Quimica Problemas Ibarz 1

 

UNIDADES PRIMARIAS Y ESCALAS DE TEMPERATURA

1. La aceleración del gravedad en un punto de la tierra es 980 cm/seg2. Expresar este valor en millas por minuto al cuadrado. 980

(60)2seg2  6,21 10 6 millas

cm seg2 

1min2 

21,9millas min2 

1cm

2.  Calcular el volumen en centímetros cúbicos que ocupan 50 g. benceno cuya densidad es 0,51 onzas por pulgada cúbica.

50gC6H6 

0,0357onzas 1gC6 H6

1pulg3 

7,8517onzas 0,51onzas pulg3 

3. 3. La densidad del mercurio a 4°C es 13,585 g/cm a)Justificar el valor 7,852 onzas/pulgadas cúbica dada en la página 24; b) Calcular su valor en libras por pies cúbico.

a) 13,585

gramos (8,54)3cc 0,03527onzas 7,8517 onzas  cc 1gramo 1pulg3  pulg3 

1cc 846,2lbs 846,2 lbs  b) 13,585  13,585 gramos  gramos  0,0022lbs 3 3 1gr  (0,03281 )pie   cc  pie3 

4. La densidad del oro es 19,32 g/cc. ¿Cuál es el peso del pie cúbico del material? 1pie3 

(30,48)3cc 19,32gr 1pie3 

1cc

1Kg 1000g

547Kg

5. La densidad relativa de una sustancia es 7,5. ¿Cuál es el peso del pie cúbico del material: a) en el sistema métrico; b) en libras? ´1pie3 

1pie3 

(30,48)3cc 7,5gr 1cc

1pie3 

(30,48)3cc 7,5gr 1pie

1cc

1kg 1000g

212,37kg

0.0022lbs 1gr

467,2lbs

6. El volumen de un cuerpo viene expresado de manera anormal como 967,7 cm2. pulgada. a) justificar si es teóricamente correcta esta unidad para expresar el volumen; expresar dicho volumen en unidades corrientes.

a) 967,7

2457,9 cc

2,54cm

cm2  pulg

1pulg 

pulg3  3

(2,54cc )

2457,9cc 

3  149,9pulg

 

7. Se compra una partida de 80 galones (americanos) de ácido sulfúrico, de densidad 1,04 onzas/pulgadas cúbico, pagándose a 18 pesos el kilogramo. Calcular el costo de esta partida. 80gal.americanos

3,7853ltos 1gal.american

61,02pulg3  1,04onzas 1lto

1pulg3 

0,02835kg 18pesos 9806,6pesos

1kg

1onzas

8.  ¿Cuál es la temperatura más baja, 20°F ó -0°C? 20 32

9

C

5

C

6,66

Resp  20 F 

9.  ¿Cuál es la diferencia en temperatura entre 86°F y 25°C? 86

32 C

9

Diferencia

C 30 

5

5C

10.  El oxígeno líquido hierve a - 297,4 °F y congela a 361 °F. Calcular estas temperaturas: a) en grados centígrados; b) en grados absolutos Kelvin. 297,4 F a)

b)

32

C 361 32

9

C

5

9 5 C

C

183

218,3

°K = °C +273 ; -183 + 273 = 90°K - 218,3 + 273 = 54,7 °K

11.  Los puntos de fusión de los metales estaño, cinc y cadmio son, respectivamente, 909,4°R, 1246,9°R y 1069,5°R. Calcular las temperaturas equivalentes en grados centígrados. Tf Tf

Sn = 909,4 °R = 449 °F = 231,8 °C Zn = 1246,9 °R = 706 °F = 419, 58 °C

Tf Cd = 1069,5 °R = 509,5 °F = 320,33 °C 9 F 32 Usando: °R = °F + 460 ;   C 5 12.  En otras épocas se tomó el cero Farenheit como la temperatura más baja que podía conseguirse con una mezcla de hielo, sal y disolución (punto eutéctico), Hoy día sabemos que esta temperatura es - 21, 3 °C. Calcular esta temperatura en la escala Fahrenheit. F 32 9 C

5

despejando:

F

32

9 

21,3 5 

°F = -6,34

 

COMPORTAMIENTO DE LOS GASES 1. La presión que se ejerce sobre 25 litros de un gas aumenta desde 15 atm a 85 atm. Calcular el nuevo volumen si la temperatura permanece constante. V1 = 25 ltos. P1= 15 atm.

Boyle P1V1 = P2V2 

P2= 85 atm.

V

15atm 25ltos

4,41ltos

2

85atm

 

2. La composición en volumen del aire es: 21,0% de oxígeno, 78,06 % de nitrógeno y 0,94 de argón. Calcular la presión parcial de cada gas en el aire a una presión total de 760 mm. Pp = Presión parcial = PP 0,21 760 159,6mmHg PP

0,7806 760

PP 0.0094 760 PT = 760 mm

PT 

593, 59 3,25 256m 6mmH mH g 

7,144mmHg

3. Una vasija abierta, cuya temperatura es de 10 °C se calienta, a presión constante, hasta 400 °C. Calcular la fracción del peso de aire inicialmente contenido en la vasija, que es expulsado. T1 = 10 °C V1

V2 

283 K

T1 T2  673 K T2 = 400 °C

T1 = 283 °K

V1

V2 

T1

T2 

0,42 

T2 = 673 °K

Fracción de aire que se queda = 0,42 = 42 % Fracción de aire expulsado = 1 - 0,42 = 0,58 = 58 % 4. El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 libras/pulgada cuadrada, siendo la temperatura de 20 °C. Suponiendo que no existe variación en el volumen del neumático, ¿Cuál será dicho la presión temperatura aumenta a 104 °F?. Calcular valor si en la las 2. mismas unidades inglesas y en kilogramos por cm T = 20 °C

T =293 °K

1

1

T2= 104 °F

P2 

de donde: 2  30lbs/pulg 313 K 233 K 32,097

P1 T1

P2 

;

T2

T2=313 °K

32,0 32 ,047 47lb lbs/ s/ pu pulg lg2 

lbs 1pulg2  0,545kg   1lb pulg2  (2,54)2cm2 

2,25kg/cm2 

P 2

P1 T2  T1

 

5. ¿Cuántos globos esféricos de goma, de 6 litros de capacidad, pueden llenarse en las condiciones normales con el hidrógeno procedente de un tanque que contiene 250 litros del mismo a 60 °F y 5 atm. de presión? P1 = 5 atm P2 1atm

T1 = 293 °K

T2 273 K

CN

P1V1  P2V2  T1 T2  P   1V1T2 V2  T1P2 

V1 = 250 ltos   5atm 250ltos 273 K V 2  293 K 1atm

#globos

11 64 ,6 7l tos 6ltos

11 64 ,67l ,6 7l t o s

19 4, 1g lo bos

6. Se recoge 285 cm3 de nitrógeno sobre mercurio a -10 °C y presión de 776 mm. Calcular el volumen que obtendremos obtendr emos al recogerlo sobre agua a 40 °C y presión de 700 mm. La presión de vapor de agua a 40 °C es 55,3 mm. V1 = 285 cm3 N2  T1 = 263 °K P1 = 778 mmHg mmHg 1

 1

•

= 

2 2 2

1

V  2 =

778mmHg × 0,285ltos × 313°K 644,7mmHg × 263°K

V2 = ? T2 = 313 °K P2 = 700 - 55,3 = 644,7

V2 =

P1V1T2 T1P2 

= 0,4093ltos

7. Una muestra de aire está saturada en un 50% con vapor de agua a 30 °C y se halla a una presión de 700 mm. ¿Cuál será la presión parcial del vapor de agua si la presión del gas se reduce a 100 mm? La presión de vapor de agua a 30 °C es 31,8 mm. T = 303 °K

P1 = 700 mmHg P2 = 100 mmHg Pv = 31,8 mmHg (50%)   700mm   = 7 = La presión total disminuye P  100mm 2  31,8 = × 0,5 0,5 = 2,27 7 veces, luego:P    v  7  P  1

8. Una muestra de 500 litros de aire seco a 25 °C y 750 mm de presión se hace burbujear lentamente a través tra vés de agua a 25 °C y se recoge en un gasómetro cerrado con agua. La presión del gas recogido es de 750 mm. ¿Cuál es el volumen del gas húmedo?. La presión de vapor de agua a 25 °C es 23,8 mm.

 

V1 = 500 ltos P1 = 750 mmHg T1 = 298 °K Por Boyle :

V

2

 

=

V2 = ? P2 = 750 mmHg P1V1 = P2V2 

de donde

V  2 =

P  1V  1 P  2 

750mmHg × 500ltos ltos    = 516,386ltos ltos    (750 23,8) mmHg   

corrección de la presión 9. En un edificio con acondicionamiento de aire se absorben desde el exterior 1000 litros de aire, al la temperatura de 11 °C, presión de 780 mm y humedad relativa de un 20%. Dicho aire pasa a través de los aparatos adecuados, donde la temperatura aumenta a 20 °C y la humedad relativa a un 40%. ¿Cuál será el volumen ocupado por dicha masa de aire, si la presión en el edificio es de 765 mm?. Las presiones de vapor del agua a 11 °C y 20 °C son, respectivamente, 9,8 mm y 17,5 mm.

V1 = 1000 ltos T1  = 284 °K P1 = 780 mm Pvh20 = 9,8 mmHg T2 = 293 °K P2 = 765 mm Pvh2o = 17,5 mmHg V2 = ? Corrigiendo presiones: P  7 80 1 = 780

9,8 × 0,2 = 77 778, 8,04 04mmHg

765 5 P  2 = 76

17,5 × 0,4 = 75 758 8,0mmHg

P  1V  1 T  1 

Despejando

=

P  2V  2  T  2 

hr= 20% hr = 40%

Ley Combinada

P1V 1T 2  778,04mm 1000 ltos 293 K PT 2 1 758,0mm 284 K V 2  1058 ,96ltos V2  

10.  10 litros de aire, saturados de humedad, a 50 °C y presión de 1 atm. se comprimen a temperatura constante const ante a 5 atm. Calcular el volumen final que se obtiene. (Aunque la presión se hace 5 veces mayor, el volumen no se reduce a la quinta parte, o sea a 2 litros, como podría suponerse, debido a que la presión parcial del de l vapor de agua, igual a 92,5 mm, no se puede aumentar y parte de el por disminuir el volumen, se condensa al estado líquido. Como la masa del gas disminuye, el volumen obtenido será menor que el supuesto. V1 = 10 lbs T1 = 323 °K

hr  = 100 % P1 = 1 ATM Pv = 92,5 mmHg

 

 

P2 = 5 ATM P1V1 = P2V2  despejando:

[1ATM (92,5 / 760)× 10ltos] [5ATM  ]    (92,5 / 760)

V  2 = 

= 1,8ltos 

11.  1 litro de aire saturado de vapor de benceno a 20 °C y a la presión total de 750 mm se expande a dicha temperatura, en contacto con benceno líquido, hasta un volumen de 3 litros. La presión de vapor a 20 °Cde esvapor de 74,7 mm. Hallar la presión final de delbenceno aire saturado de benceno. V1 = 3 lto PVC6H6 = 74,7 mmHg mmHg V2 = 3 ltos PT2 = ?

T1 = 293 °K

P1 = 750-74,7 = 675,3 mmHg P1V1 = P2V2  P  2 = P  2 =

PT1 = 750

de donde:

P  1V  1 V  2 

675,3mmHg × 1lto 3ltos

= 225,1mmHg

P2 = 225,1 + 74,7 = 299,8 mmHg 12.  4,6 litros de aire a 40 °C y presión de 716,2 mm, saturado en un 70 % de vapor de agua, se comprimen a 786 mm a la temperatura de 30 °C. Calcular el volumen final obtenido. Las presiones de vapor de agua a 40 °C y 30 °C son, respectivamente, 55,3 mm y 31,8 mm. V  1 = 4,6ltos h = 70% r  T    1 = 313°K

T  2 = 303°K

P  1 = 716,2mmHg

P  2 = 786mHg

V  2 = ?

Corrigiendo presiones: P  55,3 55,3 × 0, 0,7 7 = 67 677, 7,49 49mmHg 1 = 716,2 2 = 78 P  786 6 31 31, ,8 × 0,7 = 763, 763,74 74mmHg P  P  P  1V  1 2V  2  1V  1T  2  = T de desp spej ejan and do V  2  = PT T 1

V  2 =

2

2 1

677,49mm × 4,6ltos × 303°K 763,74mm × 313°K

= 3,95ltos = 4ltos

13. Aire saturado en un 60% de alcohol etílico, a 40 °C y 760 mm, se comprime dentro de un tanque de 100 litros de capacidad a 10 atm y 30 °C. Calcular el volumen del aire en las condiciones iniciales. Las presiones de vapor del alcohol etílico a 30 °C y 40 °C son, respectivamente, 70,8 y 135,3 mm de mercurio. Suponer nulo el volumen del alcohol etílico condensado.

 

V1 = ? V2 = 100 ltos PVALCOHOL = 78,8 mmHg a 30 °C T1 = 313 °K T2 = 303 °K = 135,3 mm Hg a 40 °C P1 = 760 mmHg P2 = 7600 mmHg (10atm) P  1V  1 T  1 

=

P  2V  2  T  2 

P  1V  1T  2 2 V  =

P  2T  1 

Corrigiendo presiones: P  76 0 135 135 × 0,6 = 678,82mmhg 1 = 760 60 0 P  2 = 7600

V

1 

=

78,8 78,8 × 0, 0,6 6 = 735 7352, 2,72 72mmHg

7552,72mmHg × 100ltos × 303°K = 1149,3ltos 678,82mmHg × 303°K

 

PESOS MOLECULARES DE GASES 1. A ciertas condiciones, la densidad de un gas es 1,64 g/lto. A las mismas condiciones de presión y temperatura, 1 litro de oxígeno pesa 1,45 g. ¿Cuál ¿C uál es el peso molecular de aquel gas? dgas = 1,64 g/lto V = 1 lto O2 

Mgas = ? mO2 = 1,45 gr m

m RT PV = M

si d = M

;

= 1,64g / lto × R × T  M  gas

P

•

P

•

 M  gas  = 1,45g / lto × R × T

entonces:

= = M  gas 

PM = d R T

1,64 × 32 1,45 

  = 36,19g / mol

2. A cierta temperatura, la densidad del etano a la presión de 733,7 mm es igual a la densidad del aire a la presión de 1 atm. Calcular a partir de estos datos el peso molecular del etano. dC2H6 = (733,7 mmHg) P M = d

R

= daire = (1 atm)

MC2H6 = ?

T

733,7mmHg × M  C 2H  6 = d  C 2H  6 × R × T 760,0mmHg × 28,9gr / mol = d  × R ×T aire

= M  C 2H  6

760 × 28,9 733,7

= 29,9gr / mol

3. Calcular el volumen que ocuparán 2 g de oxígeno a 20 °C y 720 mm de presión. V = ? m = 2 gr de O2 

t = 20 °C P = 728 mmHg

m × R × T   

V =

M × P   

29gr × 62,4 V = 

mHg × lto  lto 

× 293°K   

mol    °K ×× mol 32gr / mol 728mmHg

V = 1,568ltos.

4. Calcular el peso molecular del óxido nitroso, sabiendo que a 80 °C y presión de 1000 mm la densidad es 2,00 g/litro. M = ? T = 353 °K

P = 1000 mmHg d = 2 gr/lto

 

M = M =

m × R ×T P ×V 2gr × 62,4mmHg × lto × 353°K

1000mmHg × °K × mol × 1lto

M = 44,05gr / mol

5. La densidad de un gas a 25 °C y 1,25 atm de presión es 1,436 g/litro. ¿Cuál es se densidad en condiciones normales? dgas = 1,436 gr/lto

T1 = 298 °K T2 = 273 °K

1,25 × M = 1,436 × R × 298

d =

1,0 × M = d × R × 273

P = 1,25 atm P = 1 atm

1,436 × 298     = 1,254gr  1,25 × 273

6. Calcular la temperatura a la cual la presión pr esión de vapor del agua, en mm de mercurio, es igual, numéricamente, al número de gramos de agua existentes en 1 metro cúbico de cualquier gas saturado de humedad. t = ? PvmmHg = # gr H20 PV =

m M

T =

RT

T = 288,46°K

1 m3 

saturación 100 %

1000ltos × 18gr / mol 62,4

mmHg × lto

°K × mol

t = 15,46°C

7.  2,04 g de una sustancia pura se convierten en vapor a 55 °C y 780 mm de presión. El volumen obtenido en estas condiciones es de 230 cc. Calcular el peso molecular molecul ar de dicha sustancia. m = 2,04 gr t = 328 °K P = 780 mmHg

V = 0,23 ltos M = ?

PV = M =

m

RT M m × R ×T PV

M =

2,04gr × 62,4mHg × lto × 328°K 780mmHg × °K × mol × 0,23ltos

M = 232,7gr / mol

8. Un recipiente de 3,47 litros de capacidad está lleno de acetileno, C2H2, a la temperatura de 21 °C y presión presió n de 723 mm. Calcular la masa de acetileno contenida en este recipiente.

 

V = 3,47 ltos C2H2  T = 294 °K P

P = 723 mmHg m = ? m

 V   =

•

m =

RT M P × V × M    R × T   

723mmHg × 3,47ltos × 26gr / mol mol    mmHg × lto lto    × 294°K    62,4 °K × mol mol    m = 3,55gr  .

m =

9. Un matraz de un litro contiene una mezcla de hidrógeno y de óxido de carbono a 10 °C y presión total de 786 mm. Calcular el peso del hidrógeno si el matraz contiene contie ne 0,1 g de óxido de carbono. V = 1 lto H2 + CO t = 10 °C Pt = 786 mmHg a × R × T    PV =

mH2 = ? si : mCO = 0,1 gr.

MV

  = 0,1   = 63mmHg 0,1gr × 62,4mmHg × lto × 293°K  Pco  Pco   = a × R × T  MV 28gr / mol  mol × °K    × mol mol   × 1lto lto    luego : P  luego  H  "  = 786

63 = 723mmHg

723mmHg × 1lto × 2gr / mol mol    = 0,0818grH 2 mmHg × lto lto    × 293°K    62,4 °K × mol mol    10.  Calcular la temperatura a la cual 1 litro de aire a la presión de 690 mm pesa 1 g. aH 2  =

T = ? V = 1 lto

P = 690 mmHg m = 1 gr PV = T =

a M

RT

690 69 0mmHg × 1lto × 28,96gr / mol mmHg × lto 1gr × 62,4 °K × mol

T = 320,4°K

t = 47,4°C

11.  250 cm3 de un gas se han recogido sobre acetona a -10 °C y 770 mm de presión. El gas pesa 1,34 g y la presión de vapor de acetona a -10 °C es de 39 mm. ¿Cuál es el peso molecular del gas? V m T P

= = = =

0,25 ltos 1,34 gr. 263 °K 770 mmHg

Pv = 39 mmHg P = 770 - 39 mmHg MGAS = ?

 

 

PV = M =

a

RT M a × R ×T PV

M =

1,345 × 62,4mmHg × lto × 263°K 731mmHg × °K × mol × 0,25ltos

M = 120,25gr / mol

12.  0,35 g de una sustancia volátil se transforman en vapor en un aparato de Victor Meyer. El aire desplazado ocupa 65, 8 cc medidos sobre agua a 40 °C y a una presión total de 748 mm. ¿Cuál es el peso molecular de dicha sustancia?. La presión de vapor del agua a 40 °C es 55,3 mm. m = 0,35 gr V = 65,8 cc T = 313 °K P = 748 74 8

PP = 748 mmHg PV = 55,3 mmHg M = ?

55,3 = 692,7mmHg

  0,35gr × 62,4mmHg × lto × 313°K

M =

692,7mmHg × °K × mol × 0,0658ltos

M = 149,4gr / mol

13.  La composición ponderal del aire es 23,1% de oxígeno, 75,6 % de nitrógeno y 1,3 % de argón. Calcular las presiones parciales de estos tres gases en un recipiente de 1 litro de capacidad, que contiene de 2 gr de aire a 20 °C. P

23,1%O  2  75,6 & %N2 V = 1lto

T   

m = 2gr

1,3%Ar T = 253°k

=

P  T =

a × R ×T M × V

2 × 62 × 253

28,96 × 1lto P  T = 1089,57mmHg

(0,231 × 2) mO 2 = 0,462gr  = P  O2

0,462 0,4 62 × 62,4 62,4 × 253 25 3   = 277,78mmHg 32 × 1

de la misma forma: mN2 = 0,756 2 = 1,512 gr. PN2 = 850,8 mm. mAr = 0,026 gr ; PAr = 10,25 mmHg. 14.  La composición volumétrica del aire es 21 % de oxígen oxígeno, o, 78 % de nitrógeno y 1 % de argón. Calcular las presiones parciales de estos tres gases en un recipiente de dos litros de capacidad, que contiene 3 gr de aire a 18 °C. (Calcular a partir de estos datos, el peso molecular medio del aire, que resulta ser igual a 20,96, determinar entonces la presión total y hallar las presiones parciales

 

teniendo en cuenta que la relación volumétrica es igual según el principio de Avogrado - a la relación molecular). 21%O  2 

T = 291°K

V = 2ltos

78%N 2 

m = 3gr

1%Ar

M = 28,96 / mol

de la ecuación de estado: P

T   

=

3gr × 62,4 mmHg × lto × 291°K °K × mol =  28,96gr / mol × 2lbs

a × R ×T M ×V

P  T = 939,3mmHg

PO2 = 0,21 939,9 = = 197,3 mmHg PN2 = 0,78 939,9 = 733,1 mmHg PAr = 0,01 939,9 = 9,39 mmHg 15.  En un recipiente de 2 litros de capacidad se recogen 5 litros de oxígeno medidos a la presión de 2 atm, y 10 litros de nitrógeno a la presión de 4 atm. Se dejan salir 25 litros de la mezcla gaseosa a la presión de una atmósfera. Calcular: a) la presión final en el recipiente; y b) el peso de oxígeno y de nitrógeno nitró geno contenidos al final en dichoconstante recipiente. La°C. temperatura se ha mantenido siempre a 25 V = 2 ltos VO2 = 5 ltos P = 2 atm 25 ltos a P = 1 atm VN2 = 10 ltos P = 4 atm 2atm × 5ltos × 3gr / mol = 13,05grO N 4 × 10 × 28 = 45,834grN O2 = = 2  2  2  atm × lto 0,082 × 298 × 298°K 0,082 °K × mol

PT en el recipiente de 2 ltos: 13,095gr × 0,082

atm × lto

× 298°K

°K × mol 32gr / mol × 2ltos

P  O2 =

= 4,999atm T  

45,834gr × 0,082

atm × lto

}} P  × 298°K

°K × mol 2,9gr / mol × 2lto

P  N2 =

25atm  V  1  = 1atm  25ltos •

•

atm m, extraen25lt = 25at

= 19,99atm

V  1 = 1 lto

a)  como el volumen se reduce de 2 ltos a 1 lto: luego P f = 25 atm 12,5atm 2 b)  m de O2 y N2 al final: 25atm × 2ltos × 32gr / mol aO2 = = 6,54grO  2  atm × lto 0,082 × 298°K °K × mol

 

10atm × 2ltos × 28gr / mol = 2,9grN  2  atm × lto 0,082 × 298°K °K × mol

aN2 =

16.  12 g de iodo sólido, densidad 4,66 se colocan en un matraz de un litro. El matraz se llena entonces con nitrógeno a 20 °C y 750 mm y se cierra. Se calienta ahora a 200 °C, temperatura a la que el iodo está vaporizado. ¿Cuál es la presión final? aI2 = 12 gr. llena con N2  d = 4,66 gr/lto V = 1 lto P  1 T  1

P

I  2

=

 

=

P  2  T  2 

;

t = 20 °C t2 = 200 °C

P  2  =

a × R ×T V × M

P  2 1   T  •

T  1 

=

P = 750 mmHg se Pf = ?

