PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 1. Conceptos básicos. Estequiometría 1.1 Proporcionar el peso de un mol de cada una de las siguientes sustancias: a) Mg

d) Cl

b) C

e) Sr

c) Fe 1.2 Proporcionar el peso fórmula de cada uno de los siguientes compuestos: a) SiO2 (cuarzo) b) Mg(OH) (leche de magnesia) c) MgSO4 7 H2O (sales epsom) d) CaMg3Si4O12 (amianto) e) C6H8O6 (vitamina C) f) C12H22O11 (sacarosa) 1.3 ¿Cuál es el peso de 1.35 moles de cafeína, C8H10N4O2? 1.4 ¿Cuál es el peso de 0.144 moles de TiO2 un pigmento utilizado en pintura blanca? 1.5 ¿Cuántos moles hay en 85.3 g de H2SO4? 1.6 ¿Cuántos moles de CO2 podrían liberarse de 1.00 mol de piedra caliza, CaCO3? 1.7 Cuando se quema carbón que contiene pirita férrica, FeS2, se produce dióxido de azufre, SO2. ¿Cuántos moles de FeS2 tendrían que reaccionar para formar 1 kg de SO2? 1.8 Calcular la composición en porcentaje de cada uno de los siguientes compuestos: a) FeCl3

d) (NH4)2HPO4

b) Na3PO4

e) Hg2Cl2

c) KHSO4 1.9 Calcular la composición en porcentaje de cada uno de los siguientes compuestos: a) benceno C6H6 b) alcohol etílico C2H5OH c) dicromato potásico K2Cr2O7 e) tetrafloruro de xenón XeF4 f) carbonato de calcio CaCO3 1.10 Calcular el peso de nitrógeno en 30g del aminoácido glicina CH2NH2COOH.

2

1.11 Los siguientes datos corresponden a las fórmulas empíricas y los pesos moleculares de cinco compuestos. ¿Cuales son sus fórmulas moleculares?. a) NaSO4

PM = 270.4

b) C3H2Cl

PM = 147.0

c) C2HCl

PM = 181.4

d) Na2SiO3

PM = 732.6

e) NaPO3

PM = 305.9

1.12 La aspirina se prepara por reacción del ácido salicílico (C7H6O3) con el anhídrido acético (C4H6O3) conforme la reacción, C7H6O3 + C4H6O3 → C9H8O4 + C3H4O2 Aspirina ¿Cuántos gramos de ácido salicílico deben emplearse para preparar dos tabletas de 5 granos de aspirina? (1 gramo = 15.4 granos) 1.13 El acetileno, que se utiliza como combustible en los sopletes de soldar, se produce en una reacción entre el carburo de calcio y el agua. CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 (g) carburo acetileno a) ¿Cuántos moles de C2H2 se producirían a partir de 2.50 moles de CaC2? b) ¿Cuántos gramos de C2H2 se formarán a partir de 0.5000 moles de CaC2? c) ¿Cuántos moles de agua se consumirán si se forman 3.20 moles de C2H2? d) ¿Cuántos gramos de Ca(OH)2 se producen cuando se forman 28.0 g de C2H2? 1.14 La hidracina, N2H4, y el peróxido de hidrógeno, H2O2, se han utilizado como combustible puara cohetes. Reaccionan según la ecuación 7 H2O2 + N2H2 → 2 HNO3 + 8 H2O a) ¿Cuántos moles de HNO3 se formarán a partir de 0.0250 moles de N2H4? b) ¿Cuántos moles de H2O2 se requieren para producir 1.35 moles de H2O? c) ¿Cuántos moles de H2O se forman si se producen 1.87 moles de HNO3? d) ¿Cuántos moles de H2O2 se requieren para reaccionar con 22.0 g de N2H4? c) ¿Cuántos gramos de H2O2 se requieren para producir 45.8 g de HNO3?

