1. Cuadernillo de Ejercicios IIIº Medio

!Colegio!San!Esteban!Dicono!Departamento!de!Ciencias!

" 2 0 1 4 " "!

!!!

"CUADERNILLO"DE"EJERCICIOS"

TERCER!AO!MEDIO!QUMICA!PLAN!COMN!

!!

!!

Profesores"Ana!M.!Avils!Setz!Juan!Pastrin!Lisboa!

!!!!!Nombre:!!!!Curso:!!!!

! !

!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS++TERCER+AO+DE+ENSEANZA+MEDIA++ 2"

!

COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DICONO++DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS++2014!!

"Q U M I C A "

!Unidad"N1:"Termoqumica"!! I.! Sistemas!termodinmicos! Pg.!3!!! II.! Clculo!de!Entalpa! Pg.!5!!! III.! Entalpas!de!formacin! Pg.!7!!! IV.! Entalpas!de!enlace!! Pg.!8!!! V.! Ley!de!Hess! Pg.!9!!! VI.! Entropa! Pg.!10!!! VII.! Energa!de!Gibbs!y!espontaneidad! Pg.!11!!!Unidad"N2:!Cintica+Qumica+!! I.! Fundamentos!de!la!cintica! Pg.!13!!! II.! Velocidades!de!reaccin! Pg.!16!!! III.! Ley!de!velocidad!y!orden!de!reaccin! Pg.!18!!! IV.!! Molecularidad!y!Mecanismos!de!reaccin! Pg.!21!!! V.! Factores!cinticos! Pg.!24!!!Unidad"N3:!Equilibrio+Qumico!!

I.! Constantes!de!Equilibrio! Pg.!26!! !! II.! Clculo!de!constantes!de!equilibrio!y!concentraciones!en!el!equilibrio! Pg.!28!!! III.!! Principio!de!Le!Chatelier! Pg.!30!!!Solucionario" Pg.!32!!Anexos:!!Tabla+Peridica! Pg.!44"! !


!


Unidad"N1:! T E RMOQU M I CA !

!Objetivos:" Identificar!sistemas!y!procesos!termodinmicos,!y!comprender!su!importancia!en!el!estudio!de!

las!ciencias.! Conocer!y!comprender!las!transformaciones!de!energa!que!acompaan!los!procesos!qumicos,!

reconociendo!reacciones!endotrmicas!y!exotrmicas.! Conocer!las!leyes!de!la!termodinmica!y!aplicarlas!a!reacciones!qumicas!y!procesos!cotidianos.! Calcular!entalpa,!entropa!y!energa!de!Gibbs!en!diferentes!procesos.! Determinar! la! espontaneidad! de! una! reaccin! mediante! la! aplicacin! de! leyes! de! la!

termodinmica.!!!SECCIN"I:"" Sistemas+Termodinmicos!!1.!! Clasifique!los!siguientes!sistemas!como!abiertos,!cerrados!o!aislados.!!

! ! Tipo"de"sistema"

a)! Gasolina!que!se!quema!en!el!motor!de!un!automvil.! !

b)! Mercurio!en!un!termmetro.! !

c)! Una!planta!viva.! !

d)! Caf!en!un!termo!de!alta!calidad.! !

e)! Refrigerante!en!la!bobina!de!un!refrigerador.! !

!!2.!! Se!ha!instalado!un!sistema!que!consiste!en!una!pila!y!una!ampolleta!contenidas!dentro!de!una!

caja!de!paredes!aislantes.!Para!estudiar!la!transferencia!de!energa,!se!ha!cerrado!el!circuito!y!se!ha!medido!la!temperatura!del!aire!cada!5!minutos!registrando!estos!datos!en!una!tabla:!

!Hora" 15:00! 15:05! 15:10!

Temperatura"/C" 13! 14.5! 16!!

a) Qu!clase!de!sistema!es!el!utilizado?!!

b) Qu!clases!de!energa!se!han!transferido!o!transformado!en!esta!experiencia?!!

c) Qu!variables!de!estado!son!estudiadas?!!

d) Podras!predecir!qu!ocurrir!con!el!sistema?!!


!


3.! La! atmsfera! presenta! continuos! cambios! de! temperatura! y! presin.! Para! estudiar! estos!cambios!se!han! introducido!un!termmetro!y!un!barmetro!al! interior!de!un!globo,! los!que!han!registrado!los!siguientes!datos:!

!Da" Presin"/"atm" Temperatura"/"C" Condicin"del"tiempo"1! 1.0! 25! Parcial!nublado!2! 1.5! 28! Despejado!y!soleado!3! 1.2! 27! Despejado!

!!

a) Qu!tipo!de!sistema!es!la!atmsfera?!!

b) Qu!variables!de!la!atmsfera!son!estudiadas?!!

c) Qu!otras!variables!podran!estudiarse?!!

d) Qu!diras!del!estado!inicial!y!final!de!este!sistema?!!

e) Podras!predecir!las!condiciones!de!tiempo!si!contaras!con!ms!mediciones?!Explica.!!!!4.! Discute!la!veracidad!de!las!siguientes!afirmaciones:!!! a)! Los!sistemas!abiertos!presentan!pared!impermeable.!! !! b)! Los!sistemas!aislados!presentan!pared!adiabtica.!! !! c)! Los!sistemas!cerrados!no!pueden!presentar!pared!permeable.!!! !


!


SECCIN"II:"" Clculo+de+Entalpa!"1.! El!aluminio!metlico!reacciona!con!el!cloro!de!acuerdo!a!la!siguiente!ecuacin:!

Al!(s)!+!Cl2!(g)!!AlCl3!(s)!!!!!!!!!!H!=!l1408.4!kJ!

! Cunto!calor!se!libera!con!la!reaccin!de!5!g!de!Al?!!!2.! Cunto! calor! se! libera! o! absorbe! en! la! reaccin! de! 1! g! de! Na! con! H2O?! La! reaccin! es!

endotrmica!o!exotrmica?!

Na!(s)!+!H2O!(l)!!NaOH!(ac)!+!H2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l368.4!kJ!

!!3.! Cunto! calor! se! transfiere! en! la! reaccin! de! 2.50! g! de! Fe2O3! con! suficiente!monxido! de!

carbono!para!producir!hierro!metlico?!El!proceso!es!endotrmico!o!exotrmico?!

Fe2O3!(s)!+!CO!(g)!!Fe!(s)!+!CO2!(g)!!!!!!!!!H!=!l24.8!kJ!

!!4.! Cunto!calor!se!transfiere!en!la!reaccin!de!233!g!de!xido!de!calcio!con!suficiente!carbono!

para!producir!carburo!de!calcio?!El!proceso!es!exotrmico!o!endotrmico?!

CaO!(s)!+!C!(s)!!CaC2!(s)!+!CO!(g)!!!!!!!!!H!=!+464.8!kJ!

!!5.! El!disulfuro!de!carbono!puede!prepararse!a!partir!del!coque!(una!forma!impura!de!carbono)!y!

azufre!elemental.!

C!(s)!+!S2!(s)!!CS2!(l)!!!!!!!!!H!=!+358.8!kJ!

!! a)! Cunto!calor!se!absorbe!en!la!reaccin!de!1.25!mol!de!S2?!! !! b)! Calcule!el!calor!absorbido!en!la!reaccin!de!197!g!de!carbono!con!un!exceso!de!azufre.!!! c)! Si!el!calor!absorbido!en!la!reaccin!fue!de!515!kJ,!cunto!CS2!se!produjo?!!!6.! La!oxidacin!de!nitrgeno!en!el!tubo!de!escape!caliente!de!motores!a!reaccin!y!automviles!

sucede!por!la!reaccin!

N2!(g)!+!O2!(g)!!NO!(g)!!!!!!!!!!H!=!+180.6!kJ!

!! a)! Cunto!calor!se!absorbe!en!la!formacin!de!1.55!mol!de!NO?!! !! b)! Cuando!se!complet!la!oxidacin!de!N2!a!NO!el!calor!absorbido!fue!de!492!J.!Qu!masa!de!

nitrgeno!se!oxid?!!


!


7.!! Considere!la!reaccin!siguiente:!

Mg!(s)!+!O2!(g)!!MgO!(s)!!!!!!!!!!H!=!l1204!kJ!

!! a)!!La!reaccin!es!exotrmica!o!endotrmica?!!! b)! Calcule!la!cantidad!de!calor!que!se!transfiere!cuando!reaccionan!2.4!g!de!Mg.!!! c)! Cuntos!gramos!de!MgO!se!producen!durante!un!cambio!de!entalpa!de!l96!kJ?!!! d)!!Cuntos!kilojoules!de!calor!se!transfieren!cuando!7.5!g!de!MgO!se!descomponen!en!Mg!y!

O2?!!!8.! Un!mtodo!comn!para!generar!cantidades!pequeas!de!oxgeno!gaseoso!en!el! laboratorio!

sola!ser!calentar!KClO3:! !

KClO3!(s)!!KCl!(s)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l89.4!kJ!