0,986atm × 473°K

12gr × 0,082 = 

y

293°K atm × lto

= 1,591atm

× 473°K

°K × mol 1lto × 2,54gr / mol

= 1,832atm

P  I  2  = 1,591atm + 1,832atm = 3,42atm T = P  N 2 + P 

17.  El volumen de un mezcla de aire saturado de humedad a 50 °C es de 4 litros a la presión de 5 atm. Calcular: a) la presión total final cuando esta masa se expansiona sobre agua hasta un volumen de 20 litros, a temperatura constante; y b) los gramos de agua que se evaporan para mantener el aire saturado de humedad. La presión de vapor de agua a 50 °C es de 92, 5 mm. Vaire saturado = 4 ltos  t = 50 °C P = 5 atm PV = 92,5 mmHg a) V2 = 20 ltos P1 = 3707,5 mmHg P  1V  1 = P  2V  2  P  2 =

P = 3800 mmHg

V1 = 4 ltos (corregido)

3 7 0 7,5mmHg × 4ltos 20ltos

P  2 = 741,5mmHg P  741,5 + 92 92,5 ,5 = 834mmHg 2 = 741,5

a b)  a

92,5mmHg

4ltos

mmHg lto 62,4 K mol

92,5mmHg 62,4

20ltos

mmHg K

lto

18gr / mol

0,33gr

323 K 1,652 0,33 18gr / mol

1,32 1,3 2grH  2O

1,652gr

323 K

mol

18.  100 litros de aire a 20 °C y presión de 1 atm. se hacen burbujear lentamente a través de éter. El aire saturado de de vapor de éter sale a 20 °C y presión total de 1 atm. Calcular: a) los gramos de éter que se evaporan, b) el volumen final de la mezcla; y c) si la mezcla se comprime isotérmicamente a 10 atm, la cantidad de éter que se

 

recupera de nuevo al estado líquido. La presión de vapor de éter a 20 °C es 422 mm. Suponer despreciable el volumen del éter líquido formado. V = 100 ltos aire de éter : T = 293 °K P = 1 atm 1 atm PV = 422 mmHg T  = C  2H  5  a)  P

O

V

1

C  2H  5  P

1

T = 293 °K

74gr / mol

V 2

Se hace burbujear a través

P  1

V

2

2

V  1 

760mmHg

P  2 

V  2 

224,85ltos

422mmHg

224,85ltos

100ltos

338mmHg

luego: P

a

V R

T   

62,4

mmHg K

lto

62,36

mmHg K

lto

384,29gr   

293 K

mol 

b) 224,85 ltos c) P2 = 10 atm = 7600 mmHg ltos = 7600 mmHg V2  422mmHg 10ltos 74gr / mol a

74gr / mol

7600 mmHg

100

17,1gr

293 K

mol

eter : 394 394,29 ,29

17,1 367, 36 7,19 19gr 19.  A 0 °C la densidad del cloruro de metilo a una presión de 0,5 atm es 1,401 g/litro, y a una presión de 0, 25 atm, es 0,5666 g/litro. A partir de estos datos, calcular el peso molecular exacto del cloruro de metilo. T = 273 °K dCH3Cl = 1,1401 gr/lto P = 0,5 atm MCH3Cl = ?  d 1,1401 2,2802 P 1 0,5 0,0138 d 0,5666 2,2664 P 2 0,25

 M

d P

RT

(2,2664

dCH3Cl = 0,5666 gr/lto  gr/lto  P = 0,25 atm

0,0138 )0,08206

273

50,46 gr / mol

0

20. A 0 °C (273,16 °K) la densidad del oxígeno a u a presión de 1 atm es 1,42090 g/litro, y a una presión de 0,5 atm es 0,71415 g/litro. Calcular la constante R de los gases y el volumen molar gramo. 0 °C = 273 ,16 °K dO2 = 1,42898 gr/lto P = 0,5 atm Vm = ? PM = d R T

P = 1 atm dO2 = 0,71415 gr/lto

R = ?

 

R R R

0,5atm

32gr / mol

0,71415gr / lto 273,6 K 1atm 32gr / mol 1,4289gr / lto

1mol V V

n

R

0,0039 0,081979

273,16 K

0,00039

0,08201

0,08201

0,082057 0,08206 atm

T

P

22,415ltos(enC  .N  .) .)

0,08206 lto

K mol 1atm

273,16 K

 

ECUACIONES QUIMICAS: METODOS DE IGUALACION 1. en la tostación de la pirita, Fe S2, se forma óxido férrico Fe2O3, y se desprende dióxido de azufre, SO2. Escribir la ecuación indicada correspondiente, e igualarla por el método del número de valencia. 2FeS 2 

+  O 0 

2

Fe 2O 2 

2

2

+

S 4O 2  2

3

4e- + O2 

2 O-2  S-2 

24e- + 6 O2  + 4 S-2  4 FeS2 + 11 O2 

6

S+4  + 6e- 

4

12 O-2 + 4 S+4 + 24e-  2 Fe2O3  + 8 SO2 

2. Al calentar hipoclorito potásico, KClO, se transforma en cloruro y en clorato potásico, KCl y KClO3. Escribir la ecuación de este proceso igualada por el método del número de valencia. K+1Cl+1O-2

K+1 Cl-1 Cl-  Cl+5  +

2e- + Cl+  Cl+  4e- + 2Cl+ + Cl+  3 KClO

K+1Cl+5 O3 2 

+

2 4e- 

2Cl- + Cl+5 + 4e-  2 KCl

+

KClO3 

3. Por acción del clorato potásico, KClO3, en presencia de potasa caústica, KOH, el cloruro cobaltoso, CoCl 2, pasa a óxido cobáltico Co2O3. Escribir la ecuación correspondiente, igualada por el método del número de valencia. Co+2 Cl 2 1  +

K+1O-2H+1

+

K+1Cl+5 O 3 2 

Co23    +

Co+2  Co+3 + 1e-  6e- + Cl+5  Cl-1 

K+1Cl-1 + H2O

6 1

6e- + 6Co+2 + Cl+5  6Co+3  + Cl-  + 6e-  6CoCl2 + 12 KOH + KClO3  3 Co2O3 + 13 KCl + +6H2O 4. Por acción de la potasa caústica, KOH, sobre el fósforo, P4, se forma hipofosfito potásico, KPO2H2 , y fosfamina, PH3. Escribir e igualar por el método del número de valencia la correspondiente ecuación. P4 0    +

K+1O-2H+1 +

H2O

K+1P+1 O 22 H 21 

P4  4P+1 + 4e-  12e- + P4  4 P-3  12e- +

3 P4 + P4 

12 P+1  +

+

  H 3 1  P-3 H 

3

4 P+3 + 12 e- 

5. Igualar por el método del número de valencia las ecuaciones correspondientes a la reacción del Zinc, del aluminio y del Silicio con la sosa cáustica, en las que se obtiene hidrógeno y cincato, aluminato y silicatossódicos., Na2ZnO2, Na2SiO3.

 

 Na2 1 Zn 2O2 2 +

Zn0 + 2 Na+10-2H+1 

 H  20 

 Zn0 2  2e 

Zn0 

 H  20  

2e- + 2H+1  2e- + Zn0 + 2 H+  2 Al0 + 2 Na+1O-2H+1  +

Zn+2 + H2 + 2e- 

Al0  2e- + 2H+ 

Al+3 + 3e-  H2 

2Al0 + 6e-  + 6H+ 

2 3

2Al+3 + 6e-  + 3H2 

Si0 + 2 Na+1O-2H+1  +

 Na 1Si 4O 2 

H2O

2

Si0 

Si+4 + 4e- 

Si0  +

4e- + 4H

2 H 0 

3

2 

1

 H  20  

2e- + 2H+ 

3 H 20 

2 Na+1Al+3 O 22 

2 H2O

2 Si+4 + 4e-  + 2 H2O

6. El ácido nítrico concentrado oxida el iodo a ácido iódico HIO3, y se reduce a dióxido de nitrógeno, NO2. Escribir e igualar por el método del número de valencia la ecuación correspondiente.  I 20  H 1 N 5O3 2  I 20 

1e

 N

5

 H 1 I 5O3 2

2 I 5  10e  N

10 N   5 

 I 2

10e

 I 2

10 HNO3 

4

 N 4O2 2  H 2O

1

10

2 I 4  10 N   4  10e

2 HIO3  10 NO2 

4 H 2O

7. Escribir e igualar por el método del número de valencia la obtención de iodo a partir de ioduro potásico mediante el permanganato de potásico, KMnO4, en presencia de ácido sulfúrico. 1 6 2 K I 1  K 1 Mn 7O 42   H 2 S O4 

2 I 5e

Mn 7 

2

 I 20

K 2 1S 6O4 2  Mn 2 S 6O4 2  I 20   H 2O

2e

5

 Mn 2  2 2

10 I 10KI

10e

7

2 Mn  

2KMnO4 

0

SI 2  10e

8 H 2 SO4 

2 Mn

6K 2 SO4 

2 MnSO4 

5 I 2 

8 H 2 0

8. El ácido nítrico muy diluido al actuar sobre el cinc o sobre el hierro forma nitrato de cinc o nitrato férrico y se reduce a amoníaco, que con el ácido forma nitrato amónico. Escribir las ecuaciones correspondientes a estos procesos e igualarlas por el método del número en valencia.

 

 Zn0 

 Zn 2  2e 5

 N

8e

 Zn 2 ( N   N   5O3 2 ) 2  N 3 H 4 1 N 5O3 2  H 2O

2 

 Zn0   H 1 N 5 O3

4

3

 N

N 5  N 3  4 Zn0  8e 4 Zn 2  8e  NO ) 4 Zn0  10 HNO 4 Zn( NO 3 NH NO 3

3 2

8e

 N

Fe 3  3e

5

3 H O

3

2

Fe 3 ( N 5O   3 2 ) 3  N 3 H 4 1 N 5O3 2  H 2O

Fe0   H 1 N 5 O3 2 Fe0 

4

3

 N

8

3

3 8e 8Fe0  3 N 5  8Fe 3  24e 3 N 3   NO ) 8Fe0  30 HNO 8Fe( NO 3 NH NO 9 H O 3

3 3

4

3

2

9. El alcohol etílico, CH3CH2OH, se oxida con acetaldehido, CH3CHO, mediante el dicromato potásico en medio sulfúrico. Escribir la ecuación correspondiente, igualada por el método del número de valencia. (El número de valencia de un átomo de carbono se calcula considerando unicamente los enlaces a átomos distintos. Los enlaces a átomos de hidrógeno dan lugar a números de valencia negativos y los enlaces de átomos de oxígeno o de halógenos, a números de valencia positiva). K 2 1Cr2 6O7 2  H 21S 6O4 2

CH3CH 2OH  

3e C 2 H 5OH

6e

Cr

Cr

CH 3CHO

2Cr 6  3C 2 H 5OH

3CH 3CH 2OH

6

K 2Cr 2O7 

3

CH 3CHO

Cr 2  3 ( S   6O4 2 ) 3

2

2 H

2e

2Cr 3  3CH 3CHO 4 H 2 SO4 

K 2 1S 6O4 2

3 6 H

6e

CHO   K 2 SO4  3CH 3CHO

Cr 2 (SO4 )3 

6 H 2O

10.  En presencia de ácido sulfúrico el permanganato potásico oxida al ácido oxálico, H2C2O4, a dióxido de carbono. Escribir e igualar por el método del número de valencia la ecuación correspondiente.  H 2 1C 2 3O4 2

K 1 Mn 7O 2   H 1S 6O 2 4 2 4

5e C O2  2

10e

4

 Mn 2S 6O 2 4

C 4O 2   H O 2

2

Mn 7   Mn 2  2 2CO 2e 5 2

2 Mn 7  5C O 2

K 1S 6O 2 2 4

2 Mn 2  10CO 4

10e 2

K 2 SO4  2 Mn(SO4 ) 5 H 2C 2O4  2KMnO4  3 H 2 SO4   )   10CO2  8 H 2O 11.  Igualar por el método del ión - electrón la ecuación del ejercicio 2 y la correspondiente a la acción del cloro en caliente sobre un álcali, en la que se forma el cloruro y clorato.

 

2e

 H

2OH 4e

ClO ClO ClO

2 H

2 H

ClO3 

2ClO

10e

2ClO3 

6 H

10e

30 H

6OH

5Cl

6OH

ClO3 

2 H

4e

10e

2ClO3  6 H 2ClO3  6 H

10Cl 5Cl

3OH

2OH

1

10Cl

Cl2 

3Cl2 

2Cl ClO3 

5

6Cl2  3Cl2 

2Cl 2Cl 

6OH

5Cl2 

1

ClO

Cl2 

2e  Cl2 

4e

2OH 3ClO

6OH

2

OH

Cl 

3 H

ClO3

3 H 2O

ClO3 

12.  Igualar por el método del ión - electrón la formación de bromo a partir de un bromuro mediante el dicromato potásico en medio ácido.  Br

Cr O 2

6e

7

 Br 2 2 Br Cr O 14 H

6e

H O

2

2

6 Br

Cr 3   Br

H

7

14 H

2

2e 3 2Cr 3  7 H O 1 2 3 Br

Cr O 2

7

6e

2Cr 3  7 H O

2

2

13.  Igualar por el método del ión - electrón la oxidación de un nitrito a nitrato, mediante el permanganato potásico en medio ácido. Escribir la ecuación molecular correspondiente, suponiendo se oxida el nitrito potásico en un exceso de ácido sulfúrico. KMnO4   H 2 SO4 

KNO2 

5e

8 H

16 H

5KNO2 

 NO3

2 MnO4 

2KMnO4 

 Mn 2 

 MnO4 

 H 2 O  NO2 

10e

KNO3   MnSO4 

2 H

5 H 2O

3 H 2 SO4 

2e

4 H 2O

K 2 SO4   H 2O 

2

5

5 NO2 

2 Mn 2  3 H 2O

5KNO3 

2 MnSO4 

K 2 SO4 

5 NO3  10 H

10e

3 H 2O

14.  En medio fuertemente ácido el bismutato potásico, KBiO 3  oxida una sal manganosa a permanganato. El bismutato se reduce a ión Bi+++ . Escribir e igualar por el método del ión - electrón la ecuación iónica correspondiente, y a partir de esta, la ecuación molecular suponiendo se oxida nitrato manganoso en presencia de ácido nítrico.

 

 Bi( NO  NO3 )3 

 NO3 )2   HNO3  KBiO3   Mn( NO

2e

6 H

4 H 2O   Mn 2  10e

 Bi 3  3 H 2O

 BiO3 

30 H

8 H

 MnO4

5 BiO3 

2 Mn 2 

8 H 2O

KNO3   H 2O 

5

5e

 NO3 )2  14 HNO3  2 Mn( NO

5KBiO3 

KMnO4 

2 5 Bi 3  7 H 2O

 NO3  )3  5 Bi( NO

2 MnO4 

2KMnO4 

3KNO3 

16 H

10e

7 H 2O 

15.  El tiosulfato sódico, Na2S2O3, es oxidado por el iodo a tetrationato sódico Na2S4O6, mientras que el iodo se reduce a ioduro. Escribir e igualar por el método del ión electrón la ecuación correspondiente. (Esta reacción tiene una gran importancia en el análisis volumétrico).  I 2

2S 2O3 

2e

 I 20 

S 4O6 

S 4O6

2e

2 I

2S 2 O3   I 0 

2e

2 I

2S O

2

2

2 I

2e

SO

3

4

6

16.  En medio prácticamente neutro (en presencia de bicarbonato), el, iodo oxida el arsenito a arseniato, mientras que en medio fuertemente ácido esté se reduce re duce a arsenito mediante el ácido iohídrico. Escribir e igualar por el método del ión - electrón ambas ecuaciones. 2 I

 AsO4 

2e 2e

4 H 2 I

 I 20

4 H

 AsO4 

4 H

2 I

2 H 2O 2e

4 HCO3  4 HCO3 

 I 2

 AsO4 

2 H 2O

Solución :

2 H 2O

 AsO2  I 2

 AsO4

 AsO2  I 2 

2 H 2O

2e

4 HCO3 

 AsO2   I 2

0

2 

 AsO2 

 AsO2 

2 I

 AsO4  4 H

2 H 2O

4CO2 

2e

2 H 2O

Re sp. Solución :

2e

2 I 4CO2  AsO2

4OH 2e

I 2 

4CO2 

 H  4O –   ––   –4 H 

2 I

 AsO4

2e

4 H 2O

17.  En medio ácido el persulfato potásico, K2S2O8, oxida el ión crómico a cromato y el ión permanganoso a permanganato. Escribir e igualar por el método del ión electrón la oxidación del sulfato crómico y del sulfato manganoso mediante el persulfato potásico en exceso de ácido sulfúrico, a partir de ellas, las ecuaciones moleculares correspondientes.

 

Cr 3 

S 2 0 8 

 H 2 O Cr

4 H 2 O 2e

Cr (SO 4 ) 3   Mn

 

2

4 H 2 O  Mn

2 MnSO 4 

2

 

2 H 2 CrO 4 

MnO 4 

SO 4

 MnO 4 

8 H

2SO 4

S 2 O8

2 Mn

8 H 2 O

 

10e

6e

6SO 4 

3K 2 SO 4 

6 H 2 SO 4 

 H

2

5e

5

5S 2 O 8 

2 MnO 4 

8 H 2 O

5K 2 S 2 O 8 

16 H

2CrO 4 

8 H 2 O

 H 2 O

2

3e

3

3S 2 O 8 

3K 2 S 2 O 6 

 H

8 H

2SO 4 

  6e

2e

SO 4

CrO 4 

3

S 2 O 8 

2 

3

S 2 O 8 

2Cr

8 H 2 O

CrO 4 

2 HMnO 4 

16 H 5K 2 SO 4 

10e

10SO 4 

7 H 2 SO 4 

18.  En medio ácido y en presencia de reductores fuertes, los nitritos actúan como oxidantes y se reducen a óxido nítrico. Escribir las ecuaciones iónicas de oxidación de los ácidos iohídrico y sulfhídrico por el nitrito potásico en ácido clorhídrico, y a partir de ellas las correspondientes ecuaciones moleculares.  NO2

 I 1e

H

NO

2 H

NO2 

2 I 2e

4 H

 NO2

2 HCl

S

H

 NO

1e

2 H

 NO2 

4 H

2 NO2

2KNO2   H 2 S

2 NO S

S

2 HCl

2 H 2O

I 2

2 KCl

I 2 

2e 2 H 2O

H 2O  NO  H 2O

S 0  2e

S

2e

2 NO

2 I

2 HI 2 

2KNO2 

2

1

2e

I 2

2 NO2

I 2   H 2O NO  H 2O

1 S 0 

2 NO 2 NO

2

S

2 H 2O

2 KCl

2e

2 H 2O

19.  El sulfato cérico, Ce(SO4)2, en medio ácido es un oxidante energético, que al actuar se reduce a sulfato ceroso, Ce2(SO4)3. Escribir e igualar por el método del ión - electrón la ecuación de oxidación mediante el sulfato cérico, y a partir de las mismas las ecuaciones moleculares correspondientes.

 

Ce 4   H 2O2

1e

Ce 4   H 2O2

2e

Ce 3   H Ce

3

2 2 H

O2

2Ce(SO4 )2   H 2O2

C 2O4

2Ce 3  O2

Ce 3   H

Ce 4 

Ce

2CO2

2Ce 4  C O 2

1 2 H

Ce2 (SO4 )3  H 2 SO4

Ce 4   H 2C2O4

2e

2e

2Ce 4   H 2O2

1e

O2

4

2Ce(SO4 )2   H 2C 2O4 

3

2e O2  

CO2

2

2e

1

2Ce 3  2CO

2e

2

Ce2 (SO4 )3   H 2 SO4 

2CO2 

 

DISOLUCIONES: DENSIDAD Y CONCENTRACION 1. Calcular la cantidad de sosa caústica y de agua que se necesitan para preparar 5 litros de una disolución al 20 %, cuya densidad es 1,219 g/cc. Cuál es la normalidad de esta disolución? 5ltosdisol

1000cc.disol

1,219gr  .disol

1lt lto o.disol

cc,disol

20gr  .NaOH 10 100 0gr  .disol

1,219gr  .disol

809gr  .H  2O

1lto.disol

cc.disol

10 100 0gr  .disol

20gr  .NaOH

1,219gr  .disol

1000cc.disol

1eq  .gr  .NaOH

100 100gr  .disol

cc.disol

1lt lto o.disol

40gr  .NaOH

1000ltos.disol

5ltos.disol

1219grNaOH

4876grH 2O

6,095N

2. Se disuelve una cierta cantidad de cloruro magnésico hidratado, MgCl2. 6H2O, en un peso igual de agua. Calcular la concentración de la disolución en tanto por ciento de sal anhidra.  MgCl2

20,3gr / mol

6 H 2O

 MgCl2 

95,3gr / mol

masa total de la disolución : 95,3gr  .MgCl2  406,6gr  .disol

100

406,6 gr.disol

23,43%

3. Una disolución de carbonato sódico de densidad 1,105 g/cc contiene 10,22 % de carbonato anhidro. Calcular el volumen de la misma que podrá dar lugar por evaporación a 100 gramos del carbonato hidratado, Na2CO3. 10H2O. 106gr  .Na2CO  3 

100 100gr  .Na2CO    3  10H  2O 

100 10 0gr  .disol 

.Na2CO  3   10,22gr  286 28 6gr  .Na2CO  2O  3  10H 

cc.disol 

1,105gr  .disol 

328,19cc.disol 

4. Calcular el peso de sulfato magnésico heptahidratado, MgSO4. 7H2O, que debe añadirse a 1000 gramos de agua para obtener una disolución al 15 % en sulfato anhidro.