3

1.15 El fósforo blanco, compuesto por moléculas de P4, se utiliza en equipos incendiarios militares ya que se enciende de forma espontánea al exponerse al aire. el producto de la reacción con el oxígeno es el P4O10. a) Escribir la ecuación química balanceada para esta reacción. b) ¿Cuántos moles de P4O10 pueden producirse al utilizar 0.500 mol de O2? c) ¿Cuántos gramos de P4 se requieren para producir 50.0 g de P4O10? d) ¿Cuántos gramos de P4 reaccionarán con 25.0 g de O2? 1.16 La plata se ennegrecen presencia de sulfuro de hidrógeno debido a la reacción 4 Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2 H2O ¿Cuánto Ag2S se obtendrán de una mezcla de 0.950 g de Ag, 0.140 g de H2S y 0.0800 g de O2? 1.17 La roca fosfórica, Ca3(PO4)3, se trata con ácido sufúrico para producir fertilizante de fosfato Ca3(PO4)3 + 2H2SO4 + 4H2O → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4.2H2O ¿Cuántas toneladas de ácido sulfúrico se requieren para que reacciones 25.0 toneladas de roca fosfórica?.

Tema 1 Estequiometría 4.-

15 g TiO2

5.-

0.85 mol

7.-

7,80 mol FeS2

10.-

5,60 g de N

12.-

0,50 g ácido salicílico

13.-

a) 2.50 moles de C2H2 b) 13.02 g de C2H2 c) 6.40 molde de H2O d) 79.68 g de Ca(OH)2

15.-

a) P4 + 5 O2
P4O10 b) 0.10 moles de P4O10 c) 21.82 g de P4 d) 21,68 g de P4

16.-

1.02 g Ag2S

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 2. Termodinámica química. 6.1 A 25ºC y a una presión constante de 1.00 atm, la reacción de 1/2 mol de OF2 con vapor de agua, siguiendo la ecuación OF2 (g) + H2O (g) → O2 (g) + 2HF (g) libera 38.6 kcal. Calcular ∆H y ∆E por mol de OF2. 6.2 A 25ºC y 1.00 atm, la reacción de 1.00 mol de CaO con agua (representada a continuación) desprende 15.6 kcal. CaO (s) + H2O (l) → Ca(OH)2 (s) ¿Cómo son los valores de ∆H y ∆E, por mol de CaO, para este proceso si las densidades del CaO (s), H2O (l) y Ca(OH)2 (s) a 25ºC son 3.25 g/ml, 0.997 g/ml y 2.24 g/ml, respectivamente? ¿Que indica esto sobre los valores relativos de ∆H y ∆E cuando todas las sustancias son líquidas o sólidas?. 6.3 A 25ºC, la combustión de 0.20 mol de H2 con 0.10 mol de O2, para producir H2O (l) en una bomba calorimétrica eleva la temperatura del aparato 0.880ºC. Cuando 0.0100 moles de tolueno, C7H8, se queman en este calorímetro, la temperatura aumenta en 0.615ºC. La reacción de la combustión es: C7H8 (l) + 9 O2(g) → 7 CO2 (g) + 4H2O (l) Calcular ∆E para esta reacción. 6.4 El calor de vaporización ∆Hvap de H2O a 25ºC es de 10.5 kcal/mol. Calcule q, w y ∆E para este proceso. 6.5 Utilice la ley de Hess para calcular ∆Hº para cada una de las siguientes reacciones: a) 2 Al (s) + Fe2O3 (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s) b) SiH4 (g) + 2O2 (g) → SiO2 (s) + 2H2O (g) c) CaO (s) + SO3 (g) → CaSO4 (s) d) CuO (s) + H2 (g) → Cu (s) + H2O (g) e) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) 6.6 Conociendo las siguientes ecuaciones termodinámicas. Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) 3 Fe2O3 (s) + CO (g) → 2 Fe2O4 (s) + CO2 (g)

∆H = -28 kJ ∆H = -59 kJ

Fe2O4 (s) + CO (g) → 3 FeO (s) + CO2 (g)

∆H = +38 kJ

Calcule ∆H para la reacción FeO (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 (g)

6.7 El acetileno, un gas que se utiliza en sopletes para soldadura, se produce por acción del agua sobre el carburo cálcico CaC2. Conociendo las siguientes ecuaciones termodinámicas, calcule ∆Hºf para el acetileno. CaO (s) + H2O (l) → Ca(OH)2 (s) CaO (s) + 3 C (s) → CaC2 (s) + CO (g)

∆Hº = -15.6 kcal

CaC2 (s) + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g) 2 C (s) + O2 (g) → 2 CO (g)

∆Hº = -30.0 kcal

2H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g)