! !! Para!esta!reaccin,!calcule!H!para!la!formacin!de!!! a)!!4.34!mol!de!O2.!!! b)!!200.8!g!de!KCl.!!! !


!


SECCIN"III:"" Entalpas+de+formacin!" " "

Tabla"de"entalpas"de"formacin"Compuesto" H"/"kJ"molZ1" Compuesto" H"/"kJ"molZ1"NH3!(g)! l46.19! CH4(!g)! l74.85!H2O!(l)! l285.90! CaCN2!(g)! l351.50!H2S!(g)! l21.00! H2O!(g)! l241.80!Fe2O3!(s)! l822.20! HF!(g)! l269.00!CaCO3!(s)! l1206.90! NF3!(g)! l113.00!SO2!(g)! l296.90! HCN!(g)! 130.50!CO2!(g)! l393.5! C6H12O6!(s)! l1274.4!H2O2!(l)! l187.8! ! !

"1.!! Determine!si!la!siguiente!reaccin!es!endotrmica!o!exotrmica.!

H2O2!(l)!!H2O!(l)!+!O2!(g)!

""2.!! A! travs!de! la! fotosntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a!partir! del! agua! y!del! dixido!de!

carbono!del!aire!segn!la!siguiente!reaccin:!

CO2!(g)!+!H2O!(l)!!C6H12O6!(s)!+!O2!(g)!

! Calcule!H!de!esta!reaccin.!!! !3.! Calcule!H!para!la!siguiente!reaccin:!

H2S!(g)!+!O2!(g)!!H2O!(g)!+!SO2!(g)!

!!4.! Calcule!el!valor!de!H!para!las!siguientes!reacciones:!! !! a)! NH3!(g)!+!3!F2!(s)!!NF3!(g)!!+!3!HF(g)!!! b)! CaCO3!(s)!+!2!NH3!(g)!!!!!CaCN2!(g)!+!3!H2O!(l)!!!!! c)! Fe2O3!(s)!!+!!!3!H2!(g)!!!!!2!Fe!(s)!+!3!H2O!(g)!!!! !


!


SECCIN"IV:"" Entalpas+de+enlace!" " "

Tabla"de"entalpas"de"enlace"

Tipo"de"enlace" Energa"de"enlace"(kJ"molZ1)" Tipo"de"enlace"Energa"de"enlace"

(kJ"molZ1)"H!!H! 436! N!!F! 195!O!=!O! 494! F!!F! 158!O!!H! 460! C!!O! 352!C!!H! 412! N!!N! 159!C!=!C! 610! N!=!N! 410!Cl!!Cl! 243! O!!O! 180!C!!Cl! 338! C!!C! 347!H!!Cl! 432! N!!N! 944!

"1.! Calcula!la!entalpa!de!formacin!del!agua!a!partir!de!las!energas!de!enlace.!

H2!(g)!+!O2!(g)!!H2O!(g)!

""2.! Considerando!que!la!entalpa!de!reaccin!de!hidrogenacin!del!etileno!para!formar!etano!es!

de!l131!kJ,!calcula!la!energa!del!enlace!ClC.!

H2C!=!CH2!+!H2!!H3C!!CH3!

""3.! Dada!la!reaccin:!

CH4!(g)!+Cl2!(g)!!CH3Cl!(g)!+!HCl!(g)!

!! Calcule!la!entalpa!de!reaccin!estndar!utilizando!las!entalpas!de!enlace.!""4.! Utilice!las!energas!de!enlace!para!estimar!la!entalpa!de!la!siguiente!reaccin:!

N2!(g)!+!F2!(g)!!NF3!(g)!

""5.! Calcule!la!entalpa!para!la!sntesis!industrial!del!alcohol!isoproplico!por!medio!de!la!reaccin!

de!agua!con!propeno.!

CH3CH=CH2!+!H2O!!CH3CH(OH)CH3!

! !


!


SECCIN"V:"" Ley+de+Hess!" " "1.! Considere!las!reacciones!hipotticas!siguientes:!

A!!B!!!!!!!!!!H!=!+30!kJ!B!!C!!!!!!!!!!H!=!+60!kJ!

! !! a)!!A!travs!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpa!en!la!reaccin!A!!C.!! !! b)! Dibuje!un!diagrama!de!entalpa!para!las!sustancias!A,!B!y!C!e!indique!cmo!se!aplica!la!ley!

de!Hess.!!!2.! Suponga!que!tiene!las!reacciones!hipotticas!siguientes:!

X!!Y!!!!!!!!!!H!=!l35!kJ!X!!Z!!!!!!!!!!H!=!+90!kJ!

! !! a)! A!travs!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpa!en!la!reaccin!Y!!Z!!! b)!!Construya!un!diagrama!de!entalpa!para!las!sustancias!X,!Y!y!Z.!!!3.! Dadas!las!entalpas!de!reaccin:!

P4!(s)!+!O2!(g)!!P4O10!(s)!!!!!!!!!!H!=!l2940.1!kJ!P4!(s)!+!O2!(g)!!P4O6!(s)!!!!!!!!!!H!=!l1640.1!kJ!

!! Calcule!el!cambio!de!entalpa!para!la!reaccin!

P4O6!(s)!+!2!O2!(g)!!P4O10!(s)!!!4.! Dados!los!siguientes!datos:!

N2!(g)!+!O2!(g)!!NO!(g)!!!!!!!!!!H!=!+180.7!kJ!NO!(g)!+!O2!(g)!!NO2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l113.1!kJ!N2O!(g)!!N2!(g)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l163.2!kJ!

!! Utilice!la!ley!de!Hess!para!calcular!H!en!la!reaccin:!!

N2O(g)!+!NO2!(g)!!3!NO!(g)!!"5.!! La!entalpa!de!combustin!de!C!a!CO2!es!l395.5!kJ,!!y!la!entalpa!de!combustin!de!CO!a!CO2!es!

l283.0!kJ/mol:!C!(s)!+!O2!(g)!!CO2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l393.5!kJ!CO!(g)!+!O2!(g)!!CO2!(g)!!!!!!!!!!H!=!l283.0!kJ!

! !


!


SECCIN"VI:"" Entropa!"

Tabla"de"entropas"molares"Compuesto" S"/"J"KZ1"molZ1" Compuesto" S"/"J"KZ1"molZ1"H2O2!(l)! 109.60! Cl2!(g)! 223.10!H2O!(l)! 69.90! S!(s)! 31.80!O2!(g)! 205.10! SO3!(g)! 256.76!O3!(g)! 238.93! H2SO4!(ac)! 156.90!Na!(s)! 51.21! CH3OH!(l)! 127.00!NaCl!(s)! 72.13! CO2!(g)! 213.70!

""1." Prediga!el!signo!del!cambio!de!entropa!(S)!en!los!siguientes!procesos:!!! a)! H2!(g)!+!Br2!(g)!!2!HBr!(g)!!! b)! I2!(s)!!I2!(ac)!!! c)! N2!(g)!+!3!H2!(g)!!2!NH3!(g)!!! d)! HCl!(g)!+!NH3!(g)!!NH4Cl!(s)!!!2.! A!partir!de!los!valores!de!entropa!molares!estndar,!calcule!S!a!25C!para!cada!una!de!las!

siguientes!reacciones:!!! a)! H2O2!(l)!!!!!!H2O!(l)!+!O2!(g)!!! b)! Na!(s)!+!Cl2!(g)!!!!!!NaCl!(s)!!! c)! O3!(g)!!!!!!O2!(g)!!! d)!!SO3!(g)!+!H2O!(l)!!!!!!H2SO4!(ac)!!! e)! S!(s)!+!O2!(g)!!!!!!SO3!(g)!!! f)! CH3OH!(l)!+!O2!(g)!!!!!!CO2!(g)!+!H2O!(l)! !!!

!

!

! !


!


SECCIN"VII:"" Energa+de+Gibbs+y+espontaneidad!!

Tabla"de"Datos"Termodinmicos"a"25C"Compuesto" H"/"kJ"molZ1! S"/"J"KZ1"molZ1! Compuesto" H"/"kJ"molZ1! S"/"J"KZ1"molZ1!

CH3OH!(l)! l239.0! 127.00! NO!(g)! 90.3! 210.80!C2H5OH!(l)! lll! 160.50! NOCl!(g)! 52.6! 264.00!C6H12O6!(s)! l1274.4! 212.00! Cl2!(g)! !!!!!!!!!0! 223.10!CO2!(g)! l393.5! 213.70! Cl!(g)! 121.7! 165.20!H2O!(l)! l285.9! 69.90! SO2!(g)! l296.8! 248.20!H2O!(g)! l241.8! 188.80! SO3!(g)! l396.0! 256.76!O2!(g)! !!!!!!!!!!0! 205.10! H2S!(g)! l21.00! 205.70!!1.! Calcule!la!energa!libre!de!Gibbs!para!la!siguiente!reaccin!qumica,!a!25C:!