1)

1000

2)

1000

m20,488

m2 

0

(1000

despejando

1) en2)

m3 m

120,3 2

 246,3

m 0,48 3

 

m2)0,15 m2 

150 / 0,338

443,78gr  .MgSO 47H  2O

5. Calcular las cantidades de carbonato sódico hidratado, Na2CO3. 10H2O y de agua que se necesitan para preparar 12 litros de disolución al 13,9 % de carbonato carbo nato anhidro, y de

 

densidad igual a 1,145 g/cc. ¿Cuál es la normalidad normalida d de esta disolución? m1

m2

m1c1 

m3 m3c3 

m2c2

1,145

12000cc.disol

1) m1 m3 

m2

2)m10

m2 

.disol gr  cc.disol

1347gr  .disol

106gr  .Na2CO  3  13740

286gr  .Na2CO  2O 3  10H 

despejando : m2  m1

0,139 51,53gr

masaNa2CO  3  10H  2O

85,87gr

masaH 2O

normalidad :

13,5grNa2CO  .disol 3  1,145gr  cc.disol

100gr  .disol

1000cc.disol

1eq  .gr  .Na2CO  3 

1lt lto o.disol

53gr  .Na2CO  3 

3,003N

6. Calcular el volumen de disolución al 12 % en peso de CuSO 4  que podrá prepararse con 1 Kg de sulfato cúprico cristalizado, CuSO4. 5H2O. La densidad de la disolución es 1,131 g/cm3. CuSO 4 

25 250 0gr / mol

16 160 0gr / mol

CuSO 4 

1000grCuSO 4 

5H O

160 160grCuSO 4  25 250 0grCuSO 4 

5H  2O

100gr  .disol 12grCuSO 4 

cc.disol 1,131gr  .disol

4,715

103 

4,715ltos.disol

7. Se tiene un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,827 g/cc y 92,77 % en peso de H2SO4. Calcular como hay que diluir este ácido, en volumen y en peso para obtener un ácido sulfúrico que contenga 1 g de H2SO4 por 1 cc de disolución. El ácido resultante tiene una densidad de 1,549 g/cc. concentración final del ácido : 1cc.disol

1gr  .H  2SO  4 

1cc.disol 1) 

m1

0,64557

1,549gr  .disol

m2

64,57%

m3 

para 1000 gr. de ácido: 1)1000

m2

2)1000

0,3277

927,7

(1000

2) m1c1 

m2c2 

m3c3 

m3  m2O

m30,64557

1) en2)

m2)0,64557

despejando : m2 

437,02gr  .deH 2O

En volumen : para 1 lto. de ácido:

1to.disol

1000cc.disol

1,827gr  .disol

1lt lto o.disol

cc.disol

cc.disol

1lto.disol

1,549gr  .disol

1000cc.disol

92,77gr  .H  2SO  4  10 100 0gr  .disol

1,6949ltos.disol

100gr  .disol 64,557gr  .H  2SO  4 

 

8. Un ácido sulfúrico de 50 °Bé contiene 62,18 % de H 2SO4. Hallar la normalidad de este ácido. Ecuación para líquidos más densos que el H2O: 145   145  Bé   145   145 145 145

1526gr / cc 50

2SO  4  62,18gr  .H  10 100 0gr  .disol

2SO  4  1eq  .gr  .H  49gr  .H  2SO  4 

1,526gr  .disol cc.disol

1000cc.diso l  1lto.disol

19,36N

9. Hallar la normalidad y la modalidad de una disolución disoluc ión de amoníaco de 20 °Bé´, que contiene 17,19 % en peso NH 3.

Ecuación para líquidos menos densos que el 140

H2O:

130 140 130

0,93gr / cc 20

17,19gr  .NH  .disol 3  0,933gr  100gr  .disol

1eq  .gr  .NH  3 

lto.disol

17gr  .NH  3 

cc.disol

17,19gr  .NH  3  (100gr  .disol

1000cc.disol

17,9gr  .H  2O

1mo mol l.NH  3 

1000gr  .H  2O

17gr  .NH  3 

1Kg  .H  2O

9,434N

12,21molal

10.  Se disuelven en 600 gramos de agua 200 litros de cloruro de hidrógeno medidos a 15 °C y 768 mm. La disolución que resulta es de 21,1 °Bé. Calcular la concentración de este ácido en gramos de HCl por ciento y su molaridad. P

145   145 145 21,1 21,1   m HCl

768mm

200ltos

62,4

%HCl

Ecuación de estado :

1,17gr / cc

mm   K

36,5gr / mol

lto

911,565gr  .disol

m  M

 RT

311,565gr  .HCl

288 K

mol

311,565gr  .HCl

PV

100

34,208%

34,21gr  .disol

1mo mol l.HCl

1,17gr  .disol

1000cc.disol

10 100 0gr  .disol

36,5gr  .HCl

1cc.disol

1lt lto o.disol

10,96M

11.  Se mezcla un litro de ácido nítrico de densidad 1,38 g/cc y 62,70 % con un litro de ácido nítrico de densidad 1,13 g/cc y 22,38 %. Hallar: a) la concentración del ácido resultante en tanto por ciento: b) el volumen de ácido que se forma; y c) su molaridad. La densidad del ácido á cido formado es igual a 1,276 g/cc.

 

m3

a) m1

m2 

1,38gr

1000cc

1lto 1lto m3  1380 1130

1000cc

1lto

cc

1,13g

1lto

  m

cc

3

 

2510gr  .

m1c1 

m2c2 

m3c3 

1380

0,627

1130

0,2238

2510c3 

despejando : c3 

44,54% 1cc.disol

1lto.disol

l

1,276gr  .disol

1000cc.disol

44,54gr  .HNO3  100 100gr  .disol

1,276gr  .disol

1000cc.disol

2510gr  .diso

b)

c)

1967ltos.disol

HNO 3 

63gr  .HNO3 

lto.disol

cc.disol

9,02M

12.  Que cantidad de agua hay que evaporar de una tonelada de ácido sulfúrico de densidad 1,26 g/cc y 35,03 %para obtener un ácido de densidad 1,49 g/cc y 59,24 %. Realizar el cálculo: a) Correctamente a partir de los %; b), incorrectamente, a partir de las densidades, al suponer que los volúmenes son aditivos; c) , determinar las normalidades de los dos ácidos.

m3 

m2 m2 

(1 (1) )en(2) 350,3 350,3

106gr 7,9365

c)

V  2

(2)1000

m3 

m3c3

0,3503

m2 

0

m30,5924

0,5924 0,59 24 m2 

592,4 592 ,4

despejando : m2  b) V  1

m2c2

m1c1

(1)1000Kg

 

 

 

a) m1

408,67KgH 2O

V  3 

1cc 1,26gr

V  2

105cc

V  2

35,03gr  .H  2SO  4 

  V  3

 

V  3 

12,6gr  .disol

cc.disol 10 100 0gr  .disol 59,24gr  .H  .disol 2SO  4  1,49gr 

100gr  .disol

1000cc.disol lto.disol

1000cc.disol

cc.disol

lto o.disol 1lt

1eq  .gr  .H  2SO  4  49gr  .H  2SO  4  1eq  .gr  .H  2SO  4 

9,01N 18N

2SO  4  49gr  .H 

13.  Calcular la cantidad de ácido sulfúrico concentrado de 96,2 % de H2SO4 que debe agregarse a 100 Kg de un oleum de un 12 % de SO3 para obtener un ácido sulfúrico puro, de un 100 % de H2SO4. (1) m1 

m2

m1  100

m3  m3 

(2)  m1c1 

m2c2 

m10,962 100c2  SO  3 

H  2O

80gr  .

m3c3 m3  H  2SO  4 

18gr  .

98gr

Cálculo de C2 = C    2

 

0,98

12KgSO 3  10 100 0Kg  .disol

98KgH 2SO  4  80KgSO 3 

1,027

 

(1)en(2) m10,962

10 100 0

1,027 1,027

despejando M  1

100

m1

71,05Kg

m1

14.  Un oleum de un 25,4 % en SO3 se ha de diluir en ácido sulfúrico de 97,6 % en H2SO4 para obtener un oleum de 20 % en SO3. Calcular la cantidad de ácido sulfúrico que debe agregarse por cada 100Kg del oleum original. (1) m1 m2 100Kg m2

(2)m1c1

m3  m3 

100 0,746

Cálculo de c2 = 0,976 (1) 74,6

m2c2 

m3c3 m2c2 

m30,8

2,4KgH 2O

98Kg  .H  2O

10 100 0Kg  .disol

18Kg  .H  2O

1,106

en (2) m21,106

(100

despejando M 2 

m2)0,8 

5,4

0,306

80

0,8m2 

17,64Kg   

15.  Se diluye a un volumen cinco veces mayor un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,805 g/cc que contiene 88,43 % en peso de H2SO4. Calcular el volumen del ácido diluído que se necesita para preparar 5 litros de ácido sulfúrico normal. V2 = 5V1  5ltos.disol

1eq  .gr  .H  2SO  4 

49gr  .H  2SO  4 

100g  .disol

1cc.disol

1lt lto o.disol

1eq  .gr  .H  2SO  4 

88,43gr  .H  2SO  4 

1,805gr  .disol

153,493cc.disol

16.  Una disolución de potasa caústica de densidad 1,415 g/cc es de 41,71 %. Calcular el volumen de disolución que contiene 10 moles de KOH. 10molesKOH

56,108grKOH

100gr  .disol

1cc.disol

1molKOH

41,71gr  .KOH

1,415gr  .disol

950,66cc.disol

17.  Se han de preparar 2 litros de disolución 2 normal en HCl y en NaCl a partir de ácido clorhídrico de densidad 1,165 g/cc y 33,16 % HCl, y de una disolución de sosa caústica de densidad 1,38 g/cc y de 35,01 % NaOH. Na OH. Calcular los volúmenes que se necesitan de estas dos disoluciones. Vde HCl: 2ltos.disol

4eq

.HCl gr 

1lto.disol

36,5gr  , HCl 2eq

.HCl gr 

100gr  .disol

1cc.disol

33,16gr  .HCl

1,65gr  .disol

755,86ccHCl

 

V de NaOH : 2eq

2ltos.disol

.NaOH gr 

40gr  .NaOH

1lto.disol 1cc.disol

1eq

100gr  .disol

.NaOH gr 

33,01gr  .NaOH

331,16cc.disol

1,38gr  .disol

18.  Se tiene una disolución de dicromato potásico al 1 %, cuya densidad relativa es prácticamente la unidad. Calcular el volumen de esta disolución que se necesita para preparar 250 cc de disolución 0,1 normal de dicromat dicromato o al actuar como oxidante. 6e 25 250 0cc.disol

2

14  

2Cr 3 

Cr  2O  7  

1lto.disol

0,1eq

1000cc.disol

1eq

100gr  .disol

1cc.disol

1gr  .K2Cr  2O  7 

1gr  .disol

7H  2O

.K 2Cr  gr  2O  7 .disol gr 

29 294 4gr  .K 2Cr  2O  7  1eq

.K 2Cr  gr  2O  7 

122,58.disol

19.  Calcular el peso de anhídrido arsenioso que se necesita para preparar 1 litro de disolución de arsenito 0,1 normal. (El anhídrido arsenioso se disuelve con algo de sosa caústica). 0,1eqgr  .Ar sen ito

1lto.disol

1eq

1lto.disol

197,82gr  .As2O  3  2

95,955gr  .Ar sen ito

191,91gr  .Ar sen ito

.Ar sen ito gr 

4,945gr  .As2O  3 

20.  Se queman 80 litros de fosfamina medidos a 18 °C y 756 mm. El ácido fosfórico formado se disuelve en agua y se forma 1 litro de disolución. Calcular la normalidad de la disolución ácida. PV

m

PH 3  m 

RT

2O  H  2  3PO  4  765mmHg 80ltos

PH 3

M

62,4

98gr  .H  3PO  4 

113,24gr  .PH3 

34grPH 3 

326,391grH 3PO  4  1lto.disol 

1eq

mmHg K

34gr / mol

lto mol

113,24grPH 3

291 K

326,391gr  .H  3PO  4 

grH 3PO  4 

58 / 3gr  .H  3PO  4 

9,99N   

21.  Calcular el volumen de ácido sulfúrico de densidad 1,827 g/cc y 92,77 % de H2SO4 que se necesita para preparar 10 litros de ácido sulfúrico 3 normal. 10ltos.disol

3eq

grH 2 SO4 

1lto.disol cc.disol

1,827 gr .disol

867 ,3cc.disol

49 gr  H  . H 2SO4  1eq

gr  H   .H 2 SO4 

100 gr .disol 92,77 gr  H  . H 2SO4 

 

22.  Se tiene una disolución de sosa caústica 0,5 normal, factor 0,974. Hallar el volumen de disolución de sosa caústica de densidad 1,22 g/cc y de 20,57 % de NaOH, que debe agregarse a un litro de aquella disolución para pa ra que resulte exactamente 0,5 normal. Suponer que en la mezcla los volúmenes son aditivos. 0,5

NaOH

(1)V  1 

V  2

1lto

0,457

0,974,N

(2)V  1N 1 

V  3 

2 V 

1 0,487

3  V 

Cálculo de N2 = 20,07gr  NaOH . NaOH 1eq 100gr .disol (1)en(2) :

despejandoV 2 

gr  NaOH  .NaOH

 NaOH 40gr . NaOH

0487

V  2N 2 

V  3N 3  30, V  5

2N 2  V 

1,22g.disol

103 ccdisol

1cc.disol

1lto.disol

 N 2 

6,1213

V 2 6,121  6,121   (1 V 2 )0,5

0,013 5,62

2,313 10 3ltos

2,313cc

23.  Calcular el volumen de disolución 2 normal de sulfato cúprico que se necesita para preparar 10 gr de óxido cúprico previa precipitación del cobre como carbonato y calcinación posterior de este a óxido. CuSO 4 

80gr / mol

CuO CuSO 4 

H  2SO  4 

CuCO 3  CuO

CO  2 

16 160 0gr / mol 160gr  .CuSO4  80gr  .CuO

10grCuO V

H  2CO  3 

1eq  .grCuSO 4  80gr  .CuSO4 

1lto.disol 2eq grCuSO 4 

103cc.disol lto.disol

125cc.disol

24.  Se tratan 250 g de cloruro sódico con ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,83 g/cc y 93,64 %. Si el ácido se agrega en un exceso del 20 % respecto a la formación de sulfato sódico neutro, calcular el volumen de ácido sulfúrico utilizado. 2NaCl

H  2SO  4 

Na2SO  4 

2HCl

11 117 7gr

98gr

142gr

73gr

25 250 0gr  .NaCl

98gr  .H  2SO  4  11 117 7grNaCl

251,282gr  .H  2SO  4 

251,282gr  .H  2SO  4 

1,2

10 100 0gr  .disol 93,64gr  .H SO 2

1cc.disol 1,93gr  .disol

146,64cc.disol

4

25.  En el problema anterior, el cloruro de hidrógeno desprendido se absorbe en agua y se s e obtienen 500 cc de un ácido de densidad 1,137 g/cc. Calcular la normalidad de este ácido y su concentración en tanto por ciento.

 

 

73gr  .HCl

25 250 0gr  .NaCl

11 117 7gr  .NaCl

grHCl

1000c.disol

36,5gr  .HCl

1lt lto o.disol

1eq

155,983gr  .HCl 500 500cc.disol

155,983grHCl

1cc.disol

155,983gr  .HCl

100

1,137gr  .disol

500 500cc.disol

8,54N

27,43%

26.  Calcular el volumen de ácido clorhídrico 3 normal que se necesita para disolver 12 gramos de un carbonato cálcico de 93,2 % de pureza. 2HCl

CaCO 3 

10 100 0gr  .

12gr  .disol

H  2CO  3 

73gr  .

93,2gr  .CaCO3 

73gr  .HCl

100 100gr  .disol

10 100 0gr  .CaCO3 

1lto.disol 3eq

CaCl2 

1000cc.disol

1eq

grHCl

36,5gr  .HCl

74,56cc.disol

1lto.disol

grHCl

27.  A partir de 100 cc de un ácido sulfúrico, por precipitación con cloruro bárico, se obtienen 11,75 g de sulfato bárico. Hallar la normalidad del ácido sulfúrico. H  2SO  4 

98

BaCl2 

208

BaSO 4 

2HCl

233

117,5gr  .BaSO4 

98grH 2SO  4 

1000cc.disol

1eq  .grH 2SO  4 

10 100 0cc.disol

238gr  .BaSO 4 

lto.disol

49grH 2SO  4 

1,008N

28.  Calcular el volumen de ácido clorhídrico concentrado de densidad 1,18 g/cc y 36,23 % de HCl que ha de reaccionar sobre un exceso de dióxido de manganeso para producir el cloro necesario que al actuar sobre disolución de sosa caústica origine 5 litros de disolución normal de hipoclorito sódico. 4HCl

MnO 2 

Cl2

MnCl2 

2N 2O

2NaOH 2NaClO

5ltos.disol

1eq

grNaClO

1lto.disol 100gr  .disol

1cc.disol

36,23gr  .HCl

1,18gr  .disol

H  2 

74,5gr  .NaClO 1eq

grNaClO

4 36,5gr  .HCl 149gr  .NaClO

853,77cc.disol

29.  Hallar el volumen de ácido nítrico concentrado (d = 1, 4 g/cc; 66,97 %) que debe añadirse a un litro de ácido clorhídrico concentrado ( d = 1, 198 g/cc; 48,0 %) para obtener agua regia (3HCl:1HNO3).

 

1lto.disol

1000cc.disol

1,198gr  .disol

40gr  .disol

63gr  .HNO  3 

1lt lto o.disol

cc.disol

100 100gr  .disol

109,5grHCl

10 100 0gr  .disol

cc.disol

66,97gr  .HNO  3 

1,4gr  .disol

294,06cc.disol

30.  Hallar la concentración de una disolución de hidróxido potásico de densidad 1,24 g/cc, si al diluirla a un volumen diez veces mayor, 20 cc de la disolución diluída gastan 21,85 cc de ácido 0,5 normal, factor 1,025. 10V  1 

V  2 V  1N  1

factor

0,1

V  2N 2 

20ccN 1 

21,85cc

N  1 

0,5

0,559

1,025 5,59

N  1 

5,599eq

Concentrac ión

grKOH

lto.disol

1lto.disol

1cc.disol

1000cc.disol

1,24gr  .diso

56grKOH 1eq 100

.KOH gr  25,28%

31.  Calcular la concentración de un ácido sulfúrico de densidad 1,725 g/cc a partir de los datos siguientes:10cc del ácido se diluyen a 250 cc, y 10 cc de este ácido diluído al valorarlo con un alcalí 0,5 normal, factor 1,034 gastan 21,7 cc de éste. 10cc

 H 2 SO4 

250cc

(25veces) factordilución

10ccN 1  dondeN 1 

0,04

21,7cc 0,5 1,034

28,04723

28,04725eq

grH 2SO4 

lto.disol

 H 2SO4  49gr . H 

1lto.disol

1cc.disol

1eq.grH 2SO4 

1000cc.disol

1,725gr .disol

100

79,74%

32.  ¿Cuál es la concentración de un amoníaco, de densidad 0,907 g/cc, sabiendo que al diluir 25 cc a 500 cc, 25 cc de está disolución diluída gastan 17,25 cc de un ácido normal factor 0,965? 25 cc

a

25ccN 1 

13,317eq

500 cc

fact. de dil. = 0,5

17,25ccN 2  N 2 

0,965

N 1 

13,317

grNH 3 

lto.disol

17grNH 3  1eq

grNH 3 

lto.disol

1cc.disol

103cc.disol

0,907gr

100

24,96%

33.  Un ácido acético diluído, de densidad prácticamente la unidad, se valora con sosa caústica 0,2 normal, factor 1,028, 20cc del ácido consumen 16,2 cc del alcalí. Hallar la concentración del ácido acético.

 

16,2ccN 2 

20ccN 1 

1,028

0,2

N2

0,1665

N 1 

0,1665

eq  grCH 3COOH      lto.disol

1lto.disol

1cc.disol

1000cc.disol

1gr  .disol

60gr  .CH3COOH 1eq

gr  .CH3COOH   

100

0,999%

34.  Una disolución saturada de hidróxido bárico a 20 °C tiene una densidad de 1,041 g/cc. Hallar su solubilidad calculada en gramos del hidrato, Ba(OH)2. 8H2O, por litro y por 100 gramos de disolución si 10cc de la disolución saturada se neutralizan con 9,5 cc de ácido 0,5 normal, factor 0,960. 9,5ccN 2 

10ccN 1  N  1 

0,456

)2  Ba(OH 

8H  2O

0,456

eq   

eq   

  71,93

315,504 / 2gr

lto.disol

0,456

315,504gr / mol

 peso  pe somo mole lecu cu la lar r

)28H  grBa(OH  2O

0,56

0,5

N2

1eq

)28H  grBa(OH  2O

)28H  grBa(OH  2O

315,504 / 2gr

lto.disol

1eq

gr

gr

lto.disol

lto.disol

103cc.disol

1cc.disol 1,401gr  .disol 0,0691

35.  Calcular el volumen de alcalí normal que se necesita para neutralizar 1 g exacto de: a), H2SO4; b) Oleum de 50 % de SO3; y c) , de SO3 puro. .H a) 1gr  SO

2

80grNaOH

1eq

98gr  .H  2SO  4  1000cc.disol 1lt lto o.disol b) 0,5grH

SO

2

1lto.disol

40gr  .NaOH

1eq

grNaOH

20,408cc.disol

80gr  .NaOH

1eq

grNaOH

1000cc.disol

4

98gr  .H  2SO  4 

0,5grSO

grNaOH

4

4  98grH 2SO    80gr  .SO3 

3

total : 22,7cc.disol 

40gr  .NaOH

80grNaOH 98grH 2SO  4 

1eq

grNaOH 1eq 40gr  .NaOH

10,204

grNaOH

1000cc.disol 1eq .NaOH gr 

12,5

 

 

DISOLUCIONES: PROPIEDADES COLIGATIVAS Y PESOS MOLECULARES DE SOLUTOS 1. A temperatura muy próxima a 26 °C la presión de vapor de agua resulta ser de 25,21 mm. Calcular la presión de vapor a la misma temperatura de una solución 2,32 molal de un compuesto no electrolito no volátil, suponiendo comportamiento ideal. 2,32moles.soluto

2,32molal

m

.disolvente Kg 

1Kg  .disolvente Po

1000gr  .disolvente 25,21

P Xs

Po Xs

1mol 18gr

55,5moles(H  2O  )

P

25,21 2,32moles.soluto

0,04

(2,32 55,55)moles.totales 25,221 25,21

P

0,04

despejando : P

24,201mmHg

2. A unos 50 °C la presión de vapor del benceno resulta ser de 269,3 mm. Hallar a la misma temperatura la presión de vapor de una disolución que contiene 1,26 g de naftaleno, C10H8 en 25,07 g de benceno.