∆Hº = +136.6 kcal

∆Hº = +110.5 kcal ∆Hº = -52.8 kcal

6.8 El sulfato de calcio CaSO4⋅1/2 H2O, se mezcla con agua con la cual se combina formando yeso CaSO4⋅2 H2O. La reacción es exotérmica, lo que explica por que un molde de yeso que se aplica sobre un brazo roto se calienta a medida de que el molde se endurece. Si para el CaSO4⋅1/2 H2O. ∆Hºf = -1573 kJ/mol y para el CaSO4⋅2 H2O, ∆Hºf = -2020 kJ/mol, calcule Hº para la reacción CaSO4⋅1/2 H2O (s) + 3/2 H2O (l) → CaSO4⋅2 H2O 6.9 El bicarbonato de sodio sólido se descompone fácilmente produciendo Na2CO3 (s), CO2 (g) y H2O (g). A esta propiedad se debe que sea de utilidad en panadería ya que el CO2 que se desprende produce pequeñas burbujas en la masa haciéndola subir durante la cocción. Si ∆Hºf = -226.5 kcal/mol para NaHCO3 (s) y ∆Hºf = -270.3 kcal/mol para el NaCO3 (s) calcule ∆Hº para la reacción : 2NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g)

6.10 Utilizando las tablas necesarias determinar cuantas calorías se desprenden en la combustión de 45.0 g de C2H4 (g) para formar CO2 (g) y H2O (g) bajo la presión constante de una atmósfera. 6.11 La evaporación del sudor es uno de los mecanismos por los cuales el cuerpo elimina el exceso de energía térmica y mantiene una temperatura constante. ¿Cuanta energía se elimina del cuerpo por evaporación de 10.0 g de H2O?.

6.12 Cuantos litros de gas natural (CH4) a 25ºC y 1 atm deben quemarse para suministrar energía suficiente para convertir 250 ml de H2O a 20ºC en vapor de agua?. 6.13 Con frecuencia el benceno se representa como dos estructuras equivalentes en resonancia,

El ∆Hºf para el benceno gaseoso se ha determinado a partir de su calor del combustión como +82.8 kcal/mol 6 C (s) + 2 H2 (g) → C6H6 (g)

∆Hºf = +82.8 kcal/mol

Utilizar los datos necesarios para calcular el ∆Hºf. ¿Comparar el valor calculado con el experimental?. La diferencia de energía entre estos dos valores se llama energía de resonancia. ¿Qué cabría concluir sobre la estabilidad de las especies que existen como dos o mas estructuras resonantes?. 6.14 Utilizar las energías promedio de enlace para calcular el calor estándar de formación del propano C3H8. Su estructura es:

H H H H C C C H H H

H

Comparar este valor con el del calor de formación estándar obtenido de una tabla. 6.15 ¿Cuál de las siguientes reacciones va acompañada por el mayor cambio de entropía? a) SO2 (g) + 1/2 O2 (g) → SO3 (g) b) CO (g) + 1/2 O2 (g) → CO2 (g) 6.16 La energía libre estándar de formación de la glucosa es ∆Gºf = 217.54 kcal/mol. Calcule ∆Gº para la reacción: C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) 6.16 ¿Cual es la cantidad máxima de trabajo útil que podría obtenerse por la oxidación del propano, C3H8, de acuerdo con la ecuación C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (g) ¿Por qué si es un proceso real se utiliza propano como combustible la cantidad de trabajo que se obtiene es siempre menor que la máxima?.