CH3OH!(l)!!!+!!!O2!(g)!!!!!!H2O!(g)!!!+!!!CO2!(g)!!!2.! Determine!si!a!50C!es!espontnea!la!reaccin!qumica!entre!NO!y!Cl2.!

NO!(g)!!!+!!!Cl2!(g)!!!!!!NOCl!(g)!!!+!!!Cl!(g)!!!3.! Determine!si!la!siguiente!reaccin!ocurre!de!forma!espontnea!a!25C:!

H2S!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!!!!H2O!(g)!!!+!!!SO2!(g)!!!4.! El!hierro!metlico!se!puede!formar!reduciendo!xido!de!hierro!(III)!con!hidrgeno.!

Fe2O3!(s)!!!+!!!3!H2!(g)!!!!!!2!Fe!(s)!!!+!!!H2O!(g)!

! H!=!+!98.8!kJ!! S!=!+!141.5!J/K!!! Determine!si!la!reaccin!es!espontnea!a!25C.!En!caso!que!no!lo!fuera,!a!qu!temperatura!

se!volver!espontnea!la!reaccin?!!!5.!! La! reaccin! principal! del! mtodo! de! contacto! en! la! fabricacin! del! acido! sulfrico! es! la!

oxidacin! cataltica! del! dixido! de! azufre! que! se! lleva! a! cabo! a! una! temperatura! de! unos!400C!

SO2!(g)!+!O2!(g)!!SO3!(g)!

!! a)! Determine!si!la!reaccin!ocurre!de!forma!espontnea!a!la!temperatura!indicada!!!! b)! Qu!cantidad!de!energa!se!desprendera!en!la!oxidacin!de!74,6g!de!dixido!de!azufre?!!!!


!


6.!! En!la!fabricacin!del!vino,!la!glucosa!de!la!uva!es!transformada!en!etanol!mediante!la!accin!de!levaduras,!segn!la!reaccin:!

C6H12O6!(s)!!2!C2H5OH!(l)!+!2!CO2!(g)!

! !! La!entalpa!estndar!de!reaccin!(H)!es!l67.98!kJ!y!la!energa!libre!estndar!de!esta!reaccin!

(G)!es!l222,76!kJ.!Con!los!datos!entregados,!calcula:!! !! a)! S!de!la!reaccin.!!! b)! Hf!!del!etanol!lquido!(C2H5OH).!!!7.! A! travs!de! la! fotosntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a!partir! del! agua! y!del! dixido!de!

carbono!del!aire!segn!la!siguiente!reaccin:!6!CO2!(g)!+!6!H2O!(l)!!C6H12O6!(s)!+!6!O2!(g)!

!! a)! Calcule!H!de!esta!reaccin.!!! b)! Calcule!S!de!esta! reaccin!y! justifique,!utilizando!criterios! termodinmicos,!por!qu!es!

imposible! que! los! vegetales! puedan! realizar! la! fotosntesis,! en! condiciones! estndar! a!25C,!sin!un!aporte!de!energa!desde!una!fuente!externa.!

!!

!!!!!! !


!


Unidad"N2:! C I N T I C A !QU M I CA !

!Objetivos:" Conocer! y! comprender! las! teoras! que! explican! los! fenmenos! cinticos! y! el! concepto! de!

velocidad!de!reaccin.! Calcular!velocidades!de!reaccin!a!partir!del!planteamiento!de!la!ley!de!velocidad!y!determinar!

el!orden!de!reaccin!para!diferentes!reacciones!qumicas.! Identificar!la!molecularidad!en!reacciones!qumicas!y!explicar!la!cintica!de!una!reaccin!simple!

a!partir!de!los!mecanismos!de!reaccin.!!!SECCIN"I:"" Fundamentos+de+la+cintica!!1.!! A!partir!de!la!teora!de!colisiones,!explique:!!! a)! Cmo!influye!la!orientacin!en!la!velocidad!de!reaccin?!!! b)! Por!qu!no!todas!las!reacciones!exotrmicas!son!instantneas?!!! c)! Por!qu!las!reacciones!se!llevan!a!cabo!con!ms!rapidez!a!altas!temperaturas?!!!2.! La! reaccin!de! formacin!del!HBr,!a!partir!de!H2!y!Br2,! se!puede!representar!a! travs!de!un!

grfico!de!energa! v/s! transcurso!de! la! reaccin.!Grafique! la! reaccin!de! formacin!de!HBr,!considerando!que!la!energa!de!activacin!es!40!kcal/mol!y!que!H!es!l6!kcal/mol.!

!

!!!! a)! Indique!en!el!grfico!la!posicin!de!reactivos,!productos,!e!inicio!de!reaccin.!!! b)!!Calcule!la!energa!de!activacin!para!la!reaccin!inversa.!! !! c)!! La!reaccin!de!formacin!de!HBr,!es!una!reaccin!endotrmica!o!exotrmica?!!!

energa!

transcurso!de!la!reaccin!


!


3.! Observe!los!siguientes!perfiles!de!reaccin.!En!cada!uno!complete!los!cuadros!dispuestos!con!los! siguientes! conceptos:! reactivos,! productos,! complejo! activado,! energa! de! activacin,!entalpa!(H).!

!Perfil+A+

!

Perfil+B+

!!! Representan!una!reaccin!endotrmica!o!exotrmica?,!cul!de!las!dos!es!ms!rpida!y!por!

qu?!!!4.! Una! reaccin! qumica! hipottica! tiene! una! energa! de! activacin! de! 32! kJ/mol.! Para! la!

reaccin! inversa,! la! energa! de! activacin! es! 58! kJ/mol.! Plantee! un! perfil! de! reaccin! y!explique!si! la!reaccin!es!exotrmica!o!endotrmica.!El!cambio!en!el!valor!de!la!energa!de!activacin!tiene!efecto!sobre!la!velocidad!de!reaccin?!Explique.!

!!5.! Observe!el!grfico!que!muestra!dos!caminos!posibles!para!una!cierta!reaccin!qumica.!Uno!

de!ellos!corresponde!a!la!reaccin!en!presencia!de!un!catalizador.!

!!! a)! Cul!es!el!valor!de!la!energa!de!activacin!de!la!reaccin!catalizada?!!! b)! Cul!es!el!valor!de!la!entalpa!de!reaccin?!!


!


! c)! Es!una!reaccin!endotrmica!o!exotrmica?!!! d)! Cul!es!el!valor!de!la!energa!de!activacin!de!la!reaccin!sin!catalizar?!!! e)! Cul!es!la!diferencia!energtica!entre!una!reaccin!catalizada!y!una!sin!catalizar?!!! f)! Marque!en!el!grfico!los!siguientes!tems:!! !! ! ! ! ! Inicio!de!la!reaccin!! !! ! ! ! ! Momento!en!que!hay!100%!de!reactantes!! !! ! ! ! ! Momento!en!que!hay!100%!de!productos!!! !


!


SECCIN"II:"" Velocidades+de+reaccin!!1.!! Escriba! las!expresiones!de!velocidad!media,!considerando! los!coeficientes!estequiomtricos,!

para! las! siguientes! reacciones!en! trminos!de! la!desaparicin!de! reactivos!y! la!aparicin!de!productos.!

!! a)! H2!(g)!+!I2!(g)!!HI!(g)!!! b)! N2!(g)!+!H2!(g)!!NH3!(g)!!

! c)! SO2!(g)!+!H2O!(l)!!H2SO3!(ac)!!!2.! La!concentracin!de!un!reactante!cambia!de!0.5!M!a!0.1!M!en!un!tiempo!de!480!s.!Cul!es!la!

velocidad!de!reaccin!en!M/min!durante!este!intervalo!de!tiempo?!!!3.! Calcule! la! velocidad! de! desaparicin! de! C4H9Cl! en! los! intervalos! de! tiempo! que! se! indican,!

considerando!los!datos!de!concentracin!sealados!en!la!tabla:!!

C4H9Cl!(ac)!+!H2O!(l)!!!!C4H9OH!(ac)!+!HCl!(ac)!!

t"(s)" [C4H9Cl]"(M)" Velocidad"(M/s)"

0! 0.1000! !

25! 0.0905!!

50! 0.0820!!

75! 0.0741!!

100! 0.0671!!

125! 0.0549!!

150! 0.0448!!

175! 0.0368!!

200! 0.0200!!

225! 0!

!!


!


4.! En!la!reaccin!de!formacin!del!agua!a!partir!de!sus!componentes!han!desaparecido!0.2!mol/L!de! oxgeno! en! tres! segundos.! Calcula! las! velocidades! de! reaccin! ese! intervalo! de! tiempo!referidas!a!los!reactivos!y!al!producto.!

!!5.! Para!la!reaccin!de!descomposicin!del!tetraxido!de!dinitrgeno!(N2O4!!NO2)!la!velocidad!

de!formacin!de!NO2,!en!cierto!intervalo!de!tiempo,!es!0.004!mol!Ll1!sl1.!Cunto!vale!en!ese!intervalo!de!tiempo!la!velocidad!de!desaparicin!de!N2O4?!