 

P

Xd

Pv

269,3mmHg

Pv

1molC 6H  6  78gr  .C H

25,07grC 6H  6

6

P

6

269,3

1molC 10H  8 

1,26grC 10H  8

128gr  .C10H  8

269,3

P

261,29mmHg

P

3. Al disolver 13,2 gramos de urea en 60,8 g de agua la presión de vapor a 28 °C desciende de 28,55 mm a 26,62 mm . Hallar el peso molecular de la urea. u rea. urea M Po

P

NH 2 

C

NH 2 

?

Xs

Po

13,2gr 28,35 26,62 28,35

Xs

13,2  13,2  M   

13,2

0,061

M

0,061

60,8 18

M   

60,15gr / mo mol l 

13,2 3,377M

4. A 80,2 °C, punto de ebullición del benceno, la presión de vapor de una disolución formada por 3,54 g de dinitrobenceno y 42,61 g de benceno es de 731,8 mm. Calcular el peso molecular del dinitrobenceno. Pv

731,8mmHg  (P  )

Pv

76 760 0mmHg  (Po)

M

?

3,54 760

731,8 760

M

3,54 M   

3,54 3,54 M   

0,0371

42,61 78

0,0371

0,546M mol l  168,2gr / mo

5. En las inmediaciones de 10 °C la presión de vapor del éter, C4H10O, es de 290,6 mm. y la de una disolución obtenida al disolver 5,01 g de ácido esteárico en 27,6 g de éter es de 277,5 mm. Calcular el peso molecular del ácido esteárico.

 

5,01gr grC  C  17H  35COOH 27,6grC2H  5

O

?

M C  2H  5 

290,6mmHg

Po

277,5mmHg

P

5,01 M

290,6 277,5 290,6

0,045

5,01

27,6

M

74

5,01 0,045

5,01 0,3729M

285,07gr / mol

M

6. Una disolución saturada de fenol en agua tiene a 21 °C una presión de vapor de 18,31 mm, mientras que la del agua pura es de 18,65 mm. Calcular la solubilidad del fenol en agua expresada en gramos por ciento. Suponiendo que la disolución sigue la ley de Raoult. 18,65mmHg

Po

18,31mmHg

P

a

18,65 18,31 a 

18,65

94 100

a

a

a

18

34

9400

0,01823

0,01823

94a

18 18a 18a a

18a

0,01823

9400´94a 171,362 19,318

9400

76a

8,839%

7. A 19 °C, la presión de vapor del tetracloruro de carbono, CCl4 es de 85,51mm, y la de una disolución de 0,860 g de antraceno en 20,0 g de CCl4 es de 82,26 mm. Hallar el peso molecular del antraceno. 85,51mmHg

Po

82,26mmHG

P

Po Po

P

Xs

85,51

0,86 / M 0,86 / M

20 / 154

0,86

0,038 0,86 M

85,51 82,26

0,1298M

167,64gr / mol

8. A 85 °C la presión de vapor del dibromuro de propileno, C3H6Br2 es de 128 mm. y la del dibromuro de etileno, C 2H4Br2  es de 176,6 mm. Calcular la presión de vapor de una mezcla líquida supuesta ideal de estas dos sustancias formada por dos moles de C3H6Br2 y tres moles de C2H4Br2.

 

128mm

Pv

172,6mm

Pv  2  P

X  1Pv  1 

2moles

C  3H  6Br  2 

3moles 3 172,6mm 5

C  2H  4Br  2 

2

X  2Pv  2 

128 128mm

5

presión de la mezcla = 154,76 mmHg 9. A 110 °C las presiones de vapor de clorobenceno, C 6H5Cl, y del bromobenceno, C6H5Br, son, respectivamente, de 400 mm y 200 mm. Calcular la presión de vapor a esta temperatura de una mezcla líquida supuesta ideal formada por un 30 % de C 6H5Cl y un 70 % de C6H5Br. Pv  1 

400mm

C  6H  5Cl

30%

Pv2 

20 200 0mm

C  6H  5Br

70%

P

X  1Pv  1 

X  2Pv 2 

100gr

SiMt

30grC H Cl 6 5    

1mol 112,5grC H Cl

70gr  .C H Br 6 5    

1mol

6

0,2666moles

5

0,4458moles

15 157 7grC H Br 6

5

0,2666 P

0,2666 0,26 66

  400 40 0 0,4458 0,4458

0,4458

  20 200 0 0,4 ,44 458

0,2666 0,2666

274,82mm

10.  De X, fracción molar CH3OH en el líquido.  X

260,5 (1  X )135,3

260,5 X

135,3 135,3 X

760 760 624,7

125,2 X

;

4,98molesCH 3OH

Pero para 1 mol. de mezcla tendremos: 0,498 moles CH 3OH : 0,502 moles C2H5OH 0,498 moles CH3OH

0,502 moles C2H5OH

(1)

32,043gr .CH 3OH 1mol.CH 3OH

15,957gr .CH 3OH

46,07gr  .C  2H  5O 1molC H OH

23,127gr  .C H OH 2 5   

2 5

Luego en % tenemos:

15,957gr  .CH  3OH 39,084gr  .Mezcla

23,127gr  .C  2H  5OH 39,084gr  .Mezcla

100%

100%

40,83%CH  3OH

59,17%C H OH 2 5    

En seguida calculamos, X', fracción molar CH3OH en el vapor.

y

 

P  CH3OH

0,498

260,5

P  C  2H5OH

760

129,729

' X 

129,729 760

129,729mm 630,271mm 0,170moles(2)

Vapor formado por 0,170 moles CH3OH y 0,830 moles C2H5OH por 1 mol de Mezcla. (2) 32,043gr  .CH 3OH   

0,170molesCH 3OH

5,477gr  .CH3OH   

1molCH 3OH 46,07grC 2H    5OH  1molC H OH

0,830molesC H OH    2 5    

2 5

5,447 grCH 3OH

En % tenemos: 43,685 gr , Mezcla

38,238gr  .C H OH    2 5    

100%

12,47% 12,47 %

38,238gr  .C  2H  5OH 43,685gr  .Mezcla

100%

87,53%

Como la Mezcla es equimolecular entonces: Sacamos la media aritmética tanto de moles como por ciento en peso. De (1) y (2) 0,498

2

0170

0,3340 molesCH 3OH

En porcentaje tenemos:

33,40% moles de CH3OH y de 66,60% moles de

C2H5OH Igualmente para 40,83% 12,47% 2

el tanto por ciento en peso:

26,65%deCH 3OH 73,35%de 73,35% y  deC  C  2H  5OH

Igualmente para el tanto por ciento en peso: 40,83% 12,47% 2

26,65%deCH 3OH 73,35%deC  2H  5OH

11.

De: 1610 X + (1-X) 290 = 760 1610 X + 290 - 290 X = 760 1320 X = 470 X = 0,3561

C3H6O = 0,3561 moles ; C7H8 = 0,6439 moles ; Ahora 0,3561 moles

En % = 35,61 % moles C3H6O y de En % = 64,39 % moles C7H8 

  58,081gr  .C  3H  6O  1molC H O

20,683gr  .C H O    3 6    

3 6

0,6439moles

92,141gr  .C  7H  8  1molC 7H  8 

59,329gr  .C H

7 8

 

Teniendo 80,012 gr. de Mezcla podemos calcular en porcentaje: 20,683gr  .C  3H  6O

25,85%deC H O

100%

3 6

80,012gr  , Mezcla

74,15%deC  74,15% y  7H  8 

12.

La composición del vapor que se forma es :

a) PC3H6O  = 0,3561

1610 = 573,32

X  '

573,32 

0,7543molesC H O    3 6 

760

PC7H8 = 0,6439 290 = 186,731 186,731  X ' 0,2457 molesC 7 H 8  760 En porcentaje tendremos:

X' = 75,43% moles de C 3H6O

y

de X'' = 24,57% moles

C7H8 

Por lo tanto

:

58,081gr  .C  3H  6O 1molC H O

0,7543molesC H O 3 6    

43,81gr  .C H O    3 6    

3 6

92,141gr  .C  7H  8 

0,2457molesC H    7 8

22,64gr  .C H   

1mo lg r  .C  7H  8  43,81gr  .C  3H  6O

7 8

100%

65,93%C H O 3 6

66,45gr  .Mezcla

Entonces: 22,64gr  .C  7H  8  66,45gr  .Mezcla

100%

34,07%C  7H  8 

b) Presión de vapor = 0,7543 (1610) = 1285,676 mm Redondeando = 1285,7 mm.

(290)

+

0,2457

13.  Una disolución de peróxido de hidrógeno en agua cuya concentración es del 2,86 % congela a -1,61 °C. Hallar el peso molecular del peróxido de hidrógeno. Ac(H 2) = 1,86 °C/mol. c 1,61

Descenso del pto de congelación

m  c 

2,86 1000 97,14

1,86

M

despejando : M

2,86 1000 1,86

34gr / mol

1,61 97,14

14.  Suponiendo comportamiento ideal, calcular los puntos de ebullición de tres disoluciones de úrea al 5, al 10 y al 15 % de CO(NH2)2 . e(H2O)=0,52°C/mol.

 

1000

a

e 

A

M

1000

a

e 

A

e 

M

1000

a

e 

A

5

e 

0,52

95

60

10

1000

90 15

e 

M

1000

60 1000

85

60

0,456

Te

100,456 C

0,52 0,963

Te

100,963 C

0,52 1,529

Te

101,53 C

15.  Una disolución de glicocola preparada al disolver 1,62 g de sustancia en 19,62 g de agua, hierve 100,6 °C. Hallar el peso molecular de la gliococola. e(H2)=0,52°C/mol. Te e

100,6 C

0,6 C

e

1,62 1000

m e

0,52

19,62 Ms 1,62 520

Ms

71,56gr / mol

13,62 0,6

16.  Una disolución de urea tiene un punto de congelación de -1 °C. Calcular la cantidad de agua que habrá de añadir a 100 g de una disolución para que el punto de congelación de la disolución diluída sea -0,5 °C. e(H2O)=1,86°C/mol. a 1000 A Ms

e

1 0,5

c

1000

a A a

A

(3)a | A

a

1,86

60 1000

0,032215

A a

1,86

60

0,01613

(1) (2)

A

100

(3)en(1)

100

A

A

0,03225

36,875grH 2O

A

17.  El radiador de un automóvil contiene 10 litros de agua. Calcular la cantidad de etilen - glicol, C2H6O2, o de glicerina, C3H8O3, que debería añadirse para que el líquido no empezase a congelar hasta -10 °C. e(H2O)=1,86°C/mol. V

18ltosH 2O

mH 2O

C  2H  6O  2

62gr / mol

C  3H  8O  3 

92gr / mol

10

a A

10

a

1000

1,86

62

1000

18000

1000

18000

a

18000gr  .

1,86

a

  1,86 62

a

6000gr  .etilenglic ol

8903,2gr  .glicerina

92

18.  El benceno congela a 5,5 °C y hierve a 80,2 °C. Los calores latentes de fusión y de ebullición del benceno son, respectivamente, 30,3 y 94,2 cal/g. Calcular las constantes molales de los puntos de congelación y de

 

ebullición del benceno. Los valores experimentales son 5,12 y 2,67 °C/mol, respectivamente. Tc

5,5 C   

Te

80,2 C

C  6 H  6 

30,3cal / gr

c

?

e  

94,2cal / gr   

e

?

mol(353,2)2 K 2 

1,58cal / K

c 

f   

2,62 K / mol

30,3cal / gr

1000

5,068 K / mol 

e 

mol(353,2)2 K 2 

1,98cal / K 1000

2.62 K / mol

94,2cal / gr

19.  Se disuelven 3,96 g de ácido benzoico, C6H5COOH, en 80,6 g de benceno y la disolución congela a 4,47 °C. El benceno puro congela a 5,5 °C. Hallar el peso molecular y la fórmula del ácido benzoico disuelto en el benceno. c(C6H6)=5,12°C/mol. c

m c

c

1,03

1000

a A

3,96 1000

80,6 244,2gr / mol

M

c

M

5,12

M

20.  El fenol purísimo funde a 40,8 °C, y su constante co nstante molal del punto de congelación es 7,3 °C/mol. Calcular la proporción de agua que lleva un fenol que empieza a congelar a 18 °C. 40,8

c

18

1000

a

22,8 C

A

22,8 C

a

c

M

1000

(100 a)  18 22,8(1800 18a) 7300a 41

40 410,4a

7,3

7300a

despejando : a

5,32%

21.  Calcular el punto de congelación de un fenol impurificado con un 1% de agua. El fenol feno l puro solidifica a 40,8 °C. c(fenol)=7,3 °C/mol. fenol

solvente soluto(1%)

agua

c c

1

1000

99,18 4,096

7,3 Tc

40,8

4,096

3,7 C

22.  Se disuelve 0,469 g. de ácido acético, CH3COOH, en 23,15 g. de agua y la disolución congela a 0,63 °C. Una disolución de 0,704 g. de ácido acético en 29,54 de

 

benceno desciende el punto de congelación de éste en 1,02 °C. Hallar los pesos moleculares del ácido acético en la disolución acuosa y en la disolución de benceno. ¿Qué estructura molecular tiene el ácido acético en el benceno? Las constantes molales de los puntos de congelación del agua y del benceno son, respectivamente, 1,86 y 5,12 °C/mol. 0,469 gr. CH3COOH

23,16gr. H2O

Tc = -0,63 °C

0,704gr. CH3COOH

29,54 gr. H2O

Tc = 1,02 °C

0,469 1000

0,63

23,16

1,86

M

0,704 1000

1,02

59,78gr / mol

M

29,54

5,12

115,62gr / mol

M

M

23.  El magnesio funde a 651 °C y su calor latente de fusión es igual a 88 cal/g. Calcular el punto de fusión de una aleación de magnesio - plata que contiene c ontiene un 6% de plata. Tf f

651 C 88cal / gr

c

c

6

1000

94 107,88

1000

88

1000

a

c

1,98(924)2 

94gr  . .( (Mg  )

.solvente gr 

A

1000 a   A M

c

6gr  .( .(Ag  )

.soluto gr 

a

A

M

R

Tf 2 

1000f

11,366 C  (descenso )

Tf

639,63 C

24.  Se funde una mezcla de 0,436 g de acetanilida con 14,06 g de alcanfor de punto de fusión 176,2 °C. La mezcla se deja solidificar y enfriar, se reduce a polvo, se mezcla íntimimamente y se calienta. En el momento en que termina de fundir su temperatura es de 167,0 °C. Hallar el peso molecular de la acetalinida. c(alcanfor)=40,0°C/mol. c

176,2

c

m

167,0 c

acetanilid a Alcanfor

Ms

9,2 C

0,436 14,06

1000

  40

Ms

soluto solvente

0,436 40000

134,82gr / mol

14,061 9,2

25.  100 g. de una disolución diluída de alcohol etílico, C2H5OH en agua empieza a congelar a -1,0 °C. La disolución se enfría hasta -3, 0 °C. Calcular: a), la concentración de la disolución inicial; b) , la concentración de la disolución final; y c); la cantidad de hielo que se ha separado. a)

 

100

1

A A

1000

1,86 46 4043,47gr  .

%2,413

b) 3

100 A A

1000

1,86

46 1347,82gr  . 100

%

1447,82

100

6,9%

26.  Al disolver 1,43 g. de azufre en 21,1 g de sulfuro de carbono el punto de ebullición de éste aumenta en 0,63 °C. La constante molal del punto de ebullición del CS 2 es 2,37 °C/mol. Hallar la fórmula molecular del azufre disuelto en el sulfuro de carbono. e = ascenso del punto de ebullición = m 1000 

= a

e = 0,63 °C

Ms 

A

1,43 1000

0,63 C

21,1

1  S  S  2 

32gr / mol 64gr / mol

S  3 

25 255 5gr / mol

e

M

25 255 5gr / mol

M

7,96

X

8

Fórmula

Sf

27.  El sulfuro de carbono hierve a 46,4 °C, y su calor latente de ebullición es de 86,2 cal/g. Una disolución de 4,202 g. de iodo en 100g. de CS2 hierve a 46,79 °C. Calcular la constante molal del punto de ebullición del sulfuro de carbono, el peso molecular del iodo en este disolvente y su formula molecular. e

e

(1) e

M

a

m e

1000

R

M

1000

A

e

e

A

m

a

1000

Te

e

1000 10 00 A

(1)

M

1,98 (46,4 273)2  1000 86,2 e  a

e

2,34 C / mol

2,34 4,202 1000 

255gr / mol

0,39  100 Fórmula

I  2 

28.  El punto de congelación de la leche normal es de -0,56 °C. Calcular la concentración de una disolución de lactosa, C12H22O11, que congela a la misma temperatura.

 

) c(H  2O  c

1,86 C / mol

m c

0,56

m c

0,56

a

1000

a A

1000

(100

a)

a

c

M

(100

M

100

1860

a

1,86

A

a)342

donde :

0,56(34200

342a)

19152

a

1860a

9,33%

2051,52

29.  Una disolución de 1,436 g. de un hidrocarburo en 29,3 g. de benceno tiene un punto de congelación de 2,94 °C. El hidrocarburo contiene un 14,37% de hidrógeno; hallar su fórmula molecular. El punto de congelación del benceno es 5,5 °C, y su constante molal del punto de congelación es 5,12 °C/mol. e

5,5 5, 5

m c

2,56

2,94

2 2,5 ,56 6

m5,12

1000

a

0,5

m

de donde

A

1,436 1000 29,3

M

M

M = 98,02 gr/mol 14,37

14,37%H

1 85,63

85,63%C

12

;

14,37

;

7,13

14,37

7,13 7,13

2 1

 

 

7,13

Fórmula empírica : 14 

CH 2Mc

M

 

98

cal

7

14 

Me 

Fórmula : C  7  H  14

30.  Calcular la presión osmótica a 20 °C de una disolución de ácido fórmico, HCOOH, que contiene 1 g. de sustancia por litro. HCOOH m M

1gr

M = 46 gr/mol ;

RT

R

m M

62,4

mm

lto

T V

293 K

K mol 46gr / mol 1lto

397,46mmHg

31.  Calcular la presión osmótica de una disolución acuosa que contiene 2,5 g. de glicerina, C3H8O3, por litro es

 

igual a 46,2 cm a 0 °C. Calcular: a) , el peso molecular de la glicerina; y b), la presión osmótica a 30 °C. m

a) V

RT   M 

  R

M

2,5gr

T

62,4

mmHg

K 46 462 2mm

V

lto

273 K

mol 1lto

92,18gr / mol

M

m

b)

T   

R

2,5gr  . 62,4 mmHg

V   

M

K

lto 

303 K

mol 

= 512,78 mmHg = 513cmHg 32.  Hallar el peso molecular del alcanfor su una disolución de 1g. de sustancia en 500 cc. de benceno tiene un presión osmótica de 1,55 atm. a 15 °C. m

RT M   

1gr  . m

M

R

T

0,082

atm K

1,55atm

V

lto

298 K

mol

0,1ltos

M = 152,36 gr/mol 33.  La presión osmótica de una disolución de lactosa, C12H22O11 a 18 °C es de 3,54 atm. La densidad de la disolución es 1,015 g/cc. Calcular la molaridad de la misma así como su punto de congelación y la molalidad.

V

R

T   

0,082

3,54atm  atm lto K

m c Si c c

  0,148M 

291 K

mol 

0,148moles 342gr /1mol 1000 964,384 342gr / mol

0,1534

mc

1,86 C / mol 0,1534 1,86

0,285 C

;Tc

0,285 C

34.  Se prepara una disolución de nylon en metacresol, la cual contiene 13,7 g. de nylon por litro. A 20 °C la presión osmótica de la disolución es de 19,4 mm. Hallar el peso molecular del nylon.

 

m

RT

R

M

V

M

0,148gr

mmHg

62,4

K 19,4mmHg

M M

T

lto

293 K

mol 1lto

12903gr / mol

35.  A 23 °C la presión osmótica de una disolución al 1% de dextrina es de 16,9 cm . Hallar el peso molecular de ladextrina. la dextrina. m M

RT

1gr

M

62,4

mmHg

K 169mmHg

M

R

M

T

V    lto

296 K   

mol

0,1ltos

109,2923

36.  La presión de vapor de una disolución acuosa de urea, CO(NH2)2, a 100 °C es de 743,1 mm. Hallar la presión osmótica de la disolución a 20 °C y la temperatura a la cual empieza a congelar. La densidad de la disolución disoluc ión es igual a 1,023 g/cc. c(H2O) = 1,86°C/mol. Xd Xd Xd

Pv

Pv * 743,1mm

(Raoult) 0,977

760 760mm. nH2O nT  

NH2 

0,977

Supongo tener

nt = 100 moles.

O

Urea

C

NH 2 

 

97,7moles

nH 2O

2,223moles

nurea

1758,6gr 133,42gr

1892,02gr  .( .(masa.total) a

Tc

133,42 1000

M

1758,6 60

A

Tc

1,86

2,35

2,35 C

1,023gr  .disol / cc.disol

Pdisol

1,023 M

1000

.disol gr 

7,05gr  .Urea

cc.disol

10 100 0gr / disol

%Urea

103cc.disol

1892,02 1mol.Urea

1lto.disol

60gr  .Urea

1,202molesUres / lt lto o.disol n V

RT

MRT

1,202

28,87atm.

