ºC? b) Tenemos dos recipientes del mismo volumen en uno de los cuales hemos introducido CO y en el otro CO 2, estando ambos gases a la misma presión y temperatura qué relación hay entre las masas de los gases en los dos recipientes. 2º En una botella de ácido nítrico comercial (HNO 3 ) figura la siguiente información: 69 % en masa; d=1,41g/cm 3. a) Eplica el significado de estos datos b) Calcula la molaridad del ácido nítrico comercial c) Qué volumen de ácido nítrico comercial se necesita para preparar 250 cm 3 de disolución de ac. nítrico en agua de concentración 0,2 M? d) Indica cómo prepararías la disolución anterior nombrando y dibujando el material adecuado, y especificando las precauciones en el manejo de ácidos. 3º Quemamos 195 g de benceno (C 6 H 6 ) líquido en un recipiente cerrado que contiene 300 L de gas oígeno a 900 mm Hg y 30ºC. En la reacción se produce dióido de carbono y vapor de agua. a) Calcule qué cantidad (en gramos) de los reactivos queda sin reaccionar, suponiendo un rendimiento del 100%. b) Calcule la masa de CO 2 que se obtiene, suponiendo un rendimiento del 70%. 4º El ácido clorhídrico HCl ataca al carbonato de calcio Ca CO 3 obteniéndose cloruro de calcio, CaCl 2, dióido de carbono y agua. Calcular la riqueza en carbonato de calcio de una piedra caliza sabiendo que cuando 150 g de esa piedra caliza son atacados por ácido clorhídrico (en eceso) se producen 26,9 l de dióido de carbono medido en condiciones normales. 5º Dada la siguiente ecuación termoquímica: 2H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g) H = 483'6 kj Dibujar un diagrama entálpico aproimado y razona en qué condiciones será espontánea la reacción escrita. 6º a) Calcular el calor de formación del CH 4 metano en condiciones estándar y 25ºC a partir de los siguientes datos: H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) CH O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) H 0 = 285,8 kj/mol H 0 = 393,5 kj/mol H 0 = 890,4 kj/mol b) Calcular el calor desprendido cuando se quema 1 m 3 de metano a 1 atm de presión y 25 ºC

2 IES Universidad Laboral Departamento de Física y Química 7º En un recipiente tenemos 290 g de gas butano (C 4 H 10 ). Calcula: a) Nº de moléculas que hay en la muestra b) Nº de átomos de carbono y de hidrógeno que contiene c) El volumen ocupado por la muestra en condiciones normales d) El volumen que ocupará a 800 mm de Hg y 27ºC 8º El cinc reacciona con el ácido clorhídrico desprendiéndose hidrógeno y formándose cloruro de cinc. a. Se hacen reaccionar 10 g de un mineral que contiene un 65,4 % de Zn con 300 ml de ácido clorhídrico 0,5 M. Determina razonando las repuestas: a) El volumen de hidrógeno obtenido en la reacción medido a 800 mm de Hg y 27 ºC b) La masa de cloruro de cinc obtenido si el rendimiento de la reacción es del 80 % c) Indica diferentes procedimientos para acelerar esta reacción. 9º Calcule la variación de energía libre estándar para la formación de NO(g) a partir de N 2 (g) y O 2 (g) a 25ºC, si ΔHº R = 180,7 kj y ΔSº R = 24,7 J K -1. Indique si la reacción es espontánea en esas condiciones. Justifique la respuesta.

3 REFUERZO QUÍMICA Ejercicio 1 a) M(CO 2 )= =44g/mol 100 g CO 2 1mol CO 2 44g CO 2 = 2,27 moles CO g CO 2 1 mol CO 2 6, moléculas CO 2 44g CO 2 1mol CO 2 = 1, moléculas CO 2 PV=nRT V=nRT/P 27 C + 273,15 = 303,15 K 2,27moles 0,082atm L / ⁰K mol 303,15⁰K 1,5atm = 37L b) M(CO)= =28g/mol Hipótesis de Avogadro: Volúmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo nº de moléculas Moles CO 2 = Moles CO Masa CO 2 /Masa molar CO 2 = Masa CO/Masa molar CO Masa CO 2 = (Masa molar CO 2 / Masa molar CO) Masa CO Masa CO 2 = (44 g mol -1 /28 g mol -1 ) Masa CO Masa CO 2 = (11/7) Masa CO Ejercicio 2 a) 69% en masa: Hay 69 gramos de HNO 3 en 100g de ácido comercial 69 g HNO 3 / 100g ácido comercial d=1,41g/cm 3 : 1,41 g de ácido comercial ocupan un volumen de 1cm 3 1,41 g ácido comercial / 1 cm 3 ácido comercial b) M(HNO 3 )= =63g/mol Masa molar 69 g HNO 3 moles HNO g ác. Comerc. litro ác. Comerc. Densidad 69g HNO 3 1 mol HNO 3 1,41 g ác. Comerc. 1000cm 3 ác. Comerc. 1dm 3 ác. Comerc. 100g ác. Comerc. 63g HNO 3 1cm 3 ác. Comerc. 1dm 3 ác. Comerc. 1L ác. Comerc. c) Tengo Disolución 1 Quiero Disolución 2 V? 250 cm 3 15,44 M 0,2 M = 15,44M 250 cm 3 Dlón2 1 dm 3 Dlón2 1L Dlón2 0,2 moles HNO 3 1L Dlón cm 3 Dlón2 1dm 3 Dlón2 1 L Dlón2 15,44 moles HNO 3 = 3, L Volumen de disolución 1 = 3, L (1000mL / 1L) = 3,24mL de ácido comercial