!!6.! En!la!reaccin!de!obtencin!del!etano!por!hidrogenacin!del!eteno!han!desaparecido!5!mol/L!

de! eteno! durante! los! primeros! 15! s! de! la! reaccin.! Calcula! la! velocidad! de! formacin! del!etano,!as!como!la!de!desaparicin!del!eteno!e!hidrgeno.!

!!! !


!


SECCIN"III:"" Ley+de+velocidad+y+orden+de+reaccin!!1.! Las!molculas!de!Br2!se!forman!a!partir!de!la!reaccin!entre!los!radicales!Br,!cuya!ecuacin!de!

velocidad!es!v!=!k![Br]2,!cul!es!el!orden!global!de!esta!reaccin?!!!2.! La!ecuacin!qumica!de!la!reaccin!de!iones!yoduro!con!iones!peroxidisulfato!!es:!

S2O8l2(ac)!!+!!3Il(ac)!!2SO4l2(ac)!!+!!I3l(ac)!! Determina! los! rdenes! parciales! y! global! de! la! reaccin,! considerando! que!

experimentalmente!se!ha!demostrado!que!la!ecuacin!de!velocidad!de!esta!reaccin!es!v!=!k![S2O8l2][Il].!

!!3.! La! ecuacin!de! velocidad!de! la! reaccin!NO! (g)! +!H2!(g)!!N2!(g)! +! 2!H2O! (g)! viene!dada!por! la!

siguiente!expresin!obtenida!experimentalmente:!v!=!k![NO]2![H2].!Cul!es!el!orden!total!de!esta!reaccin!y!el!orden!parcial!respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos?!

!!4.!! Se! ha! comprobado! experimentalmente! que! la! reaccin! 2A! +! B!! C! es! de! primer! orden!

respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos.!!! a)! Escriba!la!ecuacin!de!velocidad!para!este!proceso.!!! b)! Cul!es!el!orden!total!de!reaccin?!!!5.! Para!la!reaccin!en!fase!gaseosa!2!A!+!B!!3C,!cuyo!orden!de!reaccin!es!2!respecto!de!A!y!de!

orden!1!respecto!de!B:!!! a)! Formule!la!expresin!para!la!ley!de!velocidad.!!! b)! Cul!es!el!orden!global!de!la!reaccin?!!!6.! La! reaccin! 2! X! +! Y!! X2Y! tiene! rdenes! de! reaccin! 2! y! 1! respecto! a! los! reactivos! X! e! Y,!

respectivamente.!Determine!el! orden! global! de! la! reaccin! y! la! ecuacin!de! velocidad!para!este!proceso.!

!!7.! La! hemoglobina! (Hb)! en! la! sangre! se! une! al! oxgeno! formando! oxihemoglobina! (HbO2)! que!

transporta!el!oxgeno!a!los!tejidos!del!cuerpo.!!Hb!(ac)!+!O2!(ac)!!HbO2!(ac)!

! La! reaccin! es! de! primer! orden! respecto! a! la! hemoglobina! y! de! primer! orden! respecto! al!oxgeno!disuelto,!con!una!constante!de!velocidad!igual!a!4107!L!moll1!sl1.!Calcula!la!velocidad!inicial! con! la!que! la!hemoglobina!se!unir!al!oxgeno!si! la!concentracin!de!hemoglobina!es!2.510l9!M!y!la!de!oxgeno!es!4.010l5!M.!

!!


!


8.! Para!la!reaccin!2!ICl!(g)!+!H2!(g)!!I2!(g)!+!2!HCl!(g)!se!obtuvieron!los!siguientes!datos!cinticos:!!

Experimento" [ICl]"/"M" [H2]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 1.510l3! 1.510l3! 3.7010l10!2! 3.010l3! 1.510l3! 7.4010l10!3! 3.010l3! 4.510l3! 2.2210l9!4! 4.710l3! 2.710l3! lll!

!! Calcule:!!! a)! Los!rdenes!parciales!y!total!de!la!reaccin.!! !! b)! La!expresin!de!la!ley!de!velocidad.!! !! c)! La!constante!de!velocidad!de!la!reaccin.!!! d)! La!velocidad!de!reaccin!en!el!experimento!4.! !!!9.! Se!ha!medido! la! velocidad!en! la! reaccin!A!+!2B!! C! a!25C,!para! lo!que! se!han!diseado!

cuatro!experimentos!obteniendo!los!siguientes!resultados:!!

Experimento" [A]"/"M" [B]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 0.1! 0.1! 5.5010l6!2! 0.2! 0.1! 2.2010l5!3! 0.1! 0.3! 1.6510l5!4! 0.1! 0.6! 3.3010l5!

!! Calcule:!!! a)! Los!rdenes!de!reaccin!parciales!y!total.!!! b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reaccin.!!! c)! La!velocidad!cuando!las!concentraciones!de!A!y!B!sean!ambas!5.010l2.!!!10.! En! la! reaccin!qumica!de! formacin!del!dicloruro!de!manganeso! (MnCl2)! se!obtuvieron! los!

siguientes!resultados!cinticos:!!

HCl!+!MnO2!+!Cl2!!MnCl2!+!H2O!!

Experimento" [HCl]"/"M" [MnO2]"/"M" [Cl2]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"1! 3.1! 2.7! 2.1! !!2.510l3!2! 3.1! 5.4! 2.1! 10.010l3!3! 3.1! 2.7! 4.2! 10.010l3!4! 6.2! 2.7! 2.1! !!5.010l3!


!


! Calcule:!!! a)! Los!rdenes!parciales!y!total!de!la!reaccin.!!! b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reaccin.!!!11.! Para! la!reaccin!qumica!entre!el!cido!clorhdrico!(HCl)!y!el!tiosulfato!de!sodio!(Na2S2O3)!se!

estudi! la!velocidad!en!funcin!de!diferentes!concentraciones!de!reactivo,!obtenindose!los!resultados!que!se!indican.!

!HCl!!+!!Na2S2O3!!!!SO2!!+!!S!!+!!NaCl!!+!!H2O!

!Experimento" [HCl]"/"M" [Na2S2O3]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"

1! 0.05! 0.06! 510l4!2! 0.10! 0.06! 110l3!4! 0.05! 0.12! 810l3!

!! a)! Exprese!la!ley!de!velocidad,!considerando!los!rdenes!parciales!de!reaccin.!!! b)! Calcule!el!valor!de!la!constante!de!velocidad!!! c)! Cul!es!la!velocidad!de!reaccin!considerando!que!la!concentracin!de!Na2S2O3!es!0.048!

M!y!la!de!HCl!es!0.35!M?!!!!! !!!!! !!!!! !


!


SECCIN"IV:"" Molecularidad+y+Mecanismos+de+reaccin!!1.!! Para! la!reaccin!NO! (g)!+!O3!(g)!!NO2!(g)!+!O2!(g),!se!puede!predecir! la!ecuacin!de!velocidad!

sabiendo!que!es!una! reaccin!elemental?,!por!qu?.!Si! la! respuesta!anterior!es!afirmativa,!escriba!la!ecuacin!de!velocidad!para!esta!reaccin.!

!!2." Identifique! la! molecularidad! y! escriba! la! ley! de! velocidad! para! cada! una! de! las! siguientes!

reacciones!elementales:!!! a)! I2(g)!!2!I(g)!! !! b)! 2!NO(g)!+!Br2(g)!!2!NOBr(g)!!! c)! N2O5(g)!!NO2(g)!+!NO3(g)!!!3.! De! acuerdo! al!mecanismo!de! descomposicin! del! pentaxido! de! dinitrgeno! (N2O5)! que! se!

indica! a! continuacin,! encierre! en! un! crculo! todos! los! intermediarios! que! participan! de! la!reaccin.!

!! !! ! ! !!!!!!!!!!2!N2O5(g)!!2!NO2(g)!+!2!NO3(g)!! !!! !! ! ! NO2(g)!+!NO3(g)!!NO(g)!+!NO2(g)!+!O2(g)!!! !! ! ! !!NO(g)!+!NO3(g)!!2!NO2(g)!!!4.! Considere!el!siguiente!mecanismo!para!la!reaccin!entre!el!xido!ntrico!con!el!cloro:!!! ! ! ! Paso!1:! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!NO(g)!+!Cl2(g)!!NOCl2(g)!! ! ! ! Paso!2:!!!! NOCl2(g)!+!NO(g)!!2!NOCl(g)!!! a)! Indique!la!ecuacin!qumica!y!la!molecularidad!para!la!reaccin!global.!!! b)! Identifique!el!(los)!producto(s)!intermediario(s)!de!la!reaccin.!!! c)! Cul!es!la!molecularidad!de!cada!etapa!elemental?!!!!!!!!!!


!


5.! El! siguiente! grfico!muestra! las! reacciones! catalizada! y! sin! catalizar!para! la!descomposicin!del!perxido!de!hidrgeno!(H2O2)!

!

