QUI010 - Certamen 2 - 2010

Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Química Química y Sociedad QUI - 010 Certamen 2 (27 Octubre año 2010) Forma A Nombre:............................................................................Rol USM............................................. Profesor:...........................................................................Paralelo............................................. 1. Se estudia la siguiente reacción: N2H4(g) + 4/3 ClF3(g)  4 HF(g) + N2(g) + 2/3 Cl2(g) Indique cuál es la relación entre la constante de equilibrio K para esta reacción y K´ para la siguiente reacción: 12 HF(g) + 3 N2(g) + 2 Cl2(g)  3 N2H4(g) + 4 ClF3(g) a. b. c. d. e.

K = K´ K = (K´)3 1/ 3K = K´ 1/(K)3 = K´ K = 1/ K´

2. En un recipiente cerrado de 1 [L] se agrega el sólido NH4HS que cuando se calienta a 60 [oC] se descompone estableciéndose el equilibrio: Q [KJ] + NH4HS(s)  NH3(g) + H2S(g) La alternativa correcta para este sistema es: a. El valor de la constante de equilibrio aumenta con la concentración de H2S y disminuye con la concentración de NH4HS b. Al disminuir la temperatura aumenta la descomposición del sólido c. Cuando se duplica el volumen el equilibrio se desplaza hacia el reactivo sólido d. Si se extraen completamente los gases, la reacción se detiene e. La energía interna total de los compuestos gaseosos es mayor que la del compuesto sólido 3. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta a. Los aniones poliatómicos como ClO4-1 y CO3-2 permanecen no-disociados en solución acuosa debido a la presencia de enlaces covalentes entre sus átomos b. Las soluciones acuosas de compuestos covalentes no conducen la corriente eléctrica debido a la ausencia de partículas eléctricamente cargadas c. Los compuestos iónicos (sales) se disocian en agua ya que la fuerza total de atracción entre las moléculas de agua e

iones de la sal llega a superar la fuerza de atracción existente entre los iones de la sal d. La disolución de Mg3(PO4)2 en agua produce 3 iones Mg+2, 2 iones P+5 y 8 iones O-2 e. Los compuestos covalentes se disuelven en agua en la medida que establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de solvente 4. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es falsa: a. El intercambio iónico es un proceso que permite disminuir la dureza del agua b. El enlace de hidrógeno se da entre un átomo de H de una molécula X y algún átomo de O, N o F de otra molécula Y c. A mayor electronegatividad de un elemento, mayor es su capacidad de atraer electrones compartidos en un enlace covalente d. El agua disuelve preferentemente compuestos de baja polaridad e. La geometría de una molécula influye en su polaridad permanente (momento bipolar neto) 5. Para la reacción A(g) + 2 B(g)  P(g) + 3 L(g), desarrollada en determinadas condiciones, la energía de activación es de 54 [KJ]. Para la reacción inversa, esa energía es de 42 [KJ]. Entonces se puede afirmar correctamente que: a. en el equilibrio la velocidad de la reacción directa es menor que la inversa b. el calor de reacción es de 12 [kJ/mol] c. la reacción es exotérmica d. los “reactivos” A y B poseen mayor energía interna que los “productos” P y L e. ninguna de las anteriores 6. Al burbujear el gas etileno en una solución de bromo desaparece el color rojo característico del Br2 (PM = 159,8[g/mol]) debido a la siguiente reacción: H

H





H H 







HC = CH + BrBr  HCCH Br Br

Datos de energías de enlace entre los átomos: CH = 411 [KJ/mol] ;CC = 346 [KJ/mol] ; BrBr = 190 [KJ/mol] ; C=C = 602 [KJ/mol] ; CBr = 285 [KJ/mol]. Luego, la energía (absorbida o liberada) cuando reaccionan 110,8 [g] de bromo, es: a. b. c. d. e.

-256 [KJ] 865 [KJ] -865 [KJ] 151 [KJ] - 86 [KJ]

7. Se tienen los datos de electronegatividad para los elementos: Se = 2,4 S = 2,5 O = 3,5 H = 2,1 Indique cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas: (i) la magnitud de la temperatura de ebullición a presión atmosférica de los compuestos OH2, SH2 y SeH2 sigue el orden: Teb(SeH2 ) < Teb(SH2 ) < Teb(OH2 ) (ii) la diferencia de electronegatividad en cada uno de los enlaces entre S y H en SH2 es = 0,4 (iii) debiera esperarse que la molécula H2 fuera menos polar que la molécula O2 (iv) los valores de electronegatividad son adimensionales a. b. c. d. e.

sólo (i) sólo (ii) y (iv) sólo (i) y (ii) sólo (i), (ii) y (iv) todas

9. El compuesto acetona, de fórmula molecular C3H6O tiene un peso molecular de 58 [g/mol] y una densidad de 0,79 [g/mL]. Su temperatura normal de fusión es -94,9 [oC] y su calor de fusión es 23,4 [cal/g]. Su temperatura normal de ebullición es 56,3 [oC] y su calor de vaporización es 7641 [cal/g]. El líquido y el gas tienen calores específicos de 0,52 [cal/goC] y 0,31 [cal/goC] respectivamente. Establezca el calor asociado a los siguientes procesos: (i) llevar 734,2 [mL] de C3H6O desde 86,0 [oC] hasta 0,0 [oC]; (ii) llevar 2202,5 [mL] de C3H6O desde 0,0 [oC] hasta 86,0 [oC] (1,0 [Kcal] = 1000 [cal]) a. b. c. d. e.