0,082

133,42

293

100%

7,05

 

EQUILIBRIO QUIMICO 1. Las presiones parciales del H2, I2 y HI en equilibrio a 400 °C son, respectivamente, 0,15 atm, 0,384 atm, y 1,85 atm. Hallar la constante Kp a esta temperatura para la reacción H2+I2  == 2HI, para la reacción 1/2 H2  + 1/2 I2 == HI y para las reacciones inversas 2HI == H 2 + I2  y 1/2 H2  + 1/2 I2 ==HI correspondientes a la disociación del ioduro de hidrógeno. 2HI

H  2I  2 

1 / 2I  2 

1 / 2H  2 

1,852atm 2 

P 2HI

Kp

0,15atm

P  I  2

P  H2

HI

1/2 P  H2

1/2

I2 

H  2

1 / 2H  2 

HI

1/ 2

P  H2

Kp

1/2 P  I  2

7,71

(0,15)   atm   (0,384)1 / 2atm 1 / 2 

2HI

0,15atm

P  I  2

1/2 P  H2

Kp

1/2

1/ 2

0,384atm

0,01683

(1,85)2atm2 

P  H 2I

1 / 2I  2 

59,4

P  HI

Kp

1,85atm 1/ 2

0,384atm

1/2 P  I  2

P  HI 1/2

0,1297

(0,15)   atm     (0,384)   atm     1,85atm

2. Un matraz de 1 litro de capacidad se llena en condiciones normales de ioduro de hidrógeno, se cierra y se calienta a 400 °C. Determinar la composición de la mezcla en equilibrio si la constante Kp para el proceso H 2+I2 == 2HI es igual a 59,4 a dicha temperatura. *2HI

H  2I  2 

PV

0,016835

Kp

PV

n 

nRT

1atm atm

lto

K    0,04467molesHI

mol

RT n P  1 

P  2 

T  1

T  2 

P  2 

P  H2

Pt

* Kp  P  H2

P  I  2

P  H2

P  I  2 2  PHI

0,129

P  IH

0,082

P  1

P  HI

2P  H2 

(1)(P  H2 

P  I  2)

2

0,016835sacando...raíces

P    HI

0,129P    HI 

 

P I 2

0,2527 atm

reemplazan do(1)

1,959 1 0,082

HI 

P H 2

2,465atm

P  HI

2

PH2 

; P  H 2 

ComoP H " 

273 K

T  1 

2,465atm

273 K

1atm 673 K

T  2 

P  2 

. .. .finales cond 

* n

1lto

; n H 2  n I 2 n H 2

0,03549

673

0,03549 moles 0,2527 1 0,082

0,004579 moles

 

3. Determinar en el problema anterior el tanto por ciento de ioduro de hidrógeno disociado y la presión de la mezcla gaseosa resultante. ¿Cambia la presión al disociarse el HI? Presión de la mezcla gaseosa = 2,465 atm = PHI + PH2 + PI2  % disociación : HI 1/2 H2 + 1/2 I2  ( n = 0) C(1- )

(1 / 2C )

(1 / 2C )

Kc

1/2C

1/2C 1/2

1/2

(1 C 

Kp = Kc

1C   

) 

) 

2C  (1 (1

0,1297 

20,59% 

4. Un matraz de un litro de capacidad que contiene 15,23 g. de iodo sólido se llena con ioduro de hidrógeno a 25 °C y 743 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 450 °C. Calcular la composición de la mezcla gaseosa en equilibrio. La constante Kc para el proceso H 2 + I2 == 2HI a 450 °C es igual a 50,9. Considerar nulo el volumen de iodo sólido. 25,23gr  .I  2  PV

1mol 253,82gr  .I  2 

743mm

nRT

0

X

I  2 

0,06 0,06 x

comoV 1lto

62,4

2HI 0,04 0,04 2x

Kc

1lto

mm  lto

nHI H2

0,06molesI 2 

HI2 

H2 I2 

K

mol

(0,04 2x)2  v2 x 0 ,06 x   v

4c

(0,04)2  0,16X Kc

50,9

ordenando X

0,06X 46,9X2 

3,124X

2 46,9

0,0005moles

nI 2

0,0605moles

nHI

0,0390moles

4X 2 

X 2 

3,124 3,26

nH 2

0,04molesHI

298 K

0,0016 X  1 

0 0,0005

5. En un recipiente de capacidad igual a 1,876 litros se colocan 20 g de iodo y se llena cono hidrógeno a 20 °C y 767 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 400 °C. Calcular la cantidad de ioduro de hidrógeno que se forma. Para el proceso HI==1/2H2 + 1/2I2, la constante Kc es igual a 0,1297 a 400 °C.

 

V

1,876ltos

20gr  .I  2 

PV nH 2

1mol

0,0787I  2 

253,82gr  .I  2 

nH 2RT

767mmHg

PV   RT 

62,4

1,876ltos

mmHg K

lto mol

0,0787moles

H2

293 K

HI 1/2 H2 + 1/2 I2  2HI H2  + Kc = 0,01682 moles iniciales : " en equilibrio : Kc

(0,0787

0,0182

0 2x )2  x 

(2x  )2  0,0625

despejando X

Kc = 0,1297 I2 

0,0787 0,0787-x

0,0787 0,0787-x

; sacando..raíces.. ... .y  . 0,125moles.

nHI

6.  A 350 °C el ioduro de hidrógeno está es tá disociado en un 19,18 %. Hallar la constante de equilibrio a esta temperatura para las reacciones HI == 1/2 H2 +1/2 I2 ==2HI. ¿Cómo varía el grado de disociación del HI al modificar la presión? HI C

1/2 H2 

C(1- )

+ 0

1/2

I2  0

1/2C

1/2C

(1 / 2C )1 / 2  (1 / 2C )1 / 2 

de donde

Kc

Kc =

0,1918

(1 (1 C 

1 / 2C (1 (1 C 

)

)

011865

2(1 0,1918)

Para la otra reacción:

H2  + 0

I2 

2HI 0

C C Kc Kc

 

C

 

2C(1- )

)2 4c2 (1 4(1 0,1918)2 

71,023 0,19182  El grado de disolución no varía al modificar la presión.

7. Un matraz de un litro de capacidad contiene 6,28 milimoles de N2O4. Al calentar a 25 °C la presión gaseosa es de 0,2118 atm. Calcular las constantes Kc y Kp para la reacción N2O4 === 2NO2 de disolución del tetróxido de nitrógeno a dicha temperatura.

 

N 2O  4 

2NO  2

C

0

(1 C 

)

4c2 2

Kc

(1 (1 C 

2

4c 1

)

2C

cálculo

)nRT

(1

PV

0,2118atm

PV

1

nRT luego :

10 3  moles

6,28 4c

Kc

2

 

46,28

0,082

0,00585 moles / lto

Kp

Kc( RT ) n 

lto

K

1

0,00585 (0,0082

atm

mol

10 3  moles / lto

1

Kc

1lto 298 K 0,382 

0,38

298)  ,143atm 

8. A 50 °C y presión de 1 atm. la densidad de vapor del N 2O4  es 2,202 veces mayor que la del aire a las mismas condiciones. Hallar la constante Kp para la disociación del N2O4 a dicha temperatura.  N 2O4 

2,202   aire 2,202 aire  

Cálculo de la densidad del aire

aire =

1atm 0,082

28,96gr / mol

atm

lto

K

 N 2O4 

2

1

2

1

1

4 Kp

1,0934 2,4076 gr/lto.

2 NO2

1

1

2

    2

323 K

mol 1,0934gr / lto

aire

N2O4 = 2,202 =

PM    RT

PV

(1

)nRT

PM

(1

)  RT

nt

1 1 1

1atm 92 gr / mo atm lto   2,4076 gr / lto 0,08 K mol 0,4427 l

323 K

4(0,4427 )2  1 (0,4427 )2 

Kp

0,977

9. A 35 °C la constante Kp para la disociación del N 2O4 es igual a 0,32 atm,. Calcular las temperaturas a las cuales el N2O4 está disociado a esta temperatura en un 25 % y en un 50%.

 

2NO  2

N 2O  4 C

nT  

O

2

1 1

1 2

Pt

1

  Pt

1 2

4 0,32

Kp

(1

)2

4 2Pt

1 Pt

) 

2

0,32 (1

0,25

Si

2

4

2

1 1

Pt

Pt

Pt

1,2atm

10.  Hallar el volumen de un recipiente que el contener 1g. de N2O4, la presión ejercida a 45 °C es de 2 atm. Las constantes Kc y Kp para la disociación del N2O4 a esta temperatura son, respectivamente, 0,02577 noles/litro y 0,672 atm. 1molN 2O  4  92gr  .N O   

1,98N 2O  4 

molesN 2O  10 2  4

1,086

2 4

N 2O  4 

2NO  2 

1 

0 

1 

2 

1

2

x   

1 

Pp

1 

1

2

Pt

1 

1  4  (1 Kp ) 2(1 1 despejando : 4

8

2

 

2 

2

0,672

1

0,278 7,84

V

nRT P

2 2 

2

0,278

1,086

1,278

8

1 

; 

# molesN 2O  4  PpN 2O  4

2 

)

0,672

0,672 8,672

V

  Pt

10 2(1   2

0,278)

7,84

10 3 

1,129atm

moles  10 3 

0,082

atm K

lto

318 K

mol

1125atm

0,181ltos.

11.  Un recipiente de 10 litros contiene en equilibrio a 200 °C 4,24 g. de PCl5, 2,88 g. de PCl3  y 5,46 g. de Cl2.

 

Hallar las constantes Kc y Kp del PCl5  a esta temperatura. PCl3 

PCl5 

para

la disociación

Cl2 

PCl3  Cl2 

Kc

PCl5 

10 5,46gr71

2,88gr  ./ 137 137,5 ,5

gr / mol

Kc

4,29gr208,5

gr / mol

10 2  7,69

2,09

Kc

2,03 ) Kc(RT 

Kp

10 2 

10 2  10 0, 0,00 0072 72(0 (0,0 ,082 82

1ltos

10ltos

0,0072moles / lto

47 473) 3)

3,072atm

12.  Un recipiente de 1,891 litros contiene 0,0300 moles de PCl3 0,0300 moles de Cl2 y 0,600 moles de PCl5 en equilibrio a 200 °C. Determinar: a), la constante Kc para la disociación del PCl5 a esta temperatura; b), la presión de la mezcla gaseosa; c), la composición de la mezcla gaseosa si a temperatura invariable el volumen se reduce a la mitad, y d), la presión de la mezcla en estas nuevas condiciones. PCl5  a)  Kc

PCl3 + Cl2 

(0,03/1,891)(0,03/1,891) (0,06 /1,891) 0,12moles V

2,461atm

V

1,891 1,8 91 / 2

  Kc

(0,03 (0,06

X

0,0675x 0,0675

nPCl5 

473 K

) x 

)0,5455 )0,5455 x 

ordenando :

0,00045 0,05223

2 0,06 0,00748

nPCl3  0,05

0,00 0,00748 748

nCl2 

0,03

0,00748

  d)  P 

  nRT 

V

lto

0,94 0, 9455 55 ltos

)(0,03 )(0,03 x 

despejando y 2  x 

atm

K mol 1,891ltos

P

c) 

0,082

nRT

b)  P

0,00793

0

0,00748 0,06748moles 0,0225 0,02252 2moles nT

0,1852moles

0,2252moles

0,11252 0,082 473 0,9455

4,61576atm

13.  A 250 °C y presión de 1,261 atm, la densidad de vapor del PCl5 con respecto al hidrógeno es igual a 58,5. Hallar la constante Kp para la disociación del PCl5 a esta temperatura.

 

X

PCl5  1 11

PCl3  + 0 0

1

1

1

Pp

1+

Pt

1

1

(1

cálculo

PM   RT 

H  "

P  H2

1,261 2

1

1,261atm 0,082

atm K

2,016gr / mol lto mol

523 K

0,0592gr / lto

PCl5 = 58,5 de la ecuación : = 76,58 %

;

2

) 1,261

P

Pt

1

(1,261)2 

)2

(1

1

1 Pt

1

2

Kp

nT

Cl2 

H2 = 3,467 gr/lto PM = (1+ )

RT

= 0,7658

Kp= (0,7658)2 / (1-0,7658)2 

luego:

1,261 = 1,788

atm. 14.  Hallar la densidad de condiciones disociación

presión a la cual el PCl5 a 200 °C tiene un vapor relativa al aire en las mismas igual a 5,00. La constante Kp para la del PCl5 a 200 °C es 0,3075 atm.

PCl5 = 5 PM

aire

RT

1atm

aire 

0,082 aire 

mol l  28,96gr / mo

lto

atm

K

473 K   

mol

0,7466gr / lto

PCl5 = 3,733 gr/lto

Pp

1

PCl5 

PCl3 

1 

0 

Pt

1 

1 

Pt

Cl2 

0 

1 

2

Kp

  2

Pt

Cálculo de

:

1

0,3075

dondePt

PM = (1+ )

(1 0,3075

RT

)  (1)

2 2

 

1

1atm 208,26 gr / mol atm lto   3,733 gr / lto 0,082 473 K K mol 0,438

;

43,8%

en(1)

1,29atm

Pt

15.  Hallar el grado de disociación de 0,01 moles de PCl 5  contenidos en un recipiente de 1 litro l itro de capacidad a 250 °C. Para la disociación del PCl5 a esta temperatura, Kp es igual a 1,79 atm.

Kc  Kc Kc

c2

PCl5  C C(1- )

PCl3  + Cl2  O C   C

O

Kp

Kc(RT  ) n 

2

c(1

)

c  2 

1  1,79(0,082

2 

0,01

1

523)  

) n  kp(RT 

óKc

0,04173

1 

despejando :

0,01 2 

10 2 

4,173

0,04173

0

10 2  0058

4,173 2 0,01655

10 2  0,832

83,2%

2

2

10  

16.  Al calentar el pentacloruro de antimonio se disocia en tricloruro de antimonio y cloro. A 182 °C y presión de 1 atm. Se disocia en un 29,2 %. Calcular las constantes Kp y Kc para la disociación del SbCl5 a esta temperatura y hallar la presión a la cual se disociaría en un 60%. SbCl5 

SbCl3  +

1 11

X

0

1 1

Pp

1

Cuando

Cl2  0

1 Pt

1

1

Pt

= 29,2 % 2

Kp

Pt

1

2

Kc

) 1  Kp(RT 

Kc

,00249

(0,252)2  1 0,0932

0,0932

(0,082 (0,082

nT 

455) 455) 1 

1

Pt

 

Presión cuando 0,0932

Kp

=60 % 0,0932

(0,6)2Pt 

Pt 

1 (0,6)2 

0,64 

0,36 

0,1656atm. 

17.  La densidad de vapor con respecto al aire del pentacloruro de antimonio a 248 °C y 2 atm. es 6,50. Calcular la constante Kp para la disociación del SbCl 5 a esta tremperatura. SbCl5 = 6,5

2atm

PM

aire

RT

SbCl5 

aire

0,082

Pp

atm

lto

K

mol

1355gr / lto

521 K

8,812gr / lto

SbCl5  1 1X

28,96gr / mol

SbCl3  0

+

Cl2  0

1 1 1

1  

1

2

2

1

2

1 2

Kp 

Pt  2

1

1

calculamos

por PV=(1+ )nRT

(0,588) 2  2  Kp 

(0,588)2 

1

1,060 

18.  Una mezcla de nitrógeno e hidrógeno en la relación volumétrica y molar de 1 a 3 se calienta a 400 °C y se comprime a 50 atm. En la mezcla gaseosa en equilibrio que se obtiene, en presencia de un catalizador adecuado, existe un 15,11 % de NH3. Calcular la constante Kp para el proceso: No + 3H2  === 2NH3  a 400 °C 1 3 2 84,89% 15,11 % N2 = 21,22 H2 = 63,66 NH3= 15,11 Calculamos P  PN 2 P  PH 2 P  PNH 3 Kp

% % % las presiones parciales 0,2122 1 0,6366 1 0,1511 1 2 PPNH 3

P  PN 2

P  PH 2

50atm

10,61atm

50atm

31,83atm

50atm

Pt= 50 atm

7,555atm (7,555)2 

10,61

(31,83)3 

2 

0,000166atm

 

19.  La constante Kp para la reacción N2 + 3H2 === 2NH3 a 450 °C es igual a 0,0000519 atm-2. Calcular el tanto por ciento en volumen de NH3 que existirá en la mezcla gaseosa en equilibrio obtenida al someter una mezcla que contiene en volumen un 25 % de N2 y un 75% de H2 a 450 °C y 100 atm. en presencia de un catalizador. 2

Kp=0,0000159atm-2 =

P  NH 3

1

x

4 3(1

P  H2

P N  2

P H3 2 

100,0

x   

P  N2

  3  P NH

100 ) x 

100

4

2(100)2  x 

0,0000519

Kp

1

x

100(3 / 4)3(1

4 16x (1

x

)2 

2   3,7434x 

3,7434

2 42x 

)3(100)3  x 

23,4868x

x 

23,4868 23,486 8

551,6 551,629 29

56,0 56,02 2

7,4868

(1

3,7434

x  1 

6,11

x  2 

0,1636

  9

)41002 x  0

20.  En presencia de un catalizador, el alcohol isopropílico se transforma en gaseosa, en acetona e hidrógeno según la reacción CH3CHOHCH3 === CH3COCH3 + H2. Calcular los gramos de acetona que se forman al calentar a 227 °C. 6 gramos de alcohol isopropílico contenidos en un recipiente de 5 litros de capacidad en presencia de un catalizador. Kp para este proceso a 227 °C es igual a 1,42 atm. CH3CHOHCH3  c c(1- )

CH3 COCH3  + H2  O c  

O c

cálculo de C: 6gr

1mol

alcohol

5ltos

60gr  .alcohol

Kc= Kp(RT)- n  = 1,42 2

Kc 

c

c(1

2 

0,02 2  ) 

1 

1lto

0,02moles

(0,082 500)-1 =0,03463 0,03463 

0,02 2 + 0,03463 - 0,03463 = 0 de donde = = 0,7093 ó 70,93% Luego c = 0,02 0,7093 = 1,4186 Macetona = 58gr/mol masa = 1,4186 10-2 

10-2mol.

58 = 4,14gr.de acetona

21.  El proceso Deacon para la obtención del cloro viene expresada por la ecuación 4CHl(g) + O2(g) == 2H2O(g) + 2Cl2(g). Calcular la constante de equilibrio Kp para este proceso a

 

390 °C si al mezclar 0,08 moles de cloruro de hidrógeno y 0,1 moles de oxígeno a esta temperatura se forman a la presión total de 1 atm. 0,032 moles de cloro. Hallar el volumen del recipiente que contiene esta mezcla. 4HCl + 0,08-0,0664 0,0136

O2  2H2O + 2Cl2  0,1-0,0166 0,032 0,032 0,0834 0,032 0,032

Presiones Parciales: P  PHCk P  PO2

0,0136

Kp

0,5104

1

0,1634

P  PH2O

0,088323

1

0,1634 0,0834

0,0332

P  PCl2

0,20318

1

0,1634

(0,20318)4  4

(0,08323)   ,5104

69,58atm 1 

Volumen del recipiente V=nRT/P = 0,1634 0,082 663/0,99 = 8,88 ltos. 22.  La constante de equilibrio a 100 °C para la formación del acetato de etilo a partir del ácido acético y de alcohol etílico es igual a 4,0. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles de alcohol con 5 moles del ácido. CH3COOH #moles 5 5-x Ke

5

+

C2H5OH

CH3COOC2H5 + H2O 0 0 x

2 2-x

x /v

x /v

x /v

2

x /v

x

2 x 

4 (5

)(2 )(2 x 

) x 

2

x 

4

10 donde :

2 x 

7x

2   4x 

28x

40

2  x 

2   3x 

28x

40

0

x x

28

7,84

102  4,8 102  6

28

17,43

x  1 

1,76moles.acetato(correcto )

6

x  2 

22,71

23.  Se hacen reaccionar 25 gr. de ácido acético con 75 gr. de alcohol etílico a 100 °C. La constante de equilibrio para la formación del acetato de etilo es igual a 4,0. Calcular la fracción del ácido acético que se esterifica. Pesos moleculares = CH3COOH + 25/60-x

CH3COOH = 60 gr/mol C2H5OH = 46 gr/mol C2H5OH CH3-C-O-C2H5  + H20 75/46-x x x

 

Ke 2

x  2 3x 

x

2 x 

(0,416

2 x 

)(1,63 x 

8,184

0,678

2   x 

2,046

4

2   4x 

2,712 8,184x 8,184x

) x 

2,712

0

5,868 6

x  1 

0,386

x  2 

2,342

Re spuesta

fracción de ácido que se esterifica =25/60

100% 0,386 x = 92,8 %

x

24.  Calcular la cantidad de agua que debe añadirse a 100 gr. de acetato de etilo para que a 100 °C se descompongan 40 gr. de éster. Kx (igual a Kn) para la formación del acetato de etilo a 100 °C es 4,0. CH3-C-O-C2H5  + 100gr. 100 40 88 Kx

H2O

40

40

18

88

88

88 0,4545 0,4545

0,25(descmposic ión)

m H 2O 

0,6815(

mH 2O

0,4545 1,667 1,6 67

mH 2O   

0,4545)

18

0,4545)

 

18

18

0,4545)(

0,2066

0,25

C2H5OH

40

(1,136

mH 2O

+

m H 2O

88 Kn

CH3COOH

1,2125 18

30,008grH 2O

25.  A 188,2 °C la presión de disociación del Ag2O es de 717 mm. Calcular la cantidad de óxido de plata que podrá descomponerse al calentarlo a dicha temperatura en un recipiente de 375 cc de capacidad, en el que se ha eliminado. 2Ag2O(g)

2Ag(g)

+

O2(g)

Pdisociación = 717 mm. (Po2) PAg2O = 1434 mm. PV

m

m

m  RT M    PVM

1434mm

RT

0,375ltos

62,4

mm 

lt lto o 

K

mol

23 232 2gr / mol 461,2 K   

4,33gr  .Ag2O

masa que podrá descomponerse. 26.  La constante Kp para el proceso C(s) + S2(g) == CS2(g) a 1000 °C es igual a 5,60. Calcular la composición volumétrica de la mezcla gaseosa que se obtiene al pasar vapor de azufre a través de carbón calentado a 1000 °C.