!! !! La!ecuacin!para!la!reaccin!no!catalizada!es:!2!H2O2(ac)!!2!H2O(l)!+!O2(g)!!

El! mecanismo! para! la! reaccin! catalizada! est! descrito! por! las! siguientes! reacciones!elementales:!

! ! ! ! 2!Br(ac)!+!H2O2(ac)!+!2!H+!!Br2(ac)!+!2!H2O(l)!! ! ! ! !!!!!!!!!!!!!!!Br2(ac)!+!H2O2(ac)!!2!Br(ac)!+!2!H+(ac)!+!O2(g)!

!a) Indique!la!molecularidad!de!la!reaccin!global!catalizada!y!escriba!su!ecuacin!qumica.!

!!

b) Cul(es)!es!(son)!el!(los)!intermediario(s)!de!la!reaccin!catalizada?!!!

c) Cul!de!los!pasos!elementales!corresponde!a!la!etapa!limitante?!!!6.! Para!la!reaccin!entre!el!xido!de!nitrgeno!!y!el!bromo!se!propuso!el!mecanismo!siguiente:!! ! ! ! Paso!1:! ! !!!!!NO(g)!+!Br2(g)!!NOBr2(g)! etapa+lenta!! ! ! ! Paso!2:! ! NOBr2(g)!+!NO(g)!!2!NOBr(g)! etapa+rpida!!!

a) Construya! un! grfico! que! evidencie! las! variaciones! de! energa! entre! reactivos,!intermedios!y!productos,!considerando!que!esta!reaccin!qumica!es!endotrmica.!!

b) Indique!la!etapa!limitante!de!la!velocidad!!

c) Escriba!la!ecuacin!qumica!para!la!reaccin!global.!!

d) Cules!son!los!rdenes!parciales!y!total!de!la!reaccin!global?!!!!!!!


!


7.! El!mecanismo!propuesto!para!cierta!reaccin!es!el!siguiente:!"

AB!+!C2!!AC!+!BC! ! 1!etapa!(lenta)!

AC!+!AB!!BC!+!A2! ! 2!etapa!(rpida)!

!a) Escribe!la!ecuacin!global!de!la!reaccin.!

!b) Deduce!la!expresin!de!la!ley!de!velocidad.!

!!8.! Observe!el!grfico!de!energa!para!la!reaccin!de!A!a!D!que!se!presenta!a!continuacin,!y!

contesta!las!preguntas.!!

!!! a)! Cuntos!intermedios!hay!en!la!reaccin?!!! b)! Cuantos!estados!de!transicin!hay!en!la!reaccin?!!! c)! Cul!es!la!etapa!ms!rpida!de!la!reaccin?!!! d)! Cul!es!el!reactivo!en!la!etapa!limitante!de!la!velocidad?!!! e)! Cmo!es!la!primera!etapa!de!la!reaccin,!endotrmica!o!exotrmica?!!! f)! Cmo!es!la!reaccin!global,!endotrmica!o!exotrmica?!""!!! !


!


SECCIN"V:"" Factores+cinticos!!1.!! Explique!los!siguientes!hechos!desde!la!perspectiva!de! la!cintica!qumica!y! los!factores!que!

modifican!las!velocidades!de!reaccin.!!! a)! El!cido!clorhdrico!10!M!ataca!al!mrmol!mucho!ms!rpido!que!el!cido!clorhdrio!0.01!

M.!!! b)! Las!lucirnagas!lucen!con!ms!intensidad!en!las!noches!calurosas!que!en!las!noches!fras.!!!2.! La! reaccin! entre! el! cinc! y! el! cido! clorhdrico! 1!M! se! representa! a! travs! de! la! siguiente!

reaccin:!!! a)! El!Zn!es!una!sustancia!slida,!qu!efecto!tendr!en!la!velocidad!de!la!reaccin!si!se!usa!Zn!

en!polvo?,!y!si!se!empleara!en!trozos?!!! b)! Qu!efecto!tendr!en!la!velocidad!de!reaccin!si!se!usa!HCl!0.5!M?,!y!si!utilizaramos!HCl!

5!M?!!3." Las!serpientes!son!reptiles!ectotermos,!es!decir,!no!poseen!mecanismos!especializados!para!

regular! su! temperatura! corporal,! sino! que! dependen! del! calor! del! medioambiente.! Por!ejemplo,! en! los!das! fros!disminuyen! las! reacciones!bioqumicas! en! sus! clulas!provocando!que!su!actividad!se!reduzca.!

"! a)! Si! aumenta! la! temperatura! en! el! ambiente,! qu! suceder! con! la! velocidad! de! las!

reacciones!bioqumicas!celulares!de!la!serpiente?!!! b)! Qu! factor! influye!en! la!velocidad!de! las! reacciones!bioqumicas!que!se!producen!en!el!

metabolismo!de!la!serpiente?!!4.! Considere!un!cubo!de!1!m!por!cada!uno!de!sus!lados,!tal!como!aparece!en!la!siguiente!figura.!!

!!! a)! Calcule!el!rea!total!del!cubo,!considerando!sus!seis!caras.!!! b)! Si!este!gran!cubo!se!divide!en!8!cubos!ms!pequeos!de!0.5!m!por!

cada! lado,! cul! es! el! rea! total! de! cada! uno! de! los! cubos!pequeos?,!y!la!suma!total!del!rea!de!todos!los!cubos!pequeos?!

!!

1!m!

1!m!

1!m!


!


! c)! Qu! conclusin! extrae! al! comparar! la! superficie! de! contacto! del! cubo! grande! con! la!superficie!total!de!los!cubos!ms!pequeos?!Extrapole!esta!relacin!al!efecto!que!tiene!el!grado!de!divisin!de!reactivos!en!la!velocidad!de!una!reaccin!qumica.!

!!5.! La! siguiente! reaccin! exotrmica! se! lleva! a! cabo! en! un! recipiente! cerrado! provisto! de! un!

mbolo!mvil.!!

2!CO!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!!!!2!CO2!(g)!!! Desde!el!punto!de!vista!de!la!cintica!qumica,!explica:!!! a)! Qu!sucede!al!aumentar!la!presin!del!sistema?!!! b)! Qu!sucede!si!disminuye!la!temperatura!del!sistema?!!! c)! Qu!sucede!con!la!velocidad!de!reaccin!si!aumenta!la!concentracin!de!CO?!!! d)! Qu!sucede!con!la!velocidad!de!reaccin!si!disminuye!la!concentracin!de!O2?!!!!!! !


!


Unidad"N3:! EQU I L I B R I O !QU M I CO !

!Objetivos:" Conocer! y! comprender! el! concepto! de! equilibrio! qumico,! las! pautas! para! expresar!

matemticamente!la!constante!de!equilibrio!e!interpretar!la!informacin!que!sta!entrega.! Calcular! constantes! de! equilibrio! y! sus! concentraciones,! e! interpretar! datos! y! formular!

explicaciones!a!partir!de!las!teoras!y!conceptos!tratados!en!clases.! Comprender!los!factores!que!afectan!el!equilibrio!qumico:!principio!de!Le!Chatelier.!!!SECCIN"I:"" Constantes+de+Equilibrio!!1.!! Exprese!la!constante!de!equilibrio!de!las!siguientes!reacciones!qumicas.!!! a)! NO2!(g)!!N2O4!(g)!! !! b)! HI!(g)!!H2!(g)!+!I2!(g)!! !! c)! SO2Cl2!(g)!!SO2!(g)!+!Cl2!(g)!! !! d)! N2!(g)!+!H2!(g)!!NH3!(g)!! !! e)! CO!(g)!+!O2!(g)!!CO2!(g)!! !! f)! NaHCO3!(s)!!Na2CO3!(s)!+!H2O!(g)!+!CO2!(g)!! !! g)! Zn!(s)!+!HCl!(ac)!!ZnCl2!(ac)!+!H2!(g)!! !! h)! H2O2!(l)!!H2O!(l)!+!O2!(g)!!!2.! Escriba!la!ecuacin!qumica!a!partir!de!las!siguientes!constantes!de!equilibrio.!!

a)! Kc=[NO]2[Br2][BrNO]2

!

b)! Kc=[I2][Cl2][ICl]2

!

c)! Kc=[NO]2

[N2][O2]!

d)! Kc=[NH3]

2

[N2][H2]3 !

e)! Kc=[SO3]

[SO][O2]!

f)! Kc=[HBr]2

[H2][Br2]!

""""


!


3.! La!ruptura!homoltica!del!oxgeno!molecular!se!representa!mediante!la!ecuacin!O2!(g)!!!2!O!(g)!

! con! una! constante! de! equilibrio! Kc! =! 110l34,! a! 25C.! Plantea! una! hiptesis! de! cmo! se!encontrara!el!oxgeno!en!la!vida!cotidiana.!

!!4.! Se!tiene!la!siguiente!reaccin!en!equilibrio!