(i) 1528 [Kcal] ; (ii) 4584 [Kcal] (i) 1528 [Kcal] ; (ii) - 4584 [Kcal] (i) - 22320 [Kcal] ; (ii) 66960 [Kcal] (i) - 4454,1 [Kcal] ; (ii) 13362,3 [Kcal] Ninguna de las anteriores.

10. En un recipiente térmicamente aislado de su entorno, que inicialmente contiene 500 [g] de agua a 20,0 [oC] se sumergen 500 [g] de aluminio a 600 [oC] (temperatura de fusión del Al = 660 [oC]). Datos del agua: temperatura normal de fusión es 0,0 [oC] y su calor de fusión es 80,0 [cal/g]. Su temperatura normal de ebullición es 100,0 [oC] y su calor de vaporización es 540,0 [cal/g]. El líquido y el gas tienen calores específicos de 1,00 [cal/g o C] y 0,50 [cal/g oC] respectivamente. El calor específico del Al es 0,22 [cal/g oC] Se afirma que:

8. En un recipiente de 6,0 [L] mantenido a una temperatura constante de 30 [ºC] se estudia la siguiente reacción reversible: 3 A(g) + 4 B(g)  2 R(g) + D(g) + 62 [Kcal] En un experimento se adicionan 1,0 [moles] de A, 1,4 [moles] de B, 1,4 [moles] de R y 2,0 [moles] de D. Cuando se alcanza el estado de equilibrio, se detecta que en el recipiente hay 1,8 [moles] de B

(i) La temperatura final alcanzada por el sistema es 100 [oC] (ii) Se evaporan 27,8 [g] de la masa inicial de agua (iii) El estado final dentro del recipiente es: 472,2 [g] de agua líquida, 27,8 [g] de agua gaseosa, 500 [g] de aluminio, todo a 100 [oC]

Se afirma que: (i) el valor de la constante de equilibrio K es 153 M-4 (ii) el número total de [moles] en el estado de equilibrio es mayor al número total de [moles] iniciales (iii) para alcanzar el estado de equilibrio se absorbieron 6,2 [Kcal] netas

a. b. c. d. e.

Son correctas las alternativas: a. b. c. d. e.

Sólo (i) y (ii) Sólo (i), y (iii) Sólo (ii), (iii) Sólo (ii) Todas Forma A

Son correctas las alternativas: Sólo (i) y (ii) Sólo (i), (ii) y (iii) Sólo (iii) Sólo (ii) y (iii) Todas

11. Para la reacción heterogénea desarrollada en un recipiente disponible: 40 [Kcal] + 4 A(s) + 5 B(g)  2 P(g) + D(g) el valor de su constante de equilibrio K [M-2] es muy bajo, lo que motiva buscar estrategias para mejorar la conversión de reactivos al producto deseado P. Se plantean las siguientes alternativas: (i) Mantener el reactor a una baja temperatura

(ii) Emplear un reactor de grandes dimensiones (elevado volumen) (iii) Extraer continua y selectivamente parte del compuesto P producido (iv) Mantener una alta concentración del reactivo B, reponiendo los moles consumidos por la reacción Son correctas las alternativas: a. Sólo (i) y (ii) b. Sólo (i), (ii) y (iii) c. Sólo (iii) y (iv) d. Sólo (ii) y (iii) e. Todas 12. La molécula esquematizada abajo puede establecer n puentes de hidrógeno al disolverla en agua. El valor de n es: H 

O

H

H







OH 

HNCCCCNC=O 





H

H

H





H H

elemento H C N O electronegatividad 2,1 2,5 3,0 3,5 radio atómico [oA] 0,37 0,77 0,75 0,73 a. b. c. d. e.

12 10 8 6 5

13. Para la siguiente reacción heterogénea reversible: A(s) + 2B(g)  3C(g) + 12560 [Kcal] desarrollada a 300 [oC] se afirma que: (I) La cinética está dada por la expresión v = k[A][B]2 (II) Si se aumenta la temperatura a 350 [oC], el valor de la constante de equilibrio K disminuye y el valor de la constante de velocidad k aumenta. (III) La expresión de la constante de equilibrio es K = [C]e3/[B]e2 (IV) Al agregar un catalizador, el valor de K aumenta. Son correctas las alternativas: a. b. c. d. e.