 

C(s)

Kc

S2(g) 1 1-x

+

x /v

x

1

1

x/v

0 x

5,6

Kp

x

5,6 5,6x

x

5,6

x

0,8484

6,6

luego:

CS2(g)

S2(g) = 1lto (100%) 84,84%

V  CS  2 V  S  2

comp..volumétric a

15,15%

27.  La constante Kp para la formación del gas de gasógeno C(S)  + CO2(g)  === 2CO(g)  a 727 °C es igual a 1,65 atm. Calcular la composición del gas que sale de un gasógeno al hacer pasar a la presión de 1 atm. a través de carbón al rojo calentado a esta temperatura: a), dióxido de carbono; y b), aire (21% O2  y 79% N2  en volumen). Suponer en este caso que el oxígeno se transforma primeramente en dióxido de carbono. C(S) 1

a) 1-

1   1

2

1atm

1,65atm

0,54

1

0,54

)2 1

1 0,54 1 0,54

b) 

C(S) + CO2(g) 

2CO(g) 

4 Kp

1,65

2

2 1

1+

  1

1 1

0,54

nt

2

1

donde

;70,12%

0,21-

1

2

;29,87%

0,7012

0,21

2

4 1

0,2987

0,21

1atm

1

(1

X  CO CO

Pp

1

2

1

1

nt

1+

 

1

4

X

2CO(g)  0

2

1

Pp

X  CO 2

2

 

1

X

Kp

CO2(g) 0

+

  1

2

)2

(1 0,21 1

donde

0,157

X  CO 2

0,21

X  CO

27,2%

0,157

0,0545

 

 

28.  La constante de equilibrio Kp a 100 °C para la reacción FeO(S) + CO(g) == Fe(S) + CO2(g) es igual a 0,403. A través de óxido ferroso calentado a 1000 °C se hace pasar lentamente una mezcla gaseosa que contiene en volumen un 20% de CO y un 80% de N2. Calcular: a), la composición de la mezcla gaseosa saliente, y b), el volumen de aquella mezcla, medido en C.N., que se necesita para reducir 10 gr. de FeO. FeO(S)

Kc

Kp

0,403 x x

+

CO(g) Fe(S) 0,2 0,2-x x

0,2 0,0806 0,0806 1,403

x

0,403x 0,057448

+

CO2(g) 0 x

 

EQUILIBRIO IONICO 1. Hallar el pH de las siguientes disoluciones: a) HCl 0,01 N, b) H2SO4  0,001 Molar; c) NaOH 0,01 Molar, y d) Ca(OH)2  0,01 Molar. a) 

HCl = 0,01 M HCl 10-2  0

(ácido fuerte) H+ + Cl-  0 0 PH = log 1/10-2  10-2 10-2  PH = 2

b) 

H2SO4 = 0,001 M (ácido fuerte) H2SO4  2H+ + SO4  ph=log1/(2 10-3) 10-3  0 0 -3 0 2x10   10-2 pH=2,7

c) 

NaOH=0,01 M (base fuerte) NaOH Na+ + OH- Poh=log1/10-2=2 10-2  0 0 0 10-2  10-2 ph=14-Poh=14-2=12

d)

Ca(OH)2 = 0,01 M Ca(OH)2  10-2  0

Ca+2 + 2OH- pOH=log1/2x10-2=1,7 0 0 0 2x10-2 pH=14-1,7=12,3

2. Hallar la concentración de los disoluciones cuyos pH son: a)3,25; 8,84 ; e)11,73.

iones H3O+  en las b)4,62 ; c)6,30; d)

a) PH = 3,25 ; |H3O+|= 10-pH = 10-3,25  |H3O+|= 5,62x10-4 M b) PH = 4,62 ; |H3O+|= 10-4,62 = 2,39x10-5 M c) PH = 6,3 ; |H3O+|= 10-6,3 = 5,01x10-7 M d) PH = 8,84 ; |H3O+|= 10-8,84 = 1,44x10-9 M e) PH = 11,73 ; |H3O+| = 10-11,73 = 1,86x10-12 M 3. En disolución 0,01 molar el ácido acético está ionizado en un 4,11%. Calcular la constante de ionización del ácido acético. CH3COOH + H2O Ka 

CH3COO 

CH3COO- + H3O+ 

H3O

CH3COOH

CH3COOH + H2O 0,01 0,01(1-0,0411)

CH3COO-  + H3O+  0 0 0,01x0,0411 0,01x0,0411

c(1- ) Ka Ka

c

(0,0411)2  0,0001 168 10 3  1 10 4  0,01(1 0,0411) 1,76 10 5 

9,58 10 3 

 

c

1,68 10 7  9,58 10 3 

 

-5. 4. La constante de ionización del ácido acético es 1,77x10 Determinar el grado de ionización y el pH de una disolución a) 1 molar, y b) 0,0001 molar.

1 M

CH 2COOH

a) 

CH 3COOH

 H 2O

 H 3O O

C

1,77 10 5 

C2 C (1 (1

10 5 

1,77

O

C

)

C (1 (1 Ka

CH 3COO

2

1,77 10 5  1,77 10

2

) 3,73

10

C

10

7,08

10 5 

2

5

4,19

10 3 

0,42%

b) 

CH3COOH

1,77 10 1 10 8 

5 

4 

1 10 M 2 

(1 10 4)2 

1  10 4(1 (1    2  1,77

1,77 10 5 

) 

10 5 

1,77 10 5  0 

3,13 10 10

7,08 10 9 

2 10 4  3,41 10 1  34% pH log 1/c  1/c  log 1/1 log 1/1 10 4  3,41 10 1  4,46

5. Un ácido acético 0,01 molar se va neutralizando con sosa cáustica. Hallar el pH de la disolución: a), cuando se ha neutralizado un 99% del ácido, y b), cuando se ha agregado un exceso de sosa de un 1%. La constante de ionización del ácido acético es 1,77x10-5. (Suponer que el volumen del líquido no cambia al agregar la disolución de sosa cáustica.). CH3COOH + NaOH

CH3COONa + H2O

a) 

Cuando se neutraliza un 99% del ácido: 10-2 M = 100% x = 99% x=9,9x10-3 M Ca 1 10 4  5 1,77 1,78 10 7  H3O Kab 10   3  9,9 10 Cb pH 6,74

b) 

Exceso

NaOH = 1x10-4  |H3O+|=10-14/1x10-4 

pH= 10.

6. El ácido fosfórico es un ácido triprótico (tribásico) que se ioniza escalonadamente en tres pasos, cuyas constantes de ionización respectivas son 7,52x10-3,6,22x10-8 y 4,8x10-13  Calcular las concentraciones de los iones H3O+  , H2PO4-  , HPO4-2, y PO4-3, en una disolución molar de ácido fosfórico. H3PO4 

H+ + H2PO4- 

 

H+ + HPO4-2  H+ + PO4-3 

H2PO4-  HPO4 

H H2PO4 7,52 10 3  H PO

K1

3

7,32

4

x2 

10 3 

;

H3PO4

H

H2PO4 

1

0

0

1 x

x

x

x2  7,52 10 3  7,52 10 3  0

1 x 

(Ecuación de 2° grado) Solución:

H PO4

4,8 10 13

K3

-2=|H+| x= 8,29x10

HPO4  2 PO   13  8,29 10   PO  4  4,8 10 6,22 10 8  PO

  4

3,6 10 19 M 

7. A 15°C litro de agua disuelve aproximadamente 1 litro de CO2  a la presión de 1 atm. Si la constante de equilibrio para el proceso CO2  +2 H2O == HCO3-  + H3O+  es 4,3x10-7  (constante de ionización primaria, Kl, para el ácido carbónico), calcular el pH de la disolución.  H 2CO3   H 2O  H 3O

4,3 10 7 

3

2

4,3 10 7  CO

3

2

?

nCO2

nRT

PV n

HCO3 

HCO3 

 H 2CO3  4,3 10 7   H O

 H CO 2

H 3O

PV

1atm llto

 RT

0,082 atmlto / K mol 288K

 H 3O  H 3O

2

0.042

4,3 10 7  4,2 10 2  1,3 10 4 

 pH

1,759 10 8  log1/1,3 10 4 

3,87

8. La constante de ionización del ácido benzoico, C 6H5COOH, es -5 6,3x10 . Determinar el grado de hidrólisis del benzoato sódico en una disolución que contiene 5 g por litro y calcular el pH de la disolución.

 

COONa   1 mol 5 g C 6 H 5COONa

C 6 H 5COONa

0,0347 moles.

144 g C 6 H 5COONa

lto C  6H  5COONa

C  6H  5COO

Na

H 2O C  6H  5COOH Kh

 

C  6H  5COOH OH C H COO 6

OH

C  H  6H  5COOH OH 3O C H COO H O

5

6

10

Kw

5

3

14 

10

 

1,587 10

K  h

Ka 6,3 6, 3  10 5  c2 2  0,0347 2 

K  h 

c(1

0,0347 2 

) 1,587

1 10 10

1,587

10 10

1,587

10

1,587 10 10

10 

10 20

2,519

0

2,2

10

11

0,06944 6,7 6, 7  10 5  OH

10 5 

0,0347 6,7

c

6 OH P  H P 

10  

2,32 5,63 8,4

9. Las constantes de ionización del ácido acético, del ácido fórmico y del amoniaco son: 1,77x10-5, 1,78x10-4 y 1,75x105. Hallar el grado de hidrólisis y el pH de una disolución de: a) acetato amónico; b) formiato amónico.

a) 

CH 3COONH 4 

)CH 3COO

 NH 4 

 H 2O CH 3COOH

OH 2

CH 3COOH OH H   CH 3COO H

Kh

 x2 

 x

Kw KaC

Kw Ka

Kw Ka

; x

Kb

1 10 4  5

5

1,77 10   1,75 10    H 3O

Kw Ka   Kb

cx   desprec.. 1  x

10

14

Kw Ka

5,68 10 3  1,78 10 4 

1,75 10 5 

Kb

; 0,568% 7 

1 10  pH

7

 

1 10  b) 

 x 

14

 

3 

1,79 10

1,78 10 141,75 10 5 

10 141,78 1,78    10 4 

Ka

Kw

H  3O

3,18

10 5 

1,75

Kb

H  3O

; 0,179%

10 7   pH

6,5

10.  Calcular el pH de la disolución que se obtiene al diluir a 100cc. una mezcla formada por 50 cc de ácido acético 0,1 molar y a) 20 cc de sosa caústica 0,1 molar; b) 30 cc de sosa caústica 0,1 molar. La constante de ionización del ácido acético es 1,77x10-5. 50cc a)  . 

20cc

0,1M   

CH  3COOHH

0,1M mezcla

NaOH H    2O 

30cc

0,1 molesAc

50 cc

1000 cc

0,1 molesNa 1000 cc  H 3O

b) 

20 cc

5 10 3  moles CH COOH   3  

3

2 10  molesNaOH

3 5 3 10   10     1,77 2 10 3 

2,65 10 5 

3 10 3 molesNaOH  

5  10 3  molesCH 3COOH  molesCH  

H  3O  pH

1,77 log

10

2  10 3 

5 

3  10

1 1,18  1,18   10

3 

1,18

10 5 

4,93

5 

11.  A 25°C 600cc de agua pura disuelven 0,01gr. de fluoruro fluoru ro cálcico. Hallar a esta temperatura el producto de solubilidad del fluoruro cálcico. 12.  A temperatura ambiente, una disolución saturada de cloruro de plomo contiene 0,9 gr. de la sal en 200cc. Calcular el producto de solubilidad del cloruro de plomo. 0,9gr x

200cc 1000cc

4,5gr  .PbCl2  Kps

1,7

1mol 278grPbCl2 

Pb 2 Cl Cl   

10 5 

2 

1,62

1,61

10 2 M   

10 2(3,23

10 2)2 

 

13.  A 25°C 1 litro de agua disuelven 0,443 0,4 43 mg. de hidróxido ferroso, Fe(OH)2. Hallar el producto de solubilidad del hidróxido ferroso. 0,443mgr.= 0,443x10-3gr 0,433

10 3gr   

Kps

Fe

1mol

4,92

90gr  .

OH

2

10 6(9,8 (9,8    10 6)2 

4,92

10 6 moles moles   

4,77

10 6 

14.  A 25°C 1 litro de agua destilada disuelve 12,3 mg de carbonato cálcico. Los iones CO3= se hidrolizan en bastante extensión, puesto que la constante de ionización secundaria K2 del ácido carbónico (del ión HCO3-) es 5,6x10-  11. Calcular: a) la concentración de los iones Ca ++; b) el grado de hidrólisis de los iones CO3=; c) la concentración de estos iones CO=3 y d) el producto de solubilidad del carbonato cálcico.

a) 

0,0123grCaCO  3  lto 

1molCaCO  3 

1,23

M 10 4 

1,785

10 4 

100 10 0gr  .CaCO  3 

CaCO  3

Ca

CO  3 

H 2O

b)

HCO  3

Kn

Kw K2

5,6 c2 c(1

1,23

14

10

Kn Kn

OH

10 11

4

1,785 10

2

)

10 4  2  1,785

10 4 

0

0,68 68%

c)

|CO3 |= c(1- ) = 1,23x10-4 (1-0,68) = 3,9x10-5M

d)

Kps = |Ca+2||CO3 |= 1,23x10-4x3,9x10-5  = 4,8x10-9 

15.  El producto de solubilidad del cromato de plata, Ag 2CrO4  -12 a 25°C es 1,2x10 . Hallar su solubilidad en moles por litro.

 

2Ag

Ag  2CrO  4 

3iones :

10

1,2

  Kps  3 Kps

S

CrO  4 

4

4

moles/ lto moles 10 5 

6,69

S

1/3

12

16.  El producto de solubilidad del perclorato potásico, KClO4 es 1,07x10-2. Hallar el volumen de disolución que contiene disuelto 1000gr. de KClO4 . KClO  4 

S

10 2 

1,07

Kps

1,034

K

10

ClO  4 

1gr  .

6,98

ClO  4 

10 1  moles/ lto moles

1lto 1,034

K

1mol

1  moles  moles  

10 2ltos  ltos 

138,5gr

17.  A temperatura ambiente, el producto de solubilidad del ferrocianuro de plata, Ag4Fe(CN)6 es 1,5x10-41. Calcular los gramos de este compuesto que se disuelven en 500cc de agua pura. Ag  Fe(CN )6  4  S

4 

4Fe(CN )6  4  Fe(CN )6  Fe(CN )6   

Kps

2,25

5

256 10 9 

moles

500cc

256

9 moles

Kps

;1,12

Fe(CN )

Ag

4  Fe(CN )6   

Ag

  S 

4Ag

10

lto

644 64 4gr    1mol

7,21

7 . 10 gr 

18.  La solubilidad del ioduro de plomo en agua pura a 25°C es igual a 0,688 gr/litro. Calcular su solubilidad en una disolución 0,1 molar de ioduro potásico. PbI  2  S

Kps

Pb 2 

2I

2

  2  Pb 2 I 

10 2 

2

I

1,33

10 8 

1,33  1,33   10 8  C

Pb

moles

1,33 6,13

I

0,1M

6  10 moles

10 4gr

461gr 1mol

PbI  2

 

lto

19.  El producto de solubilidad del cloruro de plomo es 1,7x10-5.Calcular los gramos de cloruro sódico que deben

 

añadirse a 100cc de una disolución 0,01 molar de acetato de plomo para iniciar la precipitación del cloruro de plomo. Kps S

1,7  10 5 

1,619  10 2molesPbCl 1,619  molesPbCl   

4

lto

2

3

3

4 

0,01moles

1

100 10 0cc

10 3  molesPb(CH COO  molesPb )  2

1000cc

4,2

3 

molesNaCl    10 3 molesNaCl

58,5gr  .NaCl 1mol

 

0,246gr  .NaCl

ELECTROQUIMICA 1. Se electroliza 150gr. de una disolución de sulfato potásico al 10% durante 6 horas con co n una intensidad de 8 amp. Calcular la cantidad de agua descompuesta y la concentración de la disolución al final de la electrólisis. q

i

t

8amp

6hr  .

3600seg 1hr  .

17800coulombios

El H2O se descompone: 2e 2OH H  2H  2  2O 1 O 2e H  O O 2 3H  3 2 2 2 Peso equivalente del H2O =

PM   

18

2

2

96500coulombios 172800coulombios X

172800 96500

9

9gr  .

9 grH2O x

16H  .gr  .H  2O

concentración inicial: 10% (15gr.K2SO4/150gr.disol) concentración final: 15gr.K2So4/(150-16,4)x100=11,2% 2. Al electrolizar una disolución de sulfato crómico en ácido +++ se sulfúrico con electrodos de plomo, el ión crómico, Cr oxida ácida crómico, H2CrO4. Calcular la cantidad de ácido crómico que se forma en el paso de 1 ampere-hora si el rendimiento de corriente.

 

q  r   

i

t

q p 

1ampere.hora

Cr 3 

4H  2O

i

q p 

3600seg

t

0,73

1hora

2628coulombios

H  6H 3e 2CrO  4  PM  118   39,33gr  .H  2CrO  4 

 peso.equiv  .

3  3  96500coulombios 2628coulombios

39,33grH 2Cr CrO  O  4    x  x

1,071grH 2Cr CrO  O  4 

1,071grH  2CrO  4 

5600coulombios

q  r

n

0,2077gr  .CrO  3  1000gr  .CrO  3 

x

3600

x

1000

3966068coulombios

0,9077 q

1,4

107joules joules    1Kw / 3,66

v

q

w

3,5volts

3966068coulombios

W

v

1,4

106joules joules   

3,85Kw

107joules

1Kw 3,6

3,85Kw

107joules

107joules

tran tr ansf sfor orma ma ndo nd o : 1,4 w

1,4

hr

106joules

hr

3. Una disolución alcalina de manganato potásico, K 2MnO4, obtenido al calentar dióxido de manganeso con potasa caústica en presencia del aire, se oxida anódicamente con una densidda de corriente de 9 amp/dm2. Si el rendimiento de corriente es del 70%, calcular la cantidad de permanganato potásico, KMnO4 que se obtendrá en 10 horas en una cuba cuyos ánodos tienen una superficie útil total de 4000 cm2. Cálculo de q: 9am dm2  q  r q p

1dm2  4000cm2  3,6 102amp 2 1000cm   3600seg 10hr  . 1,296 107coulombios 360amp 1hr   0,7 coulombios  i t n 1,296 107coulombios 9,072

106coulombios. MnO  4 

MnO  4 

1e

Peso equivalente KMnO4 =

PM    1 

158gr  .KMnO  4 

 

96500coulombios 9,072

158gr  .KMnO  4 

106  104gr  .KMnO 4 

x

1,485

x

14,85Kg  .KMnO  4 

4. Al electrolizar una disolución de carbonato potásico con un ánodo de farromanganeso se forma permanganato potásico. Calcular: a), la cantidad de KMnO4 que se obtienen durante 5 horas con un ánodo de 24cm2 de superficie útil si se 2 y el trabaja con una densidad de corriente de 10 amp/dm rendimiento de corriente es del 32%; b) el voltaje aplicado a la cuba si el consumo de energía es de 24,1 Kw.h por Kg. de KMnO4. a)

4H  2O

Mno 

MnO  4 

8  

7e

Peso.equivalente : PM

158

  7 Cálculo.q : KMnO  4

1dm2 

10amp dm2 

24cm2 

100cm2 

q  r

2,4amp

q p

i

t

5hr  .

2,4amp

3600seg 1hr

4,32

22,57gr  .KMnO  4 

13824coulombios

x

W

q

3,6

24,1Kw  .hr 8,6

106joules 1Kw  .hr

Kg  .KMnO  4 

107joules

v

105joules joules   

W

2,8 105 

q

4,32 104 

107joules

8,6

Kg  .KMnO  4 

3,23

x

2,8

13824coulomb.

96500coulombios 3,23gr  .KMnO  4 

x

104coulombios

104coulombios coulombios    0,32

4,32

n

x

v

22,57grKMnO  4 

7

  10 3Kg  .KMnO  4

W

6,48volts

5. Por electrólisis de una disolución de carbonato sódico con algo de acetato sódico y utilizando ánodos de plomo se forma y precipita albayalde, un carbonato básico de plomo de fórmula 2PbCo3. Pb(OH)2. Calcular: a), la cantidad de albayalde que se obtiene por hora en una cuba que funciona a 300 amp. con un rendimiento de corriente del 97%; y b), el voltaje aplicado es de 3,5 volts. a) 

CO  3 

2Pb  2H    2O 

)2  PbCO  3Pb(OH 

2H

4e 

 

q  r

3000amp

q  P

1,08

3600seg

1hr

1hr

107coulombios

0,97 0, 97

508 / 4

107coulombios

1,0476 107  127

1,0476

107coulombio

1,0476

96500coulombios

x

107coulombios

1,08

x

4

1,378

96500

10 gr

13,78Kg  .Albayade

b) Consumo de energía:  W

q  r

v

1,08

107coulombios

3,78

3,5volts 1Kw

107joules

3,6

10,5Kw  .hr

106joules

13,78Kg  .Albayalde

10,5Kw  .hr

1000Kg  .Albayalde

x

7,619

x

hr

102Kw

hr

6. Al electrolizar una disolución de sulfato amónico se forma en el ánodo amónico (NH4)2S2O8. El aplicado es persulfato de 6,0 volts y el rendimiento devoltaje corriente es del 82%. Calcular la producción de persulfato amónico por kilowatt.hora. S  2e 2SO  2O  8  4 q

W q r   

q  P

v

w

1Kw  .hr

v

6volts

6

3,6

105coulombios

106joules

0,82

4,92

96500coulombios

105coulombio

6

105coulombios 22 8gr / 2

105coulombios x 4,92 105coulombios 114gr  . 5 8 1,2gr  (NH  4)2S  2O  8  96500coulombios 4,92

x

7. La reducción del nitrobenceno en ácido sulfúrico concentrado en un cátodo de platino da lugar a fenilhidroxilamina, C6H5NHOH, que se transforma rápidamente en p-aminofenol, C6H4(OH)NH2((1,4). Calcular : a), la cantidad de p-aminofenol producido en tres horas en una cuba que funciona a 50 amp. con un rendimiento de corriente del 25%; y b), el consumo de energía por kilogramo de producto si el voltaje aplicado es de 4,0 volts. a)  C  6H  5NO  2 

C    6H  5NHOH 

C  )NH  6H  4(OH  2 

 

4e

4H

C  6H  5NO  2 

C  6H  5NHOH

H  2O

Cálculo..q : q  r

50amp

q  P

5,4

3hr

3600seg

105coulombios

5,4

1hr

105coulombios coulombios    0,25

105coulombios

1,35

FARADAY :

96500coulombios 105coulombios

1,35 b)  q    r 

PM / 4 x

5,4  105coulombios 

  38,12gr 

1000gr

x x

1,4

W

q

5,7

107coulombios 107coulombios

1,4

v

  107joules joules 

1Kw 3,6

4volts

hr

15,7Kw

hr

106joules

8. En un baño de niquelar se introduce como cátodo un objeto metálico cuya superficie total es de 80cm2. Si se opera a una densidad de corriente de 2,2 amp/dm2 y el rendimiento de corriente es del 94%, calcular: a), la cantidad de níquella depositado en una hora b), el tiempo que durar electrólisis para que yel recubrimiento de debe níquel tenga un espesor de 0,02mm. La densidad del níquel es de 8,9 gr/cc.

a)  Cálculo de q: 2,2amp 1dm2  dm2 

100cm2 

q  r

1,76amp

q  P

6336 63 36

80cm2 

1hr

0,94 ,94

1,76amp

3600se seg  g  .