Tema 2 Termodinámica química 1.-

∆H = -77,2 kcal / ∆E = -77,8 kcal/mol

2.-

∆H = -15,6 kcal / ∆E = -15.55 kcal/mol

3.-

q = 10.5 kcal/mol / w = 0,59 kcal/mol / ∆E = 9.91 kcal/mol

6.-

∆Hreac = -16,8 kj

8.-

∆Hreac = -18,8 kcal

10.-

∆Hreac = -509,1 kcal

11.-

∆Hreac = 5,83 kcal

12.-

19,4 de CH4

14.-

∆Hf = 31,1 kcal/mol

16.-

∆Hreac = -1035,9 kcal

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 3. Cinética química. 1.- ¿Cual es el orden con respecto a cada uno de los reactivos y el orden total de las reacciones descritas en las siguientes leyes de velocida? a) velocidad = k1 [A][B] b) velocidad = k2 [E]2 c) velocidad =k3[G]2[H]2 2.- ¿Cuales serían las unidades de cada una de las constantes de velocidad en la pregunta anterior si la velocidad tienen las unidades moles, litro-1 segundo-1? 3.- Se sugirió que un mecanismo para la reacción 2 NO + Br2 → 2NOBr, era el siguiente Etapa 1 NO + Br2 → NOBr2 Etapa 2 NOBr2 + NO → 2 NOBr a) ¿Cual sería la ley de velocidad si la primera etapa de este mecanismo fuera lenta y la segunda rápida? b) ¿Cual sería la ley de velocidad si la segunda etapa fuera lenta y la primera estableciera rápidamente un equilibrio dinámico?. c) Experimentalmente se encontro que la ley de velocidad es velocidad = k [NO]2[Br2] ¿Qué se puede deducir respecto a las velocidades relativas de las etapas 1 y 2?. d) Por que no se prefiere un mecanismo simple en una etapa NO + NO + Br2 → 2 NOBr e) En base a la ley de velocidad experimental, se puede excluir definitivamente el mecanismo de la parte (d)?.

2

4.- La reacción, NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g) parace tener el mecanismo (a baja temperatura) NO2 (g) + NO2 (g) → NO3 (g) + NO (g) lenta NO3 (g) + CO (g) → NO2 (g) + CO2 (g) rápida Explicar porque la reacción es de orden cero con respecto al CO. 5.- Se encontró que la ley de velocidad para una reacción es: velocidad = (2.35 x 10-6 litros2 mol-2 seg-2) [A]2[B] ¿ Cual sería la velocidad de la reacción si: a) Las concentraciones de A y de B fueran igual 1 mol/litro b) [A] = 0.25 M, [B] = 1.30 M ? 6.- La velocidad para la reacción 2 ICl + H2 → I2 + 2HCl es 1.63 x 10-1 litros2 mol-2 seg-1. La ley de velocidad para esta reacción esta representada por velocidad = k [ICl][H2] ¿Cual es la velocidad de la reacción para cada uno de los conjuntos de concentraciones que se representan a continuación? Concentración de ICl

Concentración de H2

moles/litro

moles/litro

0.25

0.25

0.25

0.50

0.50

0.50

7.- A 27ºC se observó que la reacción 2NOCl → 2NO + Cl2 presenta la siguiente relación entre la velocidad y la concetración. Concentranción inicial NOCl

Velocidad inical

(moles/litro)

(moles/litro seg) 3.60 x 10-9

0.30 0.60 0.90

1.44 x 10-8 3.24 x 10-8

3

a) ¿Cual es la ley de velocidad para la reacción? b) ¿Cual es la constante de la velocidad? c) ¿Por que factor debe aumentar la velocidad si la concentración inicial de NOCl aumenta de 0.30 a 0.45 M?. 8.- Se encontró que las constantes de velocidad para la reacción entre ICl y H2 a 230 y 240ºC son 0.163 y 0.348 litros2/mol2 seg, respectivamente. ¿Cuales son los valores de Ea (en kilocalorías por mol) y A para esta reacción?. 9.- La energía de activación para la descomposición de HI, 2HI (g) → H2 (g) + I2 (g) es de 30.59 kcal/mol. La constante de velocidad para la reacción a 700ºC es de 1.57 x 10-3 litros mol-1 seg-1. ¿Cual es el valor de la constante de velocidad a 600ºC?. 10.- La energía de activación para la reacción HI + CH3I → CH4 + I2 es 33.1 Kcal/mol. A 200ºC la constante de velocidad tiene un valor de 1.32 x 10-2 litros mol-1 seg-1 ¿Cual será la constante de velocidad a 300ºC?. 11.- La descomposición del C2H5Cl es una reacción de primer orden que tiene un valor de k=3.2 x 10-2 seg-1 a 550ºC y k=9.3. x 10-2 seg-1 a 575ºC. ¿Cual es la energía de activación en kilocalorias por mol para esta reacción?.

