OPCIÓN A. moléculas 1 mol. moléculas 2 átomos. moléculas. = 0, moles.

Transcripción

1 OPCIÓN A CUESTIÓN 4.- Se tienen tres depósitos cerrados A, B y C de igual olumen y que se encuentran a la misma temperatura. En ellos se introducen, respectiamente, 0 g de H (g), 7 moles de O (g) y 0 3 moléculas de N (g). Indica de forma razonada: a) En qué depósito hay mayor masa de gas? b) Cuál contiene mayor número de átomos? c) En qué depósito hay mayor presión? DATOS: A r (N) = 4 u; A r (O) = 6 u; A r (H) = u. 3 g a) Los gramos de oxígeno en su depósito son: 7 moles = 4 g. La masa de nitrógeno en su depósito es: g moléculas = 4,65 g. 3 6,03 0 moléculas El depósito con mayor masa de gas es el del oxígeno, el B. b) En el depósito A, del hidrógeno hay: 3 6,03 0 moléculas átomos 0 g = 6, átomos. g écula 3 60,3 0 moléculas átomos En el B, del oxígeno hay: 7 moles = 8, átomos. écula átomos En el C, del nitrógeno hay: 0 3 moléculas = 0 3 átomos. écula En el depósito B es en el que hay más átomos. c) Los moles de cada gas en su depósito son: en el A: 0 g = 5 moles; en el B 7 moles; g 3 y en el C: 0 moléculas = 0,66 0 moles. 3 6,03 0 moléculas Como los tres depósitos se encuentran a la misma temperatura, el que contiene mayor número de moles es en el que hay mayor presión, en el B. PROBLEM.- Se hace reaccionar una muestra de 0 gramos de cobre con ácido sulfúrico obteniéndose 3,86 g de sulfato de cobre (II), además de dióxido de azufre y agua. a) Ajusta la reacción molecular que tiene lugar por el método del ión-electrón. b) Calcula la riqueza de la muestra inicial de cobre. DATOS: A r (H) = u; A r (O) = 6 u; A r (S) = 3 u; A r (Cu) = 63,5 u. a) La reacción que se produce es: Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O. La especie que se oxida es el cobre y la que se reduce el ácido sulfúrico. Las semirreacciones que se producen son: Semirreacción de oxidación: Cu e Cu +. Semirreacción de reducción: SO H + + e SO + H O. Al intercambiarse entre las semirreacciones el mismo número de electrones, se suman y aparece la reacción iónica ajustada: Cu e Cu +. SO H + + e SO + H O Cu + SO H + Cu + + SO + H O, y lleando estos coeficientes a la reacción molecular, también queda ésta ajustada: Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O.

2 b) Los moles de sulfato que se obtienen son: n (CuSO 4 ) = 3,86 g = 0,5 moles, y al 59,5 g producir un mol de Cu un mol de CuSO 4, según indica la estquiometría de la reacción, ello pone de manifiesto que de cobre hay en la muestra los mismos de moles que los sulfato, 0,5 moles, a los que 63,5 g corresponden la masa: 0,5 moles Cu = 9,53 g, siendo la riqueza en cobre de la muestra, 9,53 g Cu expresado en tanto por ciento: 00 = 95,3 %. 0 g muestra Resultado: b) 95,3 % de riqueza en Cu. PROBLEMA.- Determina: a) La entalpía de la reacción en la que se forma de N O 5 (g) a partir de los elementos que lo integran. Utiliza los siguientes datos: N (g) + 3 O (g) + H (g) HNO 3 (ac) Hº = 44,70 kj; N O 5 (g) + H O (l) HNO 3 (ac) Hº = 40,0 kj; H (g) + O (g) H O (g) Hº = 57,70 kj; b) La energía necesaria para la formación de 50 L de N O 5 (g) a 5 ºC y atm de presión a partir de los elementos que lo integran. DATOS: R = 0,08 atm L mol K. a) Multiplicando la reacción de formación del agua por, incluida su entalpía, inirtiendo las reacciones de formación del ácido nítrico, a partir del pentóxido de dinitrógeno, y agua, cambiando el signo a sus entalpías, y sumando las tres ecuaciones, ley de Hess, se obtiene la ecuación buscada con el alor de su entalpía. N (g) + 3 O (g) + H (g) HNO 3 (ac) Hº = 44,70 kj; HNO 3 (ac) N O 5 (g) + H O (l) Hº = 40,0 kj; H O (l) H (g) + O (g) Hº = 85,85 kj; 5 N (g) + O (g) N O 5 (g) Hº =,35 kj. b) De la ecuación de estado de los gases ideales se determinan los moles de N O 5 que ocupan los 50 L, y de ellos la energía que se necesita aplicar a sus elementos para formarlo. atm 50 L P V = n R T n = = =,046 moles, necesitándose R T 0,08 atm L mol K 98 K para su formación aplicar la energía:,35 kj,046 moles = 3, kj. OPCIÓN B Resultado: a) Hº =,35 kj; b) 3, kj. CUESTIÓN 3.- La ecuación de elocidad de cierta reacción es: = k [A] [B]. Razona si las siguientes proposiciones son erdaderas o falsas: a) La unidad de la constante de elocidad es mol L s. b) Si se duplican las concentraciones de A y B, en igualdad de condiciones, la elocidad de reacción será ocho eces mayor. c) Si se disminuye el olumen a la mitad, la elocidad de reacción será ocho eces mayor.