CaCO3!(s)!!!CaO!(s)!+!CO2!(g)!!!!!Kc!=!2.510l3!a!800C!!! a)! Escriba!la!expresin!de!la!constante!de!equilibrio!!! b)! Hacia!dnde!se!favorece!el!equilibrio?!!!5.! El! NO! es! un! contaminante! atmosfrico! que! producen! los! motores! de! automvil! por! la!

reaccin:!N2!(g)!+!O2!(g)!!2!NO!(g)!

!! Para!!esta!reaccin,!el!valor!de!Kc!a!2300!K!es!1.710l3.!Quedar!mucho!reactivo!cuando!la!

reaccin!haya!llegado!al!equilibrio?!Explique!su!respuesta.!!!!! !


!


SECCIN"II:"" Clculo+de+constantes+de+equilibrio+y+concentraciones+en+el+equilibrio!"1.! Considere!la!siguiente!reaccin!qumica!en!equilibrio:!

H2S!(g)!+!O2!(g)!!H2SO4!(g)!

! Si! las! concentraciones! de! cada! especie! son:! [H2SO4]! =! 3.45! M,! [O2]! =! 0.25! M! y! [H2S]! =!! 1.24!M.!!! a)! Determine!el!valor!de!Kc.+!! b)! Existir!ms!cantidad!de!producto!o!reactivo!en!el!equilibrio?!""2." Al! calentar! a! 100C!el! bromuro!de!nitrosilo,! ste! se!descompone!de! acuerdo!a! la! siguiente!

reaccin!qumica:!NOBr!(g)!!NO!(g)!+!Br2!(g)!

Al!realizar!esta!reaccin!en!un!recipiente!de!10!L,!se!aprecia!que,!al!alcanzarse!el!equilibrio,!en!el!recipiente!hay!0.059!moles!de!NOBr,!0.105!moles!de!NO,!y!0.05!moles!de!Br2.!!Cul!es!el!valor!de!la!constante!de!equilibrio!para!esta!reaccin?!

!!3." El!acetato!de!etilo!es!un!disolvente!industrial!que!se!obtiene!por!la!reaccin!del!cido!actico!

con!etanol.!CH3COOH!(ac)!!!+!!!C2H5OH!(ac)!!!!!!CH3COOC2H5!(ac)!!!+!!!H2O!(l)!

!! a)! Escriba!la!expresin!de!la!constante!de!equilibrio.!!! b)! Una!disolucin!que!se!prepar!en!un!matraz!aforado!de!500!mL!mezclando!1!mol!de!cido!

actico!con!1!mol!de!etanol,!contiene!0.65!mol!de!acetato!de!etilo!en!el!equilibrio.!Calcule!la!concentracin!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc.!

!! c)! Una! reaccin!caracterstica!del!acetato!de!etilo,!es! la! reaccin! inversa!a! la!descrita!en!el!

enunciado! de! este! ejercicio,! tambin! conocida! como! reaccin! de! hidrlisis.! Escriba! la!expresin! de! equilibrio! de! la! reaccin! de! hidrlisis! y! calcule! el! valor! de! Kc! para! dicha!reaccin,!considerando!los!datos!del!problema!3b.!

!!4.! Se!realiza! la!reaccin!de!formacin!de!amonaco!en!un!recipiente!cuyo!volumen!es!de!10!L,!

llegando!al!equilibrio!qumico!cuando!existen!2!moles!de!H2,!4!moles!de!N2,!y!5!moles!de!NH3.!!

H2!(g)!+!N2!(g)!!2!NH3!(g)!

! Determine!la!concentracin!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc!y!Kp.!!!!


!


5.! Las! presiones! parciales! en! una! mezcla! en! equilibrio! de! NO,! Cl2! y! NOCl,! a! 500! K,! son! las!siguientes:!PNO!=!0.240!atm;!PCl2!=!0.608!atm!y!PNOCl!=!1.35!atm.!Cunto!vale!Kp!y!Kc!a!500!K,!para!la!reaccin!NO!(g)!+!Cl2!(g)!!NOCl!(g)?!!

!6.! Determine! la! concentracin! de! O2! que! debe! existir! en! el! equilibrio! de! la! reaccin! de!

descomposicin!del!trixido!de!azufre:!

SO3!(g)!!SO2!(g)!+!O2!(g)!

! Considere!los!siguientes!datos:![SO2]!=!0.125!M,![SO3]!=!2.75!M!y!Kc!=!0.01.!!!7.! En!la!siguiente!reaccin!reversible:!

HF!(ac)!!H+!(ac)!+!Fl!(ac)!

El! equilibrio! se! logra! cuando! las! concentraciones! molares! de! cada! producto! son! iguales! y!representan!el!5%!de!la!concentracin!molar!del!reactante.!Si! la!concentracin!en!equilibrio!del!reactante!fuese!0.25!M,!determine:!!

! !! a)! La!concentracin!molar!de!cada!producto.+! !! b)! El!valor!de!Kc.+!!! !


!


SECCIN"III:"" Principio+de+Le+Chatelier!!1.! En!un!recipiente!cerrado!se!establece!el!siguiente!equilibrio:!!!

2!HgO!(s)!!2!Hg!(l)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!!!!H!>!0!!! a)! Cmo!afecta!al!equilibrio!un!aumento!de!la!presin!parcial!de!oxgeno?!!!! b)! Qu!le!ocurrir!al!equilibrio!cuando!se!aumente!la!temperatura?!""2.! A!25C!y!1!atmsfera,!se!establece!el!equilibrio:!!!

N2!(g)!+!O2!(g)!!2!NO!(g)!!!!!!!!!H!=!!180.2!kJ!!! Razone!sobre!la!veracidad!o!falsedad!de!las!siguientes!afirmaciones:!!!! a)! La!constante!de!equilibrio!se!duplica!si!se!duplica!la!presin.!!!! b)! La!reaccin!se!desplaza!hacia!la!izquierda!si!se!aumenta!la!temperatura.!!!! c)! Si!se!aumenta!la!concentracin!de!NO!la!constante!de!equilibrio!aumenta.!!!3.! Al!calentar!yodo!en!una!atmsfera!de!dixido!de!carbono,!se!produce!monxido!de!carbono!y!

pentxido!de!diyodo:!!!

I2!(g)!+!CO!(g)!!CO2!(g)!+!I2O5!(s)!!!!!!!!!!H!=!1.175!J!!! Justifique!el!efecto!que!tendrn!los!cambios!que!se!proponen:!!!! a)! Disminucin!del!volumen!sobre!el!valor!de!la!constante!Kp.!!!! b)! Adicin!de!yodo!sobre!la!cantidad!de!CO.!!!! c)! Reduccin!de!la!temperatura!sobre!la!cantidad!de!CO2.!!!4.! Justifique!si!las!siguientes!afirmaciones!son!ciertas!o!falsas:!!! a)! Un! valor! negativo! de! una! constante! de! equilibrio! significa! que! la! reaccin! inversa! es!

espontnea.!!! b)! Para! una! reaccin! exotrmica,! se! produce! un! desplazamiento! hacia! la! formacin! de!

productos!al!aumentar!la!temperatura.!!


!


! c)! Para! una! reaccin! a! temperatura! constante! con! igual! nmero! de! moles! gaseosos! de!reactivos! y! productos,! no! se! produce! desplazamiento! del! equilibrio! si! se! modifica! la!presin.!

!! d)! Para!una!reaccin!a!temperatura!constante!donde!nicamente!son!gases!los!productos,!el!

valor! de! la! constante! de! equilibrio! disminuye! cuando! disminuimos! el! volumen! del!recipiente.!

!!5.! Cmo! influyen! los! cambios! siguientes! en! el! valor! de! la! constante! de! equilibrio! de! una!

reaccin!exotrmica!en!fase!gaseosa?!!! a)! Quitar!un!reactivo!o!producto.!!! b)! Reducir!el!volumen.!! !! c)! Disminuir!la!temperatura.!!! d)! Agregar!un!catalizador.!!! !

!CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS++TERCER+AO+DE+ENSEANZA+MEDIA++ 32#

!


SOLUC IONAR IO !#

Unidad#N1:#Termoqumica#!Seccin#I:#Sistemas#Termodinmicos#!1.! a)! Abierto.!! b)! Cerrado.!! c)! Abierto.!! d)! Aislado.!! e)! Cerrado.!!2.! a)! Aislado.!! b)! Energa!elctrica!en!energa!calrica.!! c)! Temperatura!y!tiempo.!! d)! Aumentar!su!temperatura.!!3.! a)! Abierto.!! b)! Presin,! temperatura! y! condicin! del!

tiempo.!! c)! Humedad! relativa,! presencia! de! gases!

invernadero,!etc.!! d)! Del! estado! inicial! al! final! hay! un!

aumento! en! la! presin! y! en! la!temperatura.!

! e)! Es! imposible! predecir! el! estado! del!tiempo,! ya! que! no! se! observa! una!relacin!de!ste!con!las!otras!variables!en!estudio!(presin!y!temperatura).!

!4.! a)! Falso,! ya! que! las! paredes!

impermeables! no! permiten! el! paso! de!materia.!