Tema 3 Cinética química 1.-

a) 1 respecto A, 2 respecto B, total 3 b) 2 respecto E, total 2 c) 2 respecto G, 2 respecto

5.-

a) k = 2,35 10 –6 l2 mol-2s-2 b) k = 1.91 10 –7 l2 mol-2s-2

7.-

a) v = k [NOCl]2 b) 4,0 108 l mol-1s-1 c) 2,25

8.-

Ea = 38.95 kcal/mol / A = 1,29 1016

10.-

k2 = 6.11 l mol-1s-1

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 4. Equilibrio químico. 1.- Ordenense las siguientes reacciones, según aumente sus tendencias a producirse en forma completa, y escriba las correspondienmtes expresiones de acción de masas. a) 4 NH3 (g) + 3 O2 (g) ⇔ 2 N2 (g) + 6 H2O b) N2 (g) + O2 (g) ⇔ 2 NO (g)

K = 1 x 10228 K = 5 x 10-31

c) 2 HF (g) ⇔ H2 (g) + F2 (g)

K = 1 x 10-13 K = 4.7 x 10-4

d) 2 NOCl (g) ⇔ 2 NO (g) + Cl2 (g)

2.- Considérese el equilibrio PCl3 (g) + Cl2 (g) ⇔ PCl5 (g) ¿Como afectaría al equilibrio los siguientes cambios? a) Adición de PCl3 b) Eliminación de Cl2 c) Eliminación de PCl5 d) Disminuye el volumen del recipiente. e) Adición de He sin cambiar el volumen. 3.- Demuéstrese que los siguientes datos que fueron obtenidos para la reacción PCl5 (g) ⇔ PCl3 (g) + Cl2 (g) verifican la ley de acción de masas. ¿Cuál es el valor de Kc , para esta reación? Experimento 1 2 3 4

[PCl5] 0.0023 0.010 0.085 1.00

[PCl3] 0.23 0.15 0.99 3.66

[Cl2] 0.055 0.37 0.47 1.50

4.- A 700 K para la reacción CO (g) + 2 H2 (g) ⇔ CH3OH (g), ∆Gº700K=-3.22 kcal. Calcular el valor de Kp de la reacción a 700 K. 5.- A 527ºC la reacción CO (g) + H2O (g) ⇔ CO2 (g) + H2 (g) tiene un valor de Kp=5.10. ¿Cual es el valor del ∆Gº800K para la reacción?. 6.- Utilice los datos de entalpías de formación y entropías estándar para calcular ∆Gº773K y Kp a 500ºC para la reacción, 2 HCl (g) ⇔ H2 (g) + Cl2 Supongase que ∆Hº y ∆Sº son independientes de la temperatura.

2

7.- Utilece los datos de energías libres de formación par calcular Kp a 25ºC para la reacción 2ClH (g) + F2 (g) ⇔ 2 HF (g) + Cl2 (g) 8.- Los siguientes datos termodinámiso son válidos a 25ºC: Sustancia NiSO4⋅6H2O (s)

∆Gºf (kcal/mol) -531.0

NiSO4 (s)

-184.9

H2O (g)

-54.6

a) ¿Calcular el valor de ∆Gº para la reacción NiSO4⋅6H2O (s) ⇔ NiSO4 (s) + 6H2O (g) b) ¿Cual es el valor de Kp para esta reacción? 9.- En un experimento se determinaron las siguientes presiones parciales para la reacción 2 NO (g) + Cl2 (g) ⇔ 2 NOCl (g)

pNO = 0.65 atm, pCl2 = 0.18 atm, PNOCl = 0.15 atm

¿Cual es le valor de Kp para esta reacción a la temperatura a la que se realizó el experimento? ¿Cual es el valor de Kc a esta misma temperatura? 10.- La reacción 2CO2 ⇔ 2CO + O2, tiene un Kc = 6.4 x 10-7 a 2000ºC. Si se colocan x 10-3 moles de CO2 en un recipiente de un litro a esta temperatura:

1

a) ¿Cuales son las concentraciones de CO y O2 en el equilibrio?. b) ¿Que fracción de CO2 se descompondrá a esa temperatura?. 11.- A 100ºC, la constante de equilibrio Kc, para la reacción CO (g) + Cl2 (g) ⇔ COCl2 (g), tiene un valor de 4.6 x 109 litros/mol. Si se coloca 0.20 mol de COCl2 en un matraz de 10 litros a 100ºC. ¿Cual será la concentración en el equilibrio en todas las especies?. 12.- En una mezcla de 10.0 litros de H2, I2 y HI, en equilibrio a 425ºC, hay 0.100 mol de H2 0.100 mol de I2 y 0.740 mol de HI. Si se agregan 0.50 moles de HI a este sistema. ¿Cuales serán las concentraciones de H2, I2 y HI una vez que se restablezca el equilibrio?