4 Ejercicio 3 a) M(C 6 H 6 )=612+61=78g/mol PV=nRT n=pv/rt C 6 H /2 O 2 6 CO H 2 O 195g 300L 900mmHg (1atm / 760 mmhg) = 1,18 atm 30 C + 273,15 = 303,15 K n = 1,18 atm 300L 0,082atm L / ⁰K mol 303,15⁰K = 14,3 moles O 2 14,3 moles O 2 1 mol C 6 H 6 78 g C 6 H 6 15/2 moles O 2 1 mol C 6 H 6 = 148,72 g C 6 H 6 Para consumir 300L de O 2 tenemos que quemar 148,72g de C 6 H 6. Con ese O 2 quemamos menos benceno del que tenemos O 2 es el reactivo limitante 195g 148,72g = 46,28 g C 6 H 6 quedan sin reaccionar 14,3 moles O 2 6 moles CO 2 44g CO 2 70g CO 2 reales 15/2 moles O 2 1 mol CO 2 100g CO 2 teóricos = 352,35 g CO 2 reales Ejercicio 4 M(CaCO 3 )= =100g/mol CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 150g caliza 26,9L Riqueza? 1atm 0 C+273,15=273,15 K PV=nRT n=pv/rt n = 1 atm 26,9L 0,082atm L / ⁰K mol 273,15⁰K = 1,2 moles CO 2 1,2 moles CO 2 1 mol CaCO g CaCO 3 1 mol CO 2 1 mol CaCO 3 = 120g CaCO 3 Riqueza = Masa CaCO 3 Masa caliza 100 = 120g CaCO 3 150g caliza 100 = 80% b) Gramos por litro = Masa Soluto (g) Volumen Disolución (L) = 5g NaOH 0,0271 L Disolución = 184,5 g/l

5 Ejercicio 5 REACTIVOS PRODUCTOS Variación en el nº moles gaseosos= 2-3=-1<0 S<0, el desorden disminuye Para que una reacción sea espontánea G<0 G= H-T S H<0 (-) S<0 (-) T S (-) -T S (+) Para que G<0 H > T S y eso ocurre cuando la temperatura es lo suficientemente baja La reacción será espontánea a temperaturas bajas Ejercicio 6 a)

6 b) 25 C + 273,15 = 298,15 K 1m3 (1000L/1m 3 ) = 1000L PV=nRT n=pv/rt n = 1atm 1000L 0,082atm L / ⁰K mol 298,15⁰K = 40,9 moles CH 4 40,9 moles CH 4 74,7 kj 1 mol CH 4 = 3055,23 kj desprendidos Ejercicio 7 a) M(C 4 H 10 )= =58g/mol 290g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 6, moléculas C 4 H 10 58g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 = 3, moléculas C 4 H 10 b) 3, moléculas C 4 H 10 3, moléculas C 4 H 10 c) 1 atm y 0 C 4 átomos C 1 molécula C4H10 10 átomos H 1 molécula C 4 H 10 = 1, átomos C = 3, átomos H Opción 1: 290g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 22,4L C 4 H 10 58g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 = 112L C 4 H 10 Opción2: 290g C 4 H 10 1 mol C 4 H 10 58g C 4 H 10 = 5 moles C 4 H 10 PV=nRT V=nRT/P 0 C + 273,15 = 273,15 K 5 moles 0,082atm L / ⁰K mol 273,15⁰K 1atm = 112L C 4 H 10 d) Opción 1: P 1 V 1 /T 1 = P 2 V 2 /T 2 Situación 1 Situación 2 P 1 =1 atm P 2 =880mmHg(1atm/760mmHg)=1,053atm V 1 =112L V 2 =? T 1 =273,15⁰K T 2 =27 C+273,15=300,15 K 1atm 112L / 273,15 K = 1,053atm V 2 / 300,15 K V 2 =116,9L

7 Opción 2: PV=nRT V=nRT/P 5 moles 0,082atm L / ⁰K mol 300,15⁰K 1,053atm = 116,9L Ejercicio 8 a) Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 10g mineral 300mL V? 65,4% Zn 0,5M 800mmHg(1atm/760mmHg)=1,053atm 27 C+273,15=300,15 K 10g mineral 65,4g Zn 1 mol Zn 2 moles HCl 1L ác. Comerc. 100g mineral 65,38g Zn 1 mol Zn 0,5moles HCl = 0,4L ác. Com. 0,4L ác. Comercial (1000mL/1L)=400mL ác. Comercial Sólo tenemos 300mL de ácido comercial HCl es el reactivo limitante Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 300mL V? 0,5M 800mmHg(1atm/760mmHg)=1,053atm 27 C+273,15=300,15 K 300mL ác. Comerc. 1L ác. Com. 0,5moles HCl 1 mol H2 1000mL ác. Com. 1L ác. Com. 1 mol HCl = 0,15 moles H 2 PV=nRT V=nRT/ 0,15 moles 0,082atm L / ⁰K mol 300,15⁰K 1,053atm = 3,5L H 2 b) M(ZnCl 2 )=165,38+235,5=136,38g/mol 300mL(1L/1000mL)=0,3L 0,3L ác.com. 0,5 moles HCl 1 mol ZnCl 2 136,38g ZnCl 2 80g ZnCl 2 reales 1L ác.com. 1 mol HCl 1 mol ZnCl 2 100g ZnCl 2 teóricos = 16,37gZnCl 2 Ejercicio 9 25 C + 273,15 = 298,15 K 24,7J/ K (1kJ/1000J) = 24,710-3 kj/ K G= H-T S = 180,7kJ 298,15 K 24,710-3 kj/ K G=173,3kJ > 0 Reacción no espontánea