6336coulombio 1hr  . 5955 59 55coulombios

96500coulombios 5955coulombios x

59 / 2gr x

1,82gr  .Na

b)  Espesor

0,02mm

1cm 10mm

2

 

10 3cm

 

10 3cm cm    80cm2 

volumen : 2

8,9gr / cc

densidad

0,16cm3  0,16cc

6336coulombios

1,424gr  .Na 1,82gr  . 1,424

x x

4957,4coulombios

q

i

t

4957,4coulombios 1,76amp

;t

t

2816,7seg  .

q /i

2816,7seg  .

1min.

1hora

60seg

60mi min n.

0,782horas.

9. En un baño cianuro de cobre y cinc2  se introduce como cátodo una lámina de hierro de 36cm2 de superficie total y se electroliza durante 50 minutos a una densidad de corriente de 0,3 amp/dm2  . Sobre la lámina se depositan 0,106 gr. de latón de un 71,3% de cobre. Calcular el rendimiento de la corriente. El cobre se encuentra en la disolución en forma cuprosa. Cálculo..q :   2 amp   1dm2 P 0,3 36cm 0,108amp i dm2  100cm2  t 50min q  ; q  i t n i t P r

0,106gr  .latón

100% 71,3%

x

96500coulombios

x

3000seg 0,7557gr  .Cu

0,03042

674gr  .Cu 0,07557gr  .Cu

x   

96500coulombios

65,38 / 2gr  .Zn  0,03042grZn

y

x+y= 113,957 + 89,8 = 203,76 coulombios 0,108  3000

q  r

;

n

203,76  324 

324coulombios , 

100

63% 

10.  Un acumulador de plomo Pb/H2SO4/PbO2 está constituido por láminas de plomo, recubiertas de plomo esponjoso activo las unidades al polo negativo, y por dióxido de plomo las unidas al polo positivo, introducidas en 500cc de ácido sulfúrico 8,2 normal. Al suministrar el acumulador 10 amperes-hora, calcular: a), la cantidad de PbO 2  transformado en PbSO4 en las placas positivas, y b), la concentración final del ácido sulfúrico.

 

Cálculo..q : q

2e

Eq

i

10amp

t

4  

3600seg

PbO  2 

104coulombios

2H  2O

Pb

239

PM

grPbO 2

3,6

119,5grPbO  2  2 119,5grPbO  2 

  2

96500coulombios

x 3,6 104coulombios x 44,58gr  .PbO  se . transforma . enPbSO  2 4 

b) concentración inicial=8,2N 8,2 8, 2eq gr  .H  2SO  4  8,2N lto.disol

8,2 8, 2eq

gr  .H  2SO  4 

500cc

4,1eq

gr  .H SO 2  4 

1000cc 4,1eq

49gr  .H  2SO  4 

gr  .H SO 2

4

44,58gr  .PbO  2  119,5gr  .PbO  2 

1eq

200,9gr  .H SO 2

gr  .H  2SO  4 

0,373 (eq   

4

gr  )

reacciona con 2eq-gr de H2SO4= 36,554 grH2SO4(0,373x98) 200,9grH SO 2

3,35

36,554

eq

2

grH  2SO  4 

1eq

164,346gr / H SO

4

1000cc

4

grH  2SO  4 

49grH  2SO  4 

6,708N

500cc 11.  La resistencia específica de una disolución 0,05 molar de cloruro potásico es 149,9 ohms.c. Hallar la conductividad equivalente del cloruro potásico a esta concentración. x

1 

1 

6,67

149,9ohm.cm

 p

10 3ohms.cm 1 

xVe cálculo .Ve :

0,05eq 1eq

103cc

grKCl

Ve

gr

6,67

10

3

1

2

Ve

2

104cc

104cm3 

1,334  1,334   102ohm 1cm2  12.  Un vaso de conductividad tienen dos electrodos de 1,64x10cm2 de superficie, separados por 12,8 cm. Al llenarlo con una disolución de cloruro sódico 0,1 molar ofrece una resistencia de 731,2 ohms. Calcular la

 

conductividad específica equivalente del cloruro sódico en disolución 0,1 normal. S  

1,64cm2  12,8cm 

N   

0,1

R 

73 1,2

Co nd uc ti vi da d  ..específica:  x

1 / p

R

 p 

Rs

 p

93,659 cm

x

P   

x / s 

731,2 1,64cm2  12,8cm

 

1,067

1 / 93,659 cm

10 2 

1

cm

1

Co nd uc ti vo da d  ..eq ui va le nte :  xVe

Volumen ..e qu iv a le nte : 

0,1eq 1eq

1000cc

gr gr

Ve

1,067

10 2 

106,7

1cm2

Ve 1

cm

1

104cc

104cc

13.  Un vaso de conductividad lleno con disolución 0,1 normal de KCl tiene una resistencia de 96,2 ohms, y lleno con disolución solución 0,02 normal de cloruro cálcico ofrece una resistencia de 536,4 ohms. Calcular las conductividades equivalente y molar del CaCl2 en disolución 0,02 normal. La conductividad específica del KCl 0,1 normal es 0,129 ohms-1cm-1. x

0,0129 

R

96,2 

1

cm

1

Cálculo volumen correspondiente: 0,1 0, 1eq 1eq

gr gr

103cc Ve

Ve

104cc

Cálculo de la conductividad equivalente:

 

1

0,0129

xVe

cm

1

1

cm2

129

104cc

(KCl)

Sabemos..que : x

1 / p  p   

 p

1 / x   

R

1  1

77,52 cm

;   / s 

  R / p  p 

1

0,0129

cm

  / s 

 p 

96,2

1,241cm 1 

77,52 cm ParaCaCl2 : 

536,4

 p

423,23 cm 1 

1,241cm 1 0,0023135

x

1

cm

1

 p 

El.Ve

luego :

104cc cc   

5

xVe

1,56 10 2 

Conductividad  ..molar : ..

105 

cm

1

xVe

0,02molesCaCl2  2 103cc

0,02eq grCaCl2  1molCaCl2  103cc gr 2eq 0,0023135

1

231,35

Vm

105cc

1

cm2

14.  Una disolución 0,01 normal de amoníaco tiene una resistencia específica de 9990 ohms. La conductividad equivalente límite del NH4 es 271,4 ohms-1cm2. Determinar el grado de ionización del amoníaco en disolución 0,01 molar. 8990 cm

P

o 

1

x

1

cm2

271,4

 p

1

10 4 

8990 cm cálculo ..Ve  : 

xVe

0,01eq

1,1123

103cc

gr

1eq

gr

Ve

105cc

x

1,1123

10 4 

11,123

1

1

cm

1

cm2

gra do..ionización: o 

11,123

o 

271,4 4,09  4,09   10 2 

1

cm

1

cm

1 1

4,09%

105cc

1

cm

1

 

15.  La resistencia específica del hidróxido sódico en disolución 0,001 normal, 0,01 normal y 0,1 normal es, respectivamente, 4081, 422 y 45,24 ohms.cm. La -  conductividad equivalente límite del NaOH es 248,1 ohms 1cm2. Hallar el grado de disociación aparente (relación de conductividades), del NaOH a dichas concentraciones. P

4081 cm

x

1 / p

1 / 4081 cm

0,000245

1

cm

1

volumen..equivalente :

0,001eq 1eq

103cc

gr  .

gr

Ve

10 4  106 

2,45

xVe

1

cm2

245 1

cm2

245 o 

106cc

Ve

248,1

0,987

1

cm2

98.7%

16.  Se disuelven 0,5 gr. de ferrocianuro potásico en un litro de agua, y la disolución tiene una resistencia específica de 1263 ohms.cm. La conductividad molar límite del K4Fe(CN)6 es 738 ohms-1cm2. Hallar el grado de disociación aparente del ferrocianuro potásico a esta concentración. Fe(CN  )6 K  4 

0,5gr    lto

Peso Molecular

1mol

0,0013586

368 36 8gr

368gr / mol

moles lto

Conductividad molar : xVm

103cc

0,0013586moles 1mol

Vm

736501,8cc

de dondeVm

1

0,007917 582,73

 

cm

1

736051,8cm3 

1

cm2

1

2

582,73 cm 1 o  cm2 738 0,789 78,9% ; 

17.  La conductividad específica de una disolución 0,05 normal de sulfato cúprico es 0,00295 ohms-1.cm-1. Las conductividades equivalentes de los iones Cu+++ y SO=4 son, respectivamente 54 y 79,8 ohms-1.cm2. Calcular el grado de disociación aparente del sulfato cúprico en esta disolución.

 

x

0,00295

N

0,05

1 

1

cm

Cálculo de la conductivi conductivi dad equivalente :

0,05eq 1eq

1000cc

gr

Ve

gr

104cc

2

Ve

0,00295 1cm 12  104cc 1cm2(CuSO )  4 

xVe

59

Grado disociación :

o  cm2

  2  79,8 1cm

SO  4  o

1

54

Cu

1

cm2

138,8

59 o 

1

cm2 1

cm2

138,8

0,4409

44,09%

18.  Las conductividades equivalentes límites del formiato potásico, ácido nítrico y nitrato potásico son, respectivamente, 128,1; 421,2 y 144,9 ohms-1.cm2. Calcular la conductividad equivalente límite del ácido fórmico.

1

cm2

128,1

o HCOOK o HNO  3

421,1

1

o KNO  3

144,9

1

o KNO  3 

K   

o HCOO

cm2

H

H    HCOO

HCOO

NO  3 HCOO

?

144,9 1cm 2   K 

HCOO

NO  3 

H

HCOOH

NO  3 

NO  3 

o HNO  3 

cm2

128,1

1

cm2

2    16,8 1cm

2    421,2 1cm

16,8 1 cm 2 

HCOO

404,4

HCOOH

404,4

1

cm2

1

cm2

19.  La conductividad equivalente límite del cloruro de litio es 115,0 ohms-1.cm2 y el numero de transporte del ión Cl- en el cloruro de litio es 0,0664. Hallar las conductividades equivalentes de los iones Li+ y Cl-.

 

1

cm2

115

o LiCl

oLi Li   

0,664

tCl

oCl Cl   

?

?

El número de transporte es : oCl

oCl

tCl oCl

oLi

Despejando : oCl Cl    0,664 luego :

115

oLi Li   

oLiCl

1

cm2

38,64

cm2

oCl

oLiCl

115

1

76,36

oLi

oCl

oLi   Li 

oLiCl

1

cm2

76,36

1

cm2

oCl

1

cm2

20.  El número de transporte del ión Br- en el KBr y en el NaBr es, respectivamente, 0,516 y 0,61. Si la conductividad equivalente al límite del KBr es 151,9 ohms-1.cm2. Hallar la del NaBr. tBr

0,516enKBr

tBr

0,61enNaBr

o

1cm2(KBr  )

151,9

tBr

0,516

tBr

0,61

oNaBr

?

O  Br

O  Br

151,9

oKBr

1

cm2

O  Br

oNaBr

Despejando : O  Br

0,516

151,9

O  Br   

78,38

1

1

cm2

cm2

Luego : o(NaBr  ) o(NaBr  )

78,38

1

cm2

0,61 128,49

1

cm2

21.  La movilidad del ión H3O+ es 3,625x10-3 cm/seg para un gradiente de potencial de 1 volt/cm, y el número de transporte de este ión en el ácido clorhídrico es 0,821. Hallar la conductividad equivalente límite del ácido clorhídrico.

 

Movilida( dH  3O )

U  (H  3O )

  3,625  3,625   10 3cm / se seg  g 

UH  3O

1volt / cm

t(H  3O )

H  3O

0,821

(1)

oHCl

donde : O 

 ) (H3O 

3O )  F  U    (H 

coulombios 3,625  3,625   10 3cm / se seg  g    96500 volt / cm

(

O  H O  3  

)

eq

gr

1

cm2

349,81

reem re empl plaz azan an do en (1) :

349  349  

0,821

1cm2 /

gr

eq

oHCl

349,81

oHCl

426,0,77

0,821

1

cm2

22.  Calcular el potencial de un electrodo de cadmio introducido en una disolución de sulfato de cadmio 0,002 molar supuesta ideal. El potencial normal del cadmio es 0,402 volt.  proce  pr oceso so de reducc reducción ión :

Cd

2e

0  Cd 

Aplicando Nersnt : E

Eo

RT    1  ln Cd nF

  1 log lo g 2 2  10 3  0,0796 0,0796 0,481volts

E

0,402volts

E

0,40 0, 402 2

0,059

23.  Hallar la concentración de los iones Cu++ en una disolución en la que el potencial del electrodo de cobre es cero. El potencial normal del cobre es 0,34 volts. Cu 2  E

Eo

0,059 2

0

0,34

  1 log

0,059 2

Cu0 

2e

Cu 2 

  1 log lo g Cu

2 

despejando:

  1 log Cu 2 

11,52

; Cu

2

2,98

10

12  M   

24.  La constante de disociación del ión complejo amoniacal de plata, Ag(NH3)2, es 6,8x10-8.Calcular la diferencia de potencial de un electrodo de plata introducido en una disolución obtenida al mezclar en volúmenes iguales

 

nitrato de plata 0,1 normal y amoniaco 1 normal. El potencial normal de la palta es 0,799 volts. AgNO  3 

Ag

NO  3 

2NH  3  Ag  (NH  3)2  Ag

0,1M

NH  3 

1,0M

NO  3  Ag

3

K

10 8 

6,8

K

2 

NH

(NH  Ag  3)2 

despejando :

1

Ag  (NH ) 3 2

  

0,1 12 

6,8  10 8  1,47 106 

0,059 log

E

0,799

E

0,0375volts

1,47 106  0,1

25.  El potencial de un electrodo de plata en una disolución 0,2 molar de nitrato de plata es 0,747 volts. El potencial normal de la plata es 0,799 volts. Hallar el grado de disociación aparente del nitrato de plata a esta concentración. 0,747volts

E

0,799volts

O  E   

AgNO  3

Ag

NO  3 

C

O

O

C

C

C  (1 (1

)

Ag

1e

E

O  E   

0,059 1 0,799 0,799

0,747 0,7 47 1 log

O  Ag   

Ag

  1 log lo g Ag

0,059 log

Ag

; Ag

0,052 0,059

1

0,88

0,13M 0,131 0,2

C

0,657

26.  Calcular la FEM de una pila Daniell constituída por dos electrodos de cinc y cobre introducidos en disoluciones 0,1 molares de sus sulfatos. ¿Cuál será la diferencia de potencial si las disoluciones se diluyen a un volumen 10 o 100 veces mayor? Los potenciales normales del cinc y del cobre son, respectivamente, -0,763 volts y 0,34 volts. Suponer en todos los casos que el grado de disociación aparente de los sulfatos de cinc y de cobre es el mismo.

 

0,1 0, 1M

ZnSO  4 

Re acciones

CuSO  4 Zn 2 

ZnO  

2e

Cu 2 

Epila

0,059

O  E   pila  pila 

0,34

CuO  

log

2

Zn

2 

Cu

2 

0,059

0,763

2e

  log 1

2 1,103volts Para todos los casos. Epila

27.  Se forma una pila con dos electrodos de hidrógeno, uno un o en disolución de ácido clorhídrico 1 molar ( =0,8). El potencial de la pila es 0,258 volts. Calcular: Ca lcular: a), el pH de la otra disolución; y b), la diferencia en el valor de pH si el potencial varía en 1 minivolt. mini volt. a)

Epila

0,059

O  E   pila  pila  

0,258

0

1 / 2H  2 

1e 

H   

1

0,059 log

 H log lo g 0,8

0,8

; log

H

0,8 H

4,372

despejando:

 1 log  

 pH

H b)

0,259

Epila

log

0,8

0,259

H

0,059

0,8 H

(dif  . en 1minivlot )

4,38 1

2 4 3 3 7,5 0 1

3 0 3 7 1,8 7

H  pH

luego :  pH

4,486

4,469

4,486

0,02

28.  De: Epila

Ecalomelan Ecalomel an os

0,059 log(H  3O ) 

0,334 0,652  pH

0,334

EH

0,059  pH  pH

0,652 0,334 0,059

5,389

5,39

 

  1 log

5,389

2

 1 ;  

10,779

2

H

245375,09

H 

5,389

 pH

29.  La FEM de la pila formada por un electrodo decimonormal de calomelanos (E=0,334volts) y un electrodo de hidrógeno en ácido benzoico 0,02 molar es de 0,509 volts. Calcular la constante de ionización del ácido benzoico. 2e

Hg  2Cl2 H  2 

0,509volts

  log

5,9322

0,059

0,334volts 1 H

H   

2  Cl  Cl  

Ka

0,00108

H

O

C

O C

C

2  2 

C  (1 (1

(1,08  (1,08   10 3)2  )

Ka

2 

H

C  6H  5COO

) 

 

924,9

H

C  (1

2e

2 

835466,93

C

2  

log H  2 Cl Cl   

2 

1

C  6H  5COOH

2Cl

 

1 2

2Hg

0,02  0,02   1,08 1,08    10 3 

6,16

10 5 

2 x 

c

x

30.  Un electrodo de quinhidrona se forma al introducir una lámina de platino en una disolución a la que se la agrega una pequeña cantidad (unos centigramos), de quinhidrona (compuesto equimolecular de quinona e hidroquinona). El proceso electródico es: C6H4(OH)2==C6H4+2H++2e- y el potencial normal correspondiente es 0,699 volts. Hallar el potencial de este electrodo cuando el pH de la disolución es 6,12. E

Eo

0,059 2

0,669 0,669 0,669 0,669

  1 log 2 H

0,059

  1 log (10 6,12)2 2 0,059   1 log 2 5,74 10 0,059 2 0,36109

13

12,24 E

0,3379volts

 

31.  Se forma una pila con un electrodo de quinhidrona quinhidr ona en una disolución desconocida y un electrodo 0,1 normal de calomelanos, que forma en este caso el polo negativo. La FEM de la pila es de 0,127 volts. Hallar el pH de la disolución desconocida. El potencial normal del electrodo de quinhidrona es 0,699 volts, y el del electrodo 0,1 normal de calomelanos es 0,334 volts. ¿A qué valor del pH será nulo el potencial de la pila? C H (OH  ) 

C H O  

2   2e 2Hg    2Cl

6

Eder  .

Eizq  .

Ered  .

Eoxid

0,699

0,334

0,059

0,238

2   1 log

8,067

2

2e

0,365volts

1,16

  1  log lo g 2 H

2

H

1

4

  1    0,365  0,365   0,059 log log 2  2 Cl 2 H   

0,127  0,127  

H

6

2

Hg  2Cl2

Eopila  Eopila  

  Eopila  Eopila

4

108 

2

1

 1 log  

 pH

1,077

104 

H   

  H 

4,03

 pH

0

0,365

0,059 2

b)

12,372  12,372   1

log

  1  log lo g 2 H

1 H

2

1,5 106 

H   

6,18

 pH

32.  El potencial de un electrodo 0,1 normal de calomelanos es 0,334 volts. En la disolución 0,1 normal de KCl la concentración ideal del ión Cl- es 0,0770 moles/litro. El potencial normal del mercurio frente al ión mercurioso es 0,798 volts. Hallar el producto de solubilidad. Hg 2 2 

2Hg Hg 2´2Cl 2

2Hg

2Cl

2e Hg Cl 2

Hg  2Cl2

0,798volts

Eo 2

2e

E

0,334volts

 

Hg 22 

2Hg

2e

2Cl 2Hg Hg 2  2Cl

Hg  2Cl2 Hg Cl

2

E

0,059

Eo

  log

2 0,034

2

2

1

 

2 Cl    Hg  2   Cl

0,059

0,798

0,059

15,7

2   1 log

Kps

Hg 2 2 Cl Cl   

2 2 Hg 

  1 log lo g

2

Hg  2 

Hg

2 Hg  2 

( 1,36 10

1,1

Kps

2

  1 log lo g

2 0,464

2e

2 2

1,36

10 8 

2

10 8)2(0,077)2  18

33.  Calcular la constante de equilibrio correspondiente a la reacción Cu+2Ag+==Cu+++2Ag a partir de los potenciales normales del cobre y de la plata, iguales, respectivamente, a 0,340 volts y 0,799 volts. Cu0 

Cu 2 

2Ag

2Ag

Cu 2 

Ke

2 

Ag EoAg

0,7 9 9volts (reducción )

EoCu

0,34 34(oxidación )

En el equilibrio

0

(0,779 0,34)

0

0,459

log Ke Ke

Epila

0

0,059 Cu 2  log n Ag 2 

0,059 log Ke  2 15,559

3,62

1015

34.  Se forma una pila con un electrodo décimo normal de calomelanos (E=0,334 volts) que forma el polo negativo y un electrodo de platino introducido en una disolución de sales ferrosa y férrica. Calcular la FEM de la pila cuando: a), Fe+++=0,0999 y Fe+++=0,0001; y b), Fe++=0,0001 y Fe+++=0,0999; las concentraciones en moles por litro. El potencial normal del electrodo Pt/Fe++, Fe+++ es 0,771 volts.