(I), (II) (II), (III) (II), (IV) (I), (III), (IV) (II), (III), (IV) Forma A

14. Se analiza la disolución de los siguientes compuestos en agua: NaNO3, Mg3(PO4)2, Al(PO4), C12H22O11. Se hacen las siguientes afirmaciones: (i) por cada 10 moléculas disueltas de NaNO3 se generan 20 partículas iónicas (ii) por cada 10 moléculas disueltas de Mg3(PO4)2 se generan 50 partículas iónicas (iii) por cada 10 moléculas disueltas de Al(PO4), se generan 60 partículas iónicas (iv) por cada 10 moléculas disueltas de C12H22O11 se generan 450 partículas iónicas Son correctas las afirmaciones: a. b. c. d. e.

todas ellas sólo (i) y sólo (i), sólo (i) y sólo (iii) y

(ii) (ii) y (iii) (iv) (iv)

15. Se estudia la reacción reversible heterogénea, que a 160 [oC] tiene un valor de constante de equilibrio de 1,69x10-3 M2 2 NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) En un recipiente inicialmente vacío, de 2,0 [L], mantenido a 160 [oC] se introducen 2,0 [moles] de CO2(g), 2,0 [moles] de H2O(g) y 2,0 [moles] de Na2CO3(s) La afirmación correcta respecto al estado de equilibrio alcanzado por el sistema es que en el recipiente quedan: a. no puede determinarse con los datos disponibles b. 0,08 [moles] de CO2(g),0,08 [moles] de H2O(g), 0,08 [moles] de Na2CO3(s), y 3,84 [moles] de NaHCO3(s) c. sólo 0,08 [moles] de CO2(g) y 0,08 [moles] de H2O(g) d. 6,0 [moles] totales e. 2,0 [moles] de NaHCO3(s) 16. La ecuación de velocidad para una temperatura de 30 [oC] es v = 0,6[A]2[B] para la reacción en fase gaseosa: 3 A(g) + 2 B(g)  R(g) + 4 L(g) En un experimento realizado a 30 [oC] en un recipiente de 5,0 [L] se agregan inicialmente 3,0 [moles] de A y 3,0 [moles] de B Se afirma que, manteniendo constante la temperatura: (I) durante el experimento, la velocidad inicial será la mayor, y luego disminuirá gradualmente (II) la constante de velocidad tiene las unidades M-2s-1

(III) cuando se hayan producido 4,0 [moles] totales de productos, la velocidad de reacción será de 2,42x10-3 Ms-1 (IV) si el experimento se hubiera realizado a 20 [oC] se habría necesitado menos tiempo para, desde las mismas condiciones iniciales, llegar a producir 4,0 [moles] totales de productos

19. Para la reacción de descomposición del agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, (HOOH): H2O2  H2O + ½ O2

Son correctas las afirmaciones:

a. b. c. d. e.

a. b. c. d. e.

(I), (II) (II), (III) (II), (IV) (I), (II), (III) (II), (III), (IV)

17. Se afirma correctamente que la adición de un catalizador apropiado a un recipiente de volumen constante donde se desarrolla una reacción química en fase gaseosa a una temperatura constante genera los siguientes cambios: a. cambia el estado final de equilibrio b. incrementa la velocidad de reacción c. sube la energía interna de los productos d. cambia el calor de reacción e. sólo b. y c. son correctas 18. Se mezclan 100 [mL] de solución de Na3PO4 0,12 M con 700 [mL] de otra solución de NaCl 0,20 M. Por lo tanto la concentración de [Na+] en la solución total es: a. b. c. d. e.

0,32 M 0,40 M 0,02 M 0,22 M Ninguna de las anteriores

Se puede afirmar que el calor de reacción por cada 0,3 [moles] de reactivo) es: Energías de enlace: OO 142 [KJ/mol]; OH 464 [KJ/mol] ; O=O 498 [KJ/mol] –32,1 [KJ] 10,7 [KJ] 35,6 [KJ] –35,6 [[KJ] 20,0 [KJ]

20. Dada la reacción 2 X(g) + Y(g)  2 Z(g) + 240 [KJ] La combinación que generará la mayor cantidad de [moles] de Z en equilibrio es: a. b. c. d. e.

400 [L] y 400 [oC] 600 [L] y 500 [oC] 400 [L] y 100 [oC] 1000 [L] y 100 [oC] 100 [L] y 100 [oC]

Elemento H Se Na C N O S Cl P Mg Al

DATOS Peso Atómico 1,0 79,0 23,0 12,0 14,0 16,0 32,1 35,45 31,0 24,3 27,0

Z 1 34 11 6 7 8 16 17 15 12 13

Grupo 1A 6A 1A 4A 5A 6A 6A 7A 5A 2A 3A

Forma A / Ce2 QUI 010 /Octubre- s2- año 2010 AMC/JS/FR/ MA/MAO/mao

Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Química Química y Sociedad QUI - 010 (27 Octubre año 2010)

Certamen 2

Forma A Resumen de respuestas NOMBRE Y APELLIDO (LETRA IMPRENTA)................................................................................. Rol USM

.................................. Profesor.....................................................................................

Paralelo……………………. Alternativa Pregunta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

a

b

c

d X

e X

X X X X X X X X

X X

X X X X X X X X X

Atención: 1. Sólo tendrán derecho a recorrección 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 = ( n1 ) · 5 Donde: n1 = Nº de preguntas buenas