Tema 4. Equilibrio químico 4.-

Kp = 10.09 3.07·10^{-3}

6.-

∆G = -40,54 kcal/mol a 773 K / Kc = 2,78 1011 a 500 ºC

9.-

Kc = 7,33 a 25 ºC

10.-

[O2] = 5,43 10–5 / [CO] = 1,8 10-4 /[CO2] = 8,9 10-4

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 5. Solubilidad y equilibrios de iones complejos. 1.- Escriba la expresión de Kps para cada una de las siguientes sustancias: a) Ag2S b) CaF2 c) Fe(OH)3 d) Mg(C2O4) e) Bi2S3 f) BaCO3 2.- La solubilidad molar del PbCO3 es 1.8 x 10-7 mol/litro. ¿Cuál es el valor de Kps para el PbCO3? 3.- La solubilidad molar del CaCrO4 es 1.0 x 10-2 mol/litro. ¿cuál es el valor de Kps para el CaCrO4? 4.- Utilizando los datos de la tabla de constantes de productos de solubilidad calcule la solubilidad molar de cada uno de los siguientes compuestos: a) PbS b) Fe(OH)2 c) BaSO4 d) Hg2Cl2 en forma de Hg22+ e) Al(OH)3 5.- ¿Cuántos gramos de CaSO4 se disuelven en 600 ml de agua?. 6.- ¿Cuál es la solubilidad molar del CaCO3 en Na2CO3 0.50M? 7.- ¿Cual es la solubilidad molar del PbCl2 en AlCl3 0.020M?. Suponga que en solución el AlCl3 forma Al3+ y Cl-. 8.- Se formaría precipitado en las siguientes soluciones? a) 5 x 10-2 mol de AgNO3 y 1.0 x 10-3 mol de NaAcO disueltos en 1.0 litro de agua. b) 1.0 x 10-2 mol de Ba(NO3)2 y 2.0 x 10-2 mol de NaF disueltos en 1.0 litro de solución. c) 500 ml de CaCl2 1.4 x 10-2 M y 250 ml Na2SO4 0.25 M mezclados para obtener un volumen final de 750 ml.

2

9.- Se prepara una solución mezclando 100 ml de AgNO3 0.20 M con 100 ml de HCl 0.10 M. ¿Cuál es la concentración de todas las especies presentes cuando se alcanza el equilibrio?. 10.- ¿Que se precipitará primero cuando se agregan gradualmente Na2CrO4 (s) a una solución que contiene Pb2+ 0.010M y Ba2+ 0.010M?. ¿Cuál será la concentración del ion que se precipita primero cuando el otro empieze a precipitar?. 11.- Una solución que contiene Zn2+ 0.10 M y Fe2+ 010 M se satura con H2S. ¿Cuál debe ser la concetración de H+ para separar estos iones por precipitación selectiva del ZnS?. ¿Cuál es la concetración mínima de Zn2+ que puede alcanzarse sin que precipite ninguno de los iones Fe2+ como FeS?. 12.- Demuestre que el ZnS es soluble en HCl concetrado (12M).

Tema 5. Solubilidad 3.-

Kps = 1.0 10-14

5.-

1,16 g en 600 ml

7.-

solubilidad = 4,4 10-3 M

8-.

a) no precipita b) si precipiata c) si precipita

9.-

[NO3-] = 0.10 M / [H+] = 0.05 M / [Cl-] = 3,4 10–9 M / [Ag+] = 0.05 M

12.-

solubilidad del Zn2+ en HCl 12 M = 15,79 M

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 6. Reacciones ácido-base. 1.- Identifique los dos pares conjugados ácido-base en cada una de los siguientes reacciones: a) AcO- + H2O ⇔ OH- + AcOH b) HF + NH3 ⇔ NH4+ + Fc) Al(H2O)63+ + OH- ⇔ Al(H2O)5OH2+ + H2O d) N2H4 + H2O ⇔ N2H5+ + OHe) O2- + H2O ⇔ 2OHf) HNO3 + H2SO4 ⇔ H3SO4+ + NO32.- Conociendo los siguientes equilibrios y constantes de equilibrio, ordene los ácidos según su fuerza creciente. a) HOCl + H2O ⇔ H3O+ + OClb) NH4+ + H2O ⇔ H3O+ + NH3 c) AcOH + H2O ⇔ H3O+ + AcOd) H2CO3 + H2O ⇔ H3O+ + HCO3e) HSO4- + H2O ⇔ H3O+ + SO42-