! b)! Verdadero,! ya! que! las! paredes!adiabticas!no!permiten!el!traspaso!de!energa.!

! c)! Verdadero,! en! los! sistemas! cerrados!slo! hay! intercambio! de! energa,! una!pared!permeable!permitira! adems!el!intercambio!de!materia.!

!

!#Seccin#II:#Clculo#de#Entalpa#!1.! L130.5!kJ!!2.! L8!kJ:!exotrmica.!!3.! L388!J;!exotrmica.!!4.! +1930.45!kJ;!endotrmica!!5.! a)! +448.5!kJ!! b)! +5890!kJ!! c)! 109.08!g!!

6.! a)! 140!kJ!! b)! 0.0763!g!!7.! a)! exotrmica.!! b)! L59427!kJ!! c)! 6.43!g!! d)! 112!kJ!!8.! a)! L129.33!kJ!! b)! L120.39!kJ!!

!Seccin#III:#Entalpas#de#formacin#!1.! L196.2!kJ;!exotrmica.!!2.! 2802!kJ!!3.! 1035.4!kJ!!

4.! a)! L873.81!kJ!! b)! 9028!kJ!! c)! 96.8!kJ!!!

##


!


Seccin#IV:#Entalpas#de#enlace#!1.! L474!kJ!!!2.! +353!kJ!!3.! L115!kJ!!

4.! +248!kJ!!5.! L41!kJ!!!

!Seccin#V:#Ley#de#Hess#!1.! a)! 90!kJ!!! b)!

! !!!! !!!2.! a)! 125!kJ!!

! b)! !

! !!!!! !!3.! L1300!kJ!!4.! 155.65!kJ!!5.! L504!kJ!

!!Seccin#VI:#Entropa#!1.! a)! +! !!! b)! +!!! c)! !!!! d)! !!2.! a)! Coeficientes:!2,2,1!! ! S!=!125.7!J!KL1!

!! b)! Coeficientes:!2,1,2!! ! S!=!181.26J!KL1!!

! c)! Coeficientes:!2,3!! ! S!=!L137.44!J!KL1!!! d)! Coeficientes:!1,1,1!! ! S!=!L169.76!J!KL1!!! e)! Coeficientes:!2,3,2!! ! S!=!L165.38!J!KL1!!! f)! Coeficientes:!2,3,2,4!! ! S!=!L162.3!J!KL1!

!

!#####

Y!

Z!

H=L35!kJ!

H=90!kJ!H=125!kJ!

X!

H!

A!

C!

H=30!kJ!

H=60!kJ!H=90!kJ!

B!

H!


!


Seccin#VII:#Energa#de#Gibbs#y#espontaneidad#!1.! Coeficientes:!2,!3,!2,!4.!! G!=!1471.39!kJ!!2.! Coeficientes:!1,!1,!1,!1.!! G!=!85.5181!kJ;!reaccin!no!espontnea.!!3.! Coeficientes:!2,!3,!2,!2.!! G!=!L989.654!kJ;!reaccin!espontnea.!!4.! G!=!56.633!kJ;!reaccin!no!espontnea.!La!reaccin!se!vuelve!espontnea!a!temperaturas!mayores!a!

698.23!K.!!5.! a)! G!=!L71.89!kJ;!reaccin!espontnea.!!! b)! H!=!L115.63!kJ!!6.! a)! S!=!519.4!J!KL1!!! b)! Hetanol!=!L277.69!kJ!!7.! a)! H!=2802!kJ!!! b)! S!=!L259.6!J!KL1!! ! G!=!2879.36!kJ!!

! ! La!entropa!disminuye.!Adems,!La! reaccin!es!endotrmica,! lo!que!significa!que!el!valor!de!G!ser!siempre!positivo!y!por!ende!la!reaccin!no!ser!espontnea!a!ninguna!temperatura.!

!!!# #


!


Unidad#N2:#Cintica#Qumica#!Seccin#I:#Fundamentos#de#la#cintica#!1.! a)! Para!que!una!reaccin!qumica!se!produzca!es!necesario!que!las!molculas!de!reactivos!choquen!

entre!ellas!con!una!orientacin!adecuada.!En!la!medida!que!estos!choques!no!son!efectivos!o!no!tienen! la! orientacin! que! corresponde! es! ms! difcil! alcanzar! la! energa! de! activacin! y! la!velocidad! de! reaccin! es!ms! lenta;! por! el! contrario,! cuando! los! choques! intermoleculares! son!efectivos!la!reaccin!ocurre!con!mayor!rapidez.!

!! b)! Porque!algunas!reacciones!exotrmicas!presentan!gran!energa!de!activacin.!!! c)! Al!aumentar!la!temperatura!aumenta!tambin!la!energa!cintica!de!las!molculas!y!por!ende,!el!

nmero!de!choques!efectivos.!En!este! sentido,!al!haber!mayor!nmero!de!choques!efectivos! la!velocidad!de!reaccin!es!mayor.!

!2.! !! a)! !

! ! !!! b)! 46!kJ.!!! c)! exotrmica.!!!3.! !

Perfil+A+

!

Perfil+B+

!!

6!kJ!

40!kJ!

HBr!

H2!+!Br2!

inicio!de!la!reaccin!

energa!


Productos!Reactivos! H!Ea!

!

Productos!

Reactivos!H!

Ea!

!


!


! El! perfil! A! corresponde! a! una! reaccin! exotrmica! y! el! perfil! B! a! una! endotrmica.! Las! reacciones!exotrmicas!al! tener,!por! lo!general,!una!menor!energa!de!activacin!son!aquellas!que!ocurren!ms!rpidamente.!

!!4.! !

!! !! La!reaccin!qumica!hipottica!es!exotrmica.!El!valor!de!la!energa!de!activacin!influye!en!la!velocidad!

de! una! reaccin,! ya! que! al! disminuir! la! energa! de! activacin! las! reacciones! ocurren! con! mayor!velocidad.!

!!5.! !! a)! 40!kJ.!!! b)! 20!kJ.!!! c)! exotrmica.!!! d)! 80!kJ.!!! e)! 40!kJ.!!! f)! !

! ! !!

energa!


58!kJ!32!kJ!

100%!R!

100%!P!

inicio!de!!la!reaccin!


!


Seccin#II:#Velocidades#de#reaccin#!1.! !

! a)!t

[HI]21

t][I

11

t][H

11v 22 === !

!

! b)!t

][NH21

t][H

31

t][N

11v 322 === !

!

! c)!t

]SO[H11

tO][H

11

t][SO

11v 3222 === ! !

!!2.! 0.0625!M/min!!!3.! !

t#(s)# [C4H9Cl]#(M)# Velocidad#(M/s)#

0! 0.1000!L!3.810L4!

25! 0.0905!L!3.410L4!

50! 0.0820!

L!3.1610L4!75! 0.0741!

L!2.810L4!100! 0.0671!

L!4.8810L4!125! 0.0549!

L!4.0410L4!150! 0.0448!

L!3.210L4!175! 0.0368!

L!6.7210L4!200! 0.0200!

L!810L4!225! 0!

!!4.!

2Hv =!8!M/min;!

2Ov =!4!M/min,! OH2v !=!8!M/min!

!!5.! 210L3!M/min!!!6.!

62242 HCHHCvvv == =!20!M/min!

!


!


Seccin#III:#Ley#de#velocidad#y#orden#de#reaccin##1.! Orden!global!de!reaccin:!2!!2.! Orden!respecto!a!S2O8

2L:!1!! Orden!respecto!a!IL:!1!!3.! Orden!total!de!reaccin:!2!! Orden!respecto!a!NO:!1!! Orden!respecto!a!H2:!1!!4.! a)! v!=!k![A]![B]!! b)!! Orden!total:!2!!5.! a)! v!=!k![A]2![B]!! b)! Orden!total:!3!!6.! v!=!k![X]2![Y];!!!Orden!total:!3!!7.! v!=!410L6!M/s!!8.! a)! Orden!respecto!a!ICl:!1!! ! Orden!respecto!a!H2:!1!! ! Orden!total:!2!!! b)! v!=!k![ICl]![H2]!!! c)! k!=!1.6410L4!L!molL1!sL1!!! d)! v!=!2.0810L9!M/s!!9.! a)! Orden!respecto!a!A:!2!! ! Orden!respecto!a!B:!1!! ! Orden!total:!3!!! b)! k!=!5.510L3!L2!molL2!sL1!! !! c)! v!=!0.022!M/min!!10.! a)! Orden!respecto!a!Cl2:!2!! ! Orden!respecto!a!MnO2:!2!! ! Orden!respecto!a!HCl:!1!! ! Orden!total:!5!!! b)! k!=!2.50810L5!L4!molL4!sL1!!11.! a)! Orden!respecto!a!Na2S2O3:!4!! ! Orden!respecto!a!HCl:!1!! ! Orden!total:!5!!! b)! 771.6!L4!molL4!sL1!!! c)! 1.4310L3!M/s!