 

a) 2

2Hg Hg 2 

2e

Hg  2  2Cl

Hg Cl

2

2Hg

2

2Cl

Fe 3 

2Fe 3 

2

1e

Fe

2e

0,437

E

0,437

2e

0,334volts

O  E   

2

2 

0,771volts

O  E   

2Fe 2 

2Cl 2Hg (1) 2 Fe 2Hg 3  E

2

Hg Cl

2e 2Fe 2 

Hg  2Cl2 2Cl

Hg Cl 2

0,059 2

log

0,1769

0,099 2  0,00012 Cl 0,26volts

b) Usandola ecuació( n1) : E

0,437

0,059 0,00012  log 2 0,09992 

E

0,437

0,176

0,614volts

2 

2

O  E   

0,437volts

 

TERMODINAMICA Problemas propuestos en el texto: "Fisioquímica" del Ing. Carlos Velazco. 1. Calcular el trabajo hecho sobre un mol de vapor, si es condensado reversiblemente a 120°C. A 120°C

W

Pv=1489 mmHg Volumen molar vapor = 16,07ltos Volumen molar líquido = 0,019 ltos

P V

1489

16,07)atm

(0,02

24,2cal

lto

1atm

760

761cal

lt

2. Calcular el trabajo mínimo que puede ser hecho a 25°C con dos moles de CO2 al comprimirlos de un volumen de 20 2 0 litros a 1 litro, cuando se asume que el CO2: a) es un gas perfecto b) es un gas real a) V2

W

V  nRT ln  2  V  1 

Pdv V1

2moles

  cal 1,987 K

 1 298 K ln   20

mol

3 5 4 7,7calorías b) V2

W

Pdv V1 V2

V1

y

nb

ParaCO  2 :

W W

an2  dv V2

nRT

2 1,98

 1 nRT ln V  V  2

3,61atm

b

0,0428lto / mol 20 1

2 2

2

an

nb

1

1 

V  2

V  1 

lto2 / mol2 

a

298 ln

nb

0,0428 0,0428

3,61

4

1 1

1 20

24,2cal 1atm lto

3 3 0 3,7cal

3. Tres moles de un gas perfecto con Cv igual a 5 cal/mol grado, son comprimidas reversiblemente y adiabáticamente de un volumen de 75litrs a 1 atm hasta 100 atm. Predecir: a)  el volumen final del gas. b)  la temperatura final del gas. c)  el trabajo que puede ser hecho por el gas al comprimirse.

 

a)

5cal / mo mol l.. gra do

Cv Cp

Cv

6,98

Cp / Cv

6,98 6, 98 / 5

1, 1,39 39

100V21,39

751,39

75

1,98 5

  eso o adia adiabá báti tico co) P  (proces 2V  2  proc

P  1V  1

1

Cp

R

2

100

V  2 

; V  2 

2,78ltos

b) P  2V  2    T  2 

T  2 

nRT  2 

100atm 2,78ltos

P  2V  2  nR

3moles

0,082

atm K

lto mol

1130 K

c) P  2V  2

W

P  1V  1 

1  1002,78

1

1,39

1

520,51atm

W

75

203 0,39 24,2cal

lto

1atm

12596,4cal

lto

4. Calcular el incremento de energía E para la condensación de un mol de vapor a 0°C y 0,0060 atm. a agua líquida, a 0°C y 0,006 atm. El calor de vaporización del H2O es de 10730 cal/mol a 0°C y 0,006 atm. H  2O  (g  ) 

H  2O  (g  ) 

q  P

10730cal

V  (l)

W

Pdv

P V  (l)

V  (g  )

V  (g  )

0,006atm 0,018ltos

W

223,99atm

lto

3731ltos 24,2cal atm

342cal

lto

Pr imera ley : E E   E 

Q

W

10730cal

542cal

10188cal

5. Calcular el incremento en enrgía y entalpía de un mol de agua si su temperatura se incrementa de 10°C a 70°C a presión constante de 1 atm.

 

343

H

Cp t

Cpdt 283

  18

343

283 K

mol K 1080cal / mol

H

E

E

cal

P V

H

cal   1atm(0,0282 0,0232)ltos 1080 mol cal ca l 24,2cal   0,0049atm 1080 lto mol atm lto (conclusión)

1079,88cal

6. Tres moles de un gas ideal se expanden isotéricamente contra una presión constante de oposición de 1 atm desde 20 hasta 60 litros. Calcular W,Q, E, H. Pop

cte Pop Po p(V  2 

Pop V

Wisot

V  1)

1atm(60 W

Pr imeraley :

dE

 procesoisotér  proces oisotérmico mico:

20) 20 )ltos

40atm

lto

dQ

dW

dW

d

0

dE Q

W

40atm

lto

(PV  )

E

(PV  )

0 0

; E

0

7. Tres moles de un gas ideal a 27°C se expanden isotéricamente y reversiblemente desde 20 hasta 60 litros. Calcular: Q,W, E, H. W

nRT ln

V  2

3moles

 

0,082

V  1  W dE

81,08atm dQ E P  2V  2

0

atm K

lto

dW

: dE

0 

Q   

lto mol W

300 K ln 60 20

81,08atm

lto

(PV  ) P  1V  1 

; E

0

8. Un mol de un gas real a 27°C se expande isotérmicamente y reversiblemente desde 10 hasta 30 litros. Calcular el trabajo producido. Datos: a=5,49 litros atm/mol2  b=0,064litros/mol

 

V 2 

Pdv

 a

n2

P

V 1 

nRT W

V2 V 1 

W

nRT

v

V1

n a dv

dv

W

nRT ln

W

1mol

2

na

nb

V

V  2

nb

V  1

nb

0,082

atm

lto2 

5,49

mol

V1

V2

v

V2

nRTdv

v

nb

V1

a  V

2

dv   

2 

1

1

V  2

V  1 

lto

mol atm 1 

mol2 

 

nb nRT   

  dv 

V1

n2a

K 2 

V 2 

2

nb

V 2 

  v V 2 

300 K ln 30 0,064 10 0,064 1

30

1

10 ltos

26,7atm.lto

W

9. Un mol de gas ideal está encerrado a una presión constante de oposición igual a 2 atm. La temperatura varía desde 100 hasta 25°C. a) ¿Cuál es el valor de W? b)Si Cv=3 cal/grado mol, calcular Q, E y

H.

a)

Pr oceso isobárico :

Qp

b) Cp

Cv

Cp

R

R  Cv

2

 

mol

K

  H 

mol

nCp T   

  5

cal

mol H Q

  E  E W

  5

cal

cal

K

mol

(25 K

100 K  )

K

E   

Q

W

  3

cal

1mol

K

375cal 375cal

nCp T   

1mol

  3

    ( 75) K 

cal

mol

K

225cal 375 37 5cal

225cal

150cal

10.  100 gr de nitrógeno a 25°C y 760 mmHg se expanden reversiblemente e isotérmicamente a una presión de 100 mmHg. a) ¿Cuál es el trabajo máximo que se puede obtener de esta expansión?. b) ¿Cuál será el trabajo máximo que se s e pude obtener si la temperatura es de 100°C?

 

a) nRT ln

W

100gr  .N

P  1

 

P  2 

1molN 2  2  28grN 2

177 17 7atm

W

0,082atm lto K

mol

298 K ln 760 100

lto

11.  Demuestre que para una expansión isotérmica reversible de volumen, mol de un mol de gas que obedece la ecuación de Vander Waals, el trabajo efectuado es:   2

RT ln

W

b

a 1 / V  2 

b 

1 / V  1 .

1

Calcular el trabajo que puede obtenerse de una expansión reversible isotérmica de un mol de Cl2 de 1 a 50 lts a 0°C. Demostraci ón : an2 

P   

P   

P

W

V

2 

a V

(v

nb)

(v

b)

2 

RT v

b

V 2 

V 1 

RT

V1

v

  dv  b 

V  2

b

V  1

b

W

RT ln

W

  cal 1,98 mol

6,493

W

1

50

1

v

V2 V1

2 

b

V

a

  dv 

V

2 

 1 a V  2

273 K K

1

a 

RT   

V 2 

Pdv

V 2 

(1mol)

RT

a V 2 

V1

W

(n moles)

nRT

dv

RT

V 2  V1

v

dv b 

a

V2 V1

  dv  V

2 

1 V  1 

1mol

50

0,05622

ln 1 0,05622

199,3596cal

12.  a)Calcular el trabajo máximo de la expansión isotérmica de 10 gr. de helio, de un volumen de 10 a otro de 50 lts. a 25°C. b) Calcular el trabajo máximo de una expansión adiabática partiendo de las mismas condiciones y permitiendo al gas expandirse hasta 50 lts.

 

a) nRT ln

W

V  2

4gr  .He

V  1 

ln W

  cal 1,98

1mol

10gr  .lto

mol

298 K K

50 10 2380cal

b)  proce  pr oceso so adiabá adiabátic tico o :

0

Q E

E

Wmax

T2

n

T1

T  1)

nCv  nC v  (T  2 

CvdT

cálculoT  2 : 1

V  T1  1

T  2

298 K

2

T  2 

10

5/3 1

50

101,37 K 10

Wmax

3cal

mol

4

mol

101,37

298 K

1474,7cal

K

13.  Tres moles de un gas ideal con Cv igual a 5,0 cal/mol grado a una presión inicial de 100 atm. y a una temperatura de 1130°K, fue repetínamente dejado escapar a la atmósfera a una presión constante de 1 atm. Para este cambio adiabático irreversible, calcular E y H. Pr ocesoadiabético W

P V

W

1atm

P  (V  2 

3

0

Q

0,082 T  2 

3

W  (*) (*)

nRT

V

V  1)

E P

0,082

1

1130 1,98

100

  (1) 0,082

 par ael mis mocam mo cambi bio o: T2

E

nCvdT T1

3

E

5

(T  2 

igualand  o1) (

3

5

5 T  2 

(T  2 1130

1130)(2)

(2)  

1130)

   pri me r pr prin incip cip io (pri mer )(*)

1,98 3T  2 

1,98 T  2 

1130 100

3

1130 100

 

despejandoT  2  Entonces :

812 K

E

W

3  5 (812   E 

130) 130)

4770cal

nR

P

4770cal

  cal 1,98

3moles

(812

mol

1130)K

K

6670cal 14.  Un mol de metano a 200°C y 10 atm. se expande adiabáticamente y reversiblemente, a una temperatura de 0°C. Si el metano es un gas perfecto con Cp=3,422 +17,845x10-3T-4,165x10-6T2 Calcular: a) el trabajo hecho por el metano b) la presión final del metano a)

E   

T2

nCvdT

Cp

T 1 

Cv

Cv

E   

; W   

   proce (proceso so adiab adiabáti ático co)

E   

T 2 

n(Cp

Cp

T2

R)dT

T 1 

R

(Cp 

T 1 

R R)dT

1mol

n

T2

(1,435

17,845

T 1 

10 3T

T 2 

  E 

  1,435 dT  17,845 10 3T 17,845

4,165

T 1 

2

E   

10

17,845

1,435(T  2  T  1)

  10 6 T 2 T 2dT

4,165

3

T    2

  2

T 1 

  10 6 T 2 T 2dT  T 1 

2

T   

1 

2

3

4,165

10

6 

1

3

3

T  2

473 K

Cambiamoslím ites paracomponerel signo *

T  1

273 K

Re emplazando

E

287

1331

CpdT

Vdp

RT

119

3

2

tenemos :

1499cal

W

b)

273

CpdT

473

3,442 ln

R

273

 p P 2 dp   10  p 

17,845

473 1,98l ln .P  10  2 / 10 

despejando: P  2 

0,75atm

dp

10 3(273  (273  473)

4,165  4,165   10 6  (2732  4732) 2

 

15.  Una muestra de 32 gr. de gas metano inicialmente a 1 atm. y 27°C es calentado a 277°C. La ecuación empírica para la capacidad molar calorífica del metano a presión constante es:Cp=3+2x10-2T cal/mol grado. Asumiendo que el metano se comporta idealmente, calcular W,Q, E y H. a)  para un proceso isobérico reversible. b)  para un proceso isócoro reversible. mCH4

32

gr 

2moles

16gr / mol

a)  proces  pro ceso o isobár isobárico ico :

H   

T2

H    T1

H   

550

H

5800cal P V

  H 

10 2T  )dT   

2

10

2 2 550  

3002 

2 

2 

5,8Kcal nR T

2moles   E 

(3

300

2

300

6 550

300

550 

2

2 10 I  )

2

2(3 2( 3T

H   

W

2moles

nCpdT

Qp

  cal 1,98 mol

  nR T 

5,8

K   

1000cal

250 K

1Kcal

4,8 8Kcal 1  4,

b) Cp Cv

Cv

R

Cp

1

R

550

550

E 300

2

nCvdT

E

4,8Kcal

E

Qv

H

E

300

10

21

 proceso  proces o 2   T 

2

isocoro : W

0

10 2T dT   

4,8Kcal PV

4,8 1 5,8Kcal E y H tienen los mismos valores en a) y b) porque E y H solo dependen de la temperatura. H

16.  10 gr. de hielo a -10°C y 50 gr. de agua a 30°C son mezclados adiabáticamente y a presión constante. ¿Cuál es la temperatura final del sistema? Datos: CpH2O líquida= 1cal/gr °K CpHielo = 0,5 cal/gr °K H2  = 80 cal/gr Calor perdido(H2O) = Calor ganado(hielo)

 

 1cal 50gr  .

Teq

30 C

 cal 80

gr

10gr

  cal 1

10gr

gr

gr

50Teq

60Teq Teq

  cal 0,5

C

gr

1500

10gr  .

50

800

Teq C

  0 ( 10) C

0C

10Teq

650 10,8 C

17.  Si en el problema anterior suponemos que tenemos 50 gr. g r. de hielo a -10°C, en lugar de 10 gr. ¿Cuál sería la temperatura final del sistema?, ¿Habrá hielo en el sistema? Calor perdido (H2O) = Calor Ganado (hielo)   cal 50gr  .1 .1 30 0 C 50gr  . 0,5  cal 0  ( 10) C gr

 cal 80

C

gr

C

  Z

gr

1500

250

80Z

1250

Z

15,6gr

80

La final es 0°C y habrán habr án 34,4 gr de hielo en el temperatura sistema. (50-15,6=34,4). 18.  Usando datos de tablas calcular el cambio de entalpía para la reacción: 3C2H2---C6H6. (1)

2C  (S  )

H  2(g  )

(2)

6C  (S  )

3H  2(g  )

54,19Kcal / mol

O  H  f   

C  2(g  2   )

19,82Kcal / mol

O  H  f   

C  6(l) 6  

Multiplicando la primera ecuación x3 (3) (

6C  (S  )

3H  2(g  )

162,57Kcal / mol

O    H  f 

3C   g 2 2(

3 ) (2) (3)

3H2(g )

C(S )

2C H 2

) 2(g 

3C2 H2(g )

O  H  f

C6 H6(l) C

3H

(S  )

C6H 6(l)

O  H  f

19,82Kcal / mol 162,57Kcal / mol

2(g  )

O  H  f

142,75Kcal / mol

19.  Dado que el calor de formación del agua (vapor) (vapor ) a 100°C es -57,8 Kcal/mol H2O. (La reacción es H2(g)+1/2 O2(g)==H2O(g)) y suponiendo que los gases son ideales. a)Calcular el calor de formación del vapor de agua a 300°C. Usando los promedios de las capacidades caloríficas. Cp H2O = 8 cal/mol grado Cp H2  = 7 cal/mol grado Cp O2  = 7 cal/mol grado b) Calcular el calor de formación del agua a 300°C si las capacidades caloríficas son: Cp H2O = 7,2 + 2,8x10-3T + 0,27x10-6T2  Cp H2  = 7,0 + 0,2x10-3T + 0,50x10-6T2  Cp O2  = 6,1 + 3,3x10-3T - 1,00x10-6T2 

 

c) Para la reacción dada derivar una expresión general

H a cualquier temperatura.

para el cambio de entalpía a) T2

H  2 

H  1 

Cp

CpH  Cp H  2O

8

CpdT

T1

1

CpH  2

7

2 2,5 2,5cal / molH  2O

3,5

  K  .cal 57,8 mol H  2O

H  2

CpO  2

573 373

2,5

10' 3 

0,2

1,65

K  .cal mol H  2O

b)

(7,2

Cp

7 3,05)

2,8

10 3 T   

0,27  0,27   10 6T 2  Cp

2,9

H  2

H  1

57,8

573 373

10 6 

573

2,9dT

2,9 573

0,27

10 6T 2 

10 3T    0,27

1,4

27 3 3732 

2

2

373

373

1,4 10

5732 

573

  10 3TdT 

1,4

10

2 3 573  

0,27

  10 6T 2dT 

3732 

2

2

8 

  K  .cal 58,2 mol H  2O

H  2

c) Inte gra ndo defi de fini nitav tav e ment me nte e: d H

Cp cte

57,8

cte

Cp

T

cte

( 2,5

1,4  10 3T   

2,9

313

1

1,4

2

0,27  0,27   10 6T 2)dT 3

2

10 373

57,8

H 6

0,27 10

3733  3

10 3.  cte H

56,8Kcal / mol 56,8

2,9 2, 9T

7

10 4T 2 

9  10 8T 3 

10 3 

Re sp.

 

TERMODINAMICA II 1. Calcular la entropía de la mezcla de 3 moles de N 2 y 2 moles de H2, suponiendo comportamiento ideal. Entropía del N2 = (variación)

S2-S1 = 3R ln V2/V1  = 3(1,98) ln 5/3 = 3,04 v.e.

Entropía del H2 =

S2-S1 = 2R ln V2-V1  = 2(1,98)ln 5/2 = 3,64v.e.

La entropía total de la mezcla: 3,034+3,64=6,68 v.e. 2. Si tres moles de gas helio se calientan de 0 a 100°C a presión constante de 1 atm, calcular el incremento en la entropía del gas. Incremento de entropía: S  2

nCp ln

S  1

5

3

T  2  T1

373 3 1,98 ln 37 273 27 3 

2 4,65v  .e. 3. Calcular el de oxígeno, 400°K. a) A presión b) A volumen Cp=6,0954

incremento de entropía sufrida por dos moles cuando su temperatura es cambiada de 300°K a constante. constante. + 3,2533x10-3T - 1,01x10-6T2 

a) s

s

T2 T1

2

Cp

400 300

  dT  T

6,0954

3,2533

  10 3T 

10 6  (4002 

2 2 1,75 1,7536 36

0,3253

b) A volumen .. ete : T2 T1

Cv

  dT    T 

10 3 400  400  300

3002) 0,03 0, 0356 56

cal / gra do 4,1 0 8 1 6 6

s

  dT    10 6T 2 T

2 6,0954ln 400  3,2533 300 1,01

1,01

 

T2

 dT Cv  T

s

2

s

4,0886

T1

 dT

2 T 2(C

R)

T1

T

2  2R ln T 

T  1 

4,0886

2

1,987 ln(4 / 3)

4,08 1,1434 2,9432cal / gra do

s

4. Determinar Determinar G a 1000 °K para la reacción: 1/2N2(g) + 3/2H2(g) === NH3(g). Si a 298 °K G° =-3980 cal y H° está dado por la ecuación: H° =-9190 - 7,12T + 3,182x10-3T2 - 2,64x10-7T3. G

H

T dT

d

T2

9190 T

7,12

2

T

10 3 

3,182

2,64

10 7T   

int e gra ción :

Por G

9190

T

T

2,64 7,12 ln T

9190 91 90

G

7,12 7,12 lnT

3,182 3,182

  10 3T 

10 3T   

2 2,64 2

10 7T 2  10 7T 3  IT   

Evaluando la constante de integración: 3980 39 80

9190 91 90 2,64

2 

7,12

298 298 ln 298 298

10 7(298)2 

3,18 3,182 2 10 3(298)2 

I  298 298

21,61

I

Entonces : G

91,90

7,12 ln T

3,182

3 2 10 T

1,32

7 3 10 T

2,61T

5. Calcular el incremento de entropía que sufren dos moles de un gas perfecto cuando repentinamente son liberados dentro de un frasco de tal forma que su presión cae de 4/3 atm a 1 atm. Este cambio es reversible y adiabático Q=0 Como no se hace trabajo E = -W = 0 (Tcte) S= nCp(T2/T1) + nR ln (P1/P2) S= 2x1,98x ln 4/3 = 1,143 cal/grado

 

6. Calcular el incremento de entropía de un mol de gas perfecto diatómico, Cp=7/2 R. Su estado inicial es: 25°C y 1 atm. y su estado final se halla a 100°C y a) a una atm de presión, b) a 10 atm de presión. a)  Calentamiento reversible a presión constante de 1 atm. 7 1,5 1, 5cal / gra do R ln 373   S  298 2

 

b) Composición isotérmica hasta 10 atm. 7 373   R ln 1 / 10 R ln 298 2 1,56 4,58 3,02cal / gra do 7. Si el N2 tiene un Cp= 7/2 R y es un gas perfecto, calcular la entropía absoluta del N2(g) a 100°C y 1 atm. La entropía absoluta del N2(g) a 25°C y 1 atm. es de tablas, 45,77 cal/mol grado SO= 45,77 + 1,56 =47,33 cal/grado 8. ¿Será la siguiente reacción expontánea a 25°C y 1 atm.? 3H2(g) + Fe2O3(S) --- 2Fe(S) + 3H2O(g)  H

3( 57,7979) 57,7979)

( 196,5) 196,5)

23,1Kcal S

3(45,106 3(45 ,106) )

2(6,49)

21 21,5 ,5

3(31,2)

33,2cal / gra do

De la ecuación: G G G

H

S

H

T S

23100

298

33,2

13200cal La reacción NO es expontánea. 9. Calcular el cambio en la energía libre cuando un mol de helio gaseoso a 300°k se expande de 1 atm a 0,1 atm, comportándose como un gas ideal. 2 1

d  6

2 1

P2

Vdp

1,98 1, 98

300

P  1

  RT dP   p

RT ln

P  2

  1

ln 0,1 0,1 / 1

1373cal / mol 10.  ¿Cuál es la variación de entropía si la temperatura de de un mol de gas ideal aumenta de 100°K a 300°K. a) Si el volumen es constante? b) Si la presión es constante? c) ¿Cuál sería la variación de entropía si se utilizan utiliza n trs moles en vez de uno?

 

a) S

nCv ln

T  2

nR ln

  1

S

nCv ln

V  2  V  1 

T  2  T  1 

1mol

  2

3/2

cal

mol S

K

ln 300 100

3,30ues

b)

S   

Cp

T   nCv ln ln    2T   1

Cv

  S 

S   

nR ln

5 / 2R 

R

P  2  P  1 

   p (p.cte)

T   n5 / 2R ln ln    2T   1

1mol

5

 

2 

  2

  ln 300 100 K

cal  cal  

mol

5,50ues

c)

S   

3

S   

5

3

2

ln 300 100

9,90ues

2

ln 300 100

16,5ues

2  5

2 

 

SOLUCIONARIO del texto: "Problemas de Química General" Del Prof. J. IBARZ. A.

300 PROBLEMAS RESUELTOS CON DETALLES REALIZADO POR: EGR. ING. GUSTAVO CALDERON VALLE PROF. U.M.S.A. 1983