K = 3.2 x 10-8 K = 5.6 x 10-10 K = 1.8 x 10-5 K = 4.2 x 10-7 K = 1.3 x 10-2

3.- Indiquese si los siguientes compuestos se esperaría que sirvieran como ácido o bases de Lewis: a) AlCl3 b) OHc) Brd) H2O e) NO+

f) CO2 g) NH3 h) Fe3+ i) (CH3)2S j) SbF5

4.- ¿Cuál sería de esperar que fuera una base de Lewis mas fuerte, el NH3 o el NF3?. Explique la respuesta. 5.- Calcule las concetraciones de H+, OH- y el pH de las siguientes disoluciones de ácido y bases fuertes a) 0.0010M HCl b) 0.125 M HNO3

2

c) 0.0031 M NaOH d) 0.012 M Ba(OH)2 e) 2.1 x 10-4 M HClO

4 f) 1.3 x 10-5 M HCl g) 8.4 x 10-3 M NaOH

h) 4.8 x 10-2 M KOH

6.- Un ácido débil tiene una constante de equilibrio Ka = 3.8 x 10-8. ¿Cual es el pKa del ácido?. 7.- Una base tiene un pKb = 3.84. ¿Cual es el Kb de la base?. 8.- Calcule la concetración de OH y el pH en las siguientes soluciones: a) 0.15 M NH3 b) 0.20 M N2H4 c) 0.80 M de CH3NH2 d) hidroxilamina 0.35 M e) piridina 0.010 M 9.- Se observó que una solución 0.10 M de un ácido débil monoprótico tiene un pH=1.35. ¿Cuál es el Ka del ácido?. 10.- Una solución 0.10 M de un ácido débil presentó un pH=5.37 ¿Cuál es el valor del Ka del ácido?. 11.- ¿Cuántos gramos de HCl gaseoso tendrán que disolverse en 500 ml de NaAcO 1.0 M para formar una solución con un pH=4.74?. 12.- En el estómago los fluidos tiene un pH≈1.0 debido a la presencia del ácido clorhídrico. ¿Qué fracción de vitamina C de una tableta de 500 mg se disociará si el volumen del fluido en el estómago es de 200 ml?. 13.- ¿Que concentración molar de hidracina, N2H4, produce una solución cuyo pH sea 10.64?. 14.- Calcule el pH de cada una de las soluciones amortiguadoras que se prepararon en un litro de solución y a) 0.10 mol de NH3 y 0.10 mol de NH4Cl b) 0.20 mol de AcOH y 0.40 mol de NaAcO. c) 0.20 mol de HCl y 0.30 mol de NaCl. 15.- ¿Cual será el cambio de pH si se agrega 0.1 mol de HCl a 1.0 litros de una solución amortiguadora de ácido fórmico-formiato sódico que contiene 0.45 mol de HCO2H y 0.55 mol de NaHCO2?

Tema 6 Acidos / bases 5.-

a) [H+] = 10-3 M / pH = 3 / [OH-] = 10-11 M b) [H+] = 1,25 10-1 M / pH = 0.9 / [OH-] = 8 10-14 M c) [H+] = 3,23 10-12 M / pH = 11,5 / [OH-] = 3.10 10-3 M d) [H+] = 4,17 10-13 M / pH = 12,4 / [OH-] = 0.024 M