3 a) Falsa. Despejando la constante de elocidad, sustituyendo alores y simplificando, se tiene mol L s para k las unidades: k = = = [ ] [ ] A B mol 3 L 3 mol L s. b) Verdadera. Las expresiones de la elocidad antes y después de duplicar son: Velocidad antes: = k [A] [B]; elocidad después: = k [ A] [ B] k 4 A B Diidiendo la segunda elocidad entre la primera: = = 8. k A B c) Verdadera. Si se disminuye el olumen a la mitad, las concentraciones de A y B se hacen el moles moles moles doble [A y B] = = = = [A y B], por lo que, al operar como en el apartado olumen olumen olumen anterior, resulta que = 8. PROBLEMA.- Una disolución acuosa 0,03 M de un ácido monoprótico, HA, tiene un ph de 3,98. Calcula: a) La concentración molar de A en disolución y el grado de disociación del ácido. b) El alor de la constante K a del ácido y el alor de la constante K b de su base conjugada. a) El ph de la disolución depende de la concentración de iones oxonios, que en el equilibrio de ionización del ácido, es igual a la concentración de aniones. Si el ph de la disolución es 3,98, la concentración de iones oxonios es: [H 3 O + ] = 0 ph = 0 3,98 = 0 0,0 0 4 =, M = [A ]. La concentración de iones oxonios y de iones A en el equilibrio es igual al producto de la concentración inicial del ácido, HA, por su grado de disociación, α, es decir, [H 3 O + ] = [A ] =, ,05 0 M M = 0,03 M α α = = 3,5 0 3, que expresado en tanto por ciento es 0,35 %. 0,03 M b) La concentración del ácido sin disociar en el equilibrio es: [HA] = 0,03 0,00005 = 0,099 M, y lleando [ a la constante ] [ ] de equilibrio la concentración de cada especie y operando, se obtiene para K a + 8 H 3O A,05 0 el alor: K a = = = 3,68 0 [ HA] 7. 0,099 El producto de las constantes ácida y básica es igual al producto iónico del agua, es decir, K a K b 4 4 = K b = = =, K 7 a 3,68 0 Resultado: a) [A ] =, ; α = 0,35 %; b) K a = 3, ; K b =, PROBLEMA.- El cianuro de amonio, a ºC, se descompone según la reacción: NH 4 CN (s) NH 3 (g) + HCN (g). E un recipiente de L de capacidad, en el que preiamente se ha hecho el acío, se introduce una cierta cantidad de cianuro amónico y se calienta a ºC. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 0,3 atm. Calcula: a) K c y K p. b) La masa de cianuro de amonio que se descompondrá en las condiciones anteriores. DATOS: A r (N) = 4 u; A r (C) = u; A r (H) = u; R = 0,08 atm L mol K. M (NH 4 CN) = 44 g mol.

4 a) Es un sistema heterogéneo en el que a partir de un mol de sólido se obtienen de NH 3 gas y de HCN gas, por lo que, si la presión total en el equilibrio es 0,3 atm, ésta es la suma de las 0,3 presiones parciales de los gases, de donde se deduce que la presión parcial de cada uno es = 0,5 atm. Sustituyendo alores en la constante de equilibrio K p y operando se obtiene el alor: K p = P p (NH 3 ) P p (HCN) = 0,5 atm =,5 0 atm. De la presión parcial pueden determinarse los moles de cada gas y de ellos su concentración: 0,5 atm L = n R T n = = = 0,03 moles de NH R T 3 o HCN, siendo 0,08 atm L mol K 84 K 0,0es la concentración de los gases en el equilibrio: [NH 3 ] = [HCN] = = 6,5 0 3 M. L Lleando estos alores de las concentraciones a la constante de equilibrio K c y operando se obtiene su alor: K c = [NH 3 ] [HCN] = (6, ) = 4, 0 5 M. También se puede resoler el problema a partir de la relación entre las constantes de equilibrio, es decir, de la relación K c = K p (R T) n. b) Como un mol de cianuro de amonio produce, al descomponerse, un mol de amoniaco, si en el equilibrio hay 0,03 moles de amoniaco, esos son los moles que se han descompuestos, cuya masa es: 44 g masa (NH 4 CN) = 0,03 moles = 0,57 g. Resultado: a) K p =,5 0 ; K c = 6,5 0 3 ; b) 0,57 g.