6.-

pKa = 7,42

7.-

pKb = 1,45 10-4

8.-

a) pH =11,2 b) pH =10.8 c) pH =12,2

9.-

Ka = 1,7 10-2

10.-

Ka = 1,82 10-8

11.-

9,13 g HCl

13.-

[hidrazina] = 0.11 M

14.-

a) pH = 9,25 b) pH = 5.05 c) pH = 0.7

15.-

∆pH = 0.17

pOH=2,8 pOH=3,2 pOH=1,8

PROBLEMAS DE QUIMICA

TEMA 7. Electroquímica. 1.- ¿Cuál es el mejor agente oxidante? a) Li+ ó Ca2+ b) Cl2 ó F2 c) H2O ó Al3+ d)Br2 ó H2O

e) Cl2 ó ClO3f) O2 ó Cr2O72g) MnO4- ó Cr2O72h) PbO2 ó Hg2Cl2

2.- ¿Cuál es el mejor agente reductor? a) Ni ó Fe

e) Na ó Cr

b) H2 ó Mg c) Br- ó Id)SO42- ó F-

f) PbSO4 ó Cl2 g) I- ó Sn h) H2 ó H2O

3.- ¿Cuantos faradios se requieren para reducir 1 mol de cada uno de los siguientes especies al producto indicado? a) Cu+2 a Cu0 b) Fe3+ a Fe2+

d) F2 a Fe) NO3- a NH3

c) MnO4- a Mn2+ 4.- Indique cuantos minutos se requieren para a) Suministrar 84200 culombios utilizando una corriente de 6.30 amp. b) Suministrar 1.25

utilizando una corriente de 8.40 Amp.

c) Producir 0.50 mol de Al a partir de AlCl3 fundido utilizando una corriente de 18.3 Amp. 5.- ¿Cuantos gramos de Na y Cl2 se producirían si se aplicara una corriente de 25 amp durante 8 horas en una celda de NaCl fundido?. 6.- ¿Cuantos segundos se requerirían para depositar 21.4 g de Ag de una solución de AgNO3 utilizando una corriente de 10.0 Amp?. 7.- ¿Cuanto tiempo se requeriría para depositar 5 g de cobre de una solución de CuSO4 con una corriente de 5 Amp?. 8.- ¿Qué corriente se requiere para producir en 45 min, 1.33 g de Cl2 de una solución de ClNa?.

2

9.- Considerando los siguientes conjuntos de semireacciones, escriba la reacción neta de la celda y calcule º para los cambios espontáneos que se presenten. a) b)

Hg2Cl2 + 2e- ⇔ 2Hg + 2ClPbSO4 + 2e- ⇔ Pb + SO42AgCl + e- ⇔ Ag + ClCu2+ + 2e- ⇔ Cu

c) d)

Mn2+ + 2e- ⇔ Mn Cl2 (g) + 2e- ⇔ 2ClAl3+ + 3e- ⇔ Al Br2 (g) + 2e- ⇔ 2Br-

10.- Calcule la constante de equilibrio para las siguientes reacciones de celda: a) Ni (s) + Sn2+ (aq) ⇔ Ni2+ (aq) + Sn (s) b) Cl2 (g) + 2Br- (aq) ⇔ Br2(aq) + 2Cl- (aq) c) Fe2+ (aq) + Ag+ (aq) ⇔ Ag (s) + Fe3+ (aq) 11.- Calcule º, , y ∆G para las siguientes reacciones de celda (sin balancear): a) Al (s) + Ni2+ (0.80 M) → Al+3 (0.020M) + Ni (s) b) Ni (s) + Sn2+ (1.10 M) → Sn (s) + Ni2+ (0.010 M) c) Cu+ (0.050 M) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (0.010 M) 12.- Un electrodo de hidrógeno se sumerge en una solución de 0.10 M de ácido acético. Este electrodo se conecta a otro formado por un clavo de hierro sumergido en FeCl2 0.10 M. ¿Cual será la fem media de esta celda.? Suponga que pH2=1atm.

Tema 7 Redox 4.-

a) t = 223 min b) t = 234 min c) t = 129 min

5.-

Na 171,61 g Cl 264,49 g

6.-

t = 1874 s

7.-

10.-

11.-

12.-

a) b) c) d)

0.63 V celda = 0.12 V celda = 2,39 V celda = 2,76 V K = 5,22 103 K = 1,34 109 K = 10,33

a) b) c) a) b) c)

celda =

º

celda =

1,42 V / celda = 0.11 V / º celda = 1,78 V / º

celda =

-1,50 V

1,42 V / ∆G = -197 kcal celda = 0.11 V / ∆G = -5,1 kcal celda = 1,27 V / ∆G = -58,6 kcal celda =