!


Seccin#IV:#Molecularidad#y#Mecanismos#de#reaccin##1.! El!orden!asociado!a!cada!una!de! los! reactivos!para!expresar! la!ecuacin!de!velocidad!coincide,!en!el!

caso! de! las! reacciones! elementales,! con! el! coeficiente! estequiomtrico! de! la! ecuacin! qumica!balanceada.! De! este! modo,! si! conocemos! los! coeficientes! estequiomtricos! sabemos! tambin! los!rdenes!parciales!de!la!reaccin!y!por!lo!tanto!podemos!predecir!la!ecuacin!de!velocidad.!

v!=!k![NO]![O3]!!2.! a)! unimolecular;!v!=!k![I2]!!! b)! trimolecular;!v!=!k![NO]2![Br2]!!! c)! unimolecular;!v!=!k![N2O5]!!3.! Los!intermediarios!para!la!reaccin!global!son:!2!mol!de!NO3,!1!mol!de!NO!y!1!mol!de!NO2.!!4.! a)! 2!NO!+!Cl2!!!!!!2!NOCl!!!!!!trimolecular!!! b)! NOCl2!!! c)! Ambas!etapas!son!bimoleculares!!5.! a)! 2!H2O2!!!!!2!H2O!+!O2!!!!!!bimolecular!!! b)! BrL,!H+,!Br2.!!! c)! El!paso!elemental!corresponde!al!que!tiene!una!mayor!energa!de!activacin,!en!este!caso!es!el!

paso!nmero!dos,!en!que!el!bromo!reacciona!con!agua.!!6.! a)!

! !!! b)! Por!la!misma!razn!expuesta!en!el!ejercicio!5c,!la!etapa!limitante!es!el!paso!1.!!! c)! 2!NO!+!Br2!!!!!!2!NOBr!!! d)! La! ecuacin! de! velocidad! est! determinada! por! el! paso! elemental! de! la! reaccin! global,! esto!

quiere! decir! que! la! ley! de! velocidad! para! el! paso! 1! (etapa! limitante)! coincide! con! la! ley! de!velocidad!de! la!reaccin:!v!=!k! [NO]![Br2].!A!partir!de! la! ley!de!velocidad!podemos! inferir!que!el!orden!parcial!respecto!a!cada!reactivo!es!1!y!el!orden!total!es!2.!

! energa!


NO!+!Br2!

NOBr2!

NOBr!Ea

!

Ea!


!


7.! a)! 2!AB!+!C2!!!!!!2!BC!+!A2!!! b)! La!ley!de!velocidad!est!determinada!por!la!etapa!limitante,!por!tanto!v!=!k![AB]![C]!!8.! a)! 2!intermediarios,!B!y!C.!!! b)! Hay!tres!estados!de!transicin,!entre!A!!B,!B!!C!y!C!!D.!!! c)! La!etapa!ms!rpida!es!aquella!que!tiene!una!menor!energa!de!activacin,!en!este!caso!sera!la!

tercera!etapa,!en!que!C!!D.!!! d)! En!la!etapa!ms!lenta,!donde!la!energa!de!activacin!es!mayor,!el!reactivo!es!B.!!! e)! Endotrmica,!ya!que!la!energa!de!los!productos!es!mayor!a!la!de!los!reactivos.!!! f)! Exotrmica,!la!energa!de!los!productos!es!menor!a!la!de!los!reactivos,!hay!energa!que!se!libera.!!!Seccin#V:#Factores#cinticos.#!1.! a)! Por! efecto! de! la! concentracin,! al! haber! mayor! cantidad! de! reactivo! aumentan! las! choques!

efectivos!y!por!tanto!aumenta!tambin!la!velocidad!de!reaccin.!!! b)! Las!lucirnagas!se!encienden!por!una!reaccin!qumica!que!ocurre!entre!el!aire!y!la!luciferina.!Si!

entendemos!la!temperatura!como!una!propiedad!fsica!asociada!al!movimiento!de!las!partculas,!al! aumentar! la! temperatura! aumentan! los! choques! efectivos! y! por! tanto! la! reaccin! aireLluciferina,!ocurre!con!mayor!velocidad!y!por!eso!se!observa!mayor!intensidad!en!su!luz.!

!2.! a)! Al! aumentar! el! grado! de! divisin! aumenta! la! superficie! de! contacto! y! tambin! el! nmero! de!

choques! efectivos,! razn! que! justifica! una! mayor! velocidad! de! reaccin! usando! Zn! en! polvo!comparado!con!Zn!en!trozos.!

!! b)! De! igual! forma! que! en! el! ejercicio! 1a,! un! HCl! concentrado! comparado! con! uno! diludo! va! a!

permitir!que!la!reaccin!ocurra!con!mayor!velocidad.!!3.! a)! Al! aumentar! la! temperatura! aumentar! tambin! las! reacciones! bioqumicas! celulares! de! la!

serpiente.!!! b)! Temperatura.!!4.! a)! 6!m2.!!! b)! rea!total!de!cada!cubo!=!1.5!m2;!rea!total!=!12m2.!!! c)! Al!dividir!un!gran!cubo!aumenta!la!superficie!de!contacto.!Desde!el!punto!de!vista!de!la!cintica!

qumica,!si!aumentamos!la!superficie!de!contacto!la!velocidad!de!la!reaccin!aumenta.!!5.! a)! Al! aumentar! la! presin! del! sistema,! el! volumen! disminuye! y! el! nmero! de! colisiones!

intermoleculares!aumenta,!por!lo!que!la!velocidad!de!reaccin!aumenta.!!! b)! Si!la!temperatura!disminuye,!la!cintica!molecular!disminuye!y!como!consecuencia!el!nmero!de!

colisiones!baja.!Por!tanto,!la!reaccin!toma!ms!tiempo!en!desarrollarse.!!


!


! c)! !Si! aumenta! la! concentracin! de! monxido! de! carbono,! la! velocidad! de! la! reaccin! tambin!aumentar,! ya! que! habr! un! mayor! nmero! de! colisiones! con! oxgeno! para! transformarse! en!producto.!

!! d)! Si!disminuye!la!concentracin!de!oxgeno!habr!una!disminucin!en!el!nmero!de!colisiones!con!

monxido!de!carbono,!por!lo!que!la!reaccin!ser!ms!lenta.!!!# #


!


Unidad#N3:#Equilibrio#Qumico#!Seccin#I:#Constantes#de#Equilibrio#!1.! !

! a)! 22

42eq ][NO

]O[NK = !

! b)!222

eq [HI]]][I[H

K = !

! c)! 222

22eq ]Cl[SO

]][Cl[SOK = !

! d)! 322

23

eq ]][H[N][NH

K = !

! e)!][O[CO]

][COK

22

22

eq = !

! f)! ]O][CO[HK 22eq = !

! g)![HCl]

]][ZnCl[HK 22eq = !

! h)! ][OK 2eq = !

!2.!! a)! 2!BrNO!!!!!!2!NO!+!Br2!!

!b)! 2!ICl!!!!!!I2!+!Cl2!!

c)! N2!+!O2!!!!!!2!NO!

d)! N2!+!3!H2!!!!!!2!NH3!!e)! SO!+!O2!!!!!!SO3!!f)! H2!+!Br2!!!!!!2!HBr!

!!3.! La!constante!de!equilibrio!de!la!ruptura!homoltica!tiene!un!valor!menor!a!1,!lo!que!nos!indica!que!el!

equilibrio!se!encuentra!favorecido!hacia! los!reactivos.!De!este!modo,!el!oxgeno!debera!encontrarse,!mayoritariamente,!como!oxgeno!molecular!(O2).!

!4.! a)! Keq!=![CO2]!!! b)! El!equilibrio!se!favorece!hacia!los!reactivos.!!5.! Debido!el!valor!de!constante,!el!equilibrio!se!encuentra!desplazado!hacia!los!reactivos,!por!lo!que!en!el!

equilibrio!existir!gran!cantidad!de!N2!y!O2.!!!Seccin#II:#Clculo#de#constantes#de#equilibrio#y#concentraciones#en#el#equilibrio##1.! a)! 44.5!!! b)! Existir!ms!producto.!!2.! Keq!=!0.0158!!

3.! a)!OH]HCOOH][C[CH]HCOOC[CH

K523

523eq = !

!

! b)! [CH3COOH]!=!2!mol/L!! ! [C2H5OH]!=!2!mol/L!! ! [CH3COOC2H5]!=!1.3!mol/L!! ! Kc!=!0.325!!

! c)!]HCOOC[CHOH]HCOOH][C[CH

K523

523eq = ;!Kc!=!3.077!

4.! [H2]!=!0.2!mol/L!! [N2]!=!0.4!mol/L!! [NH3]!=!0.5!mol/L!! Kc!=!78.125!! Kp!=!0.015!!5.! Kp!=!52.04;!Kc!=!2133.66!!6.! [O2]!=!4.84!mol/L!!7.! a)! [H+]!=![FL]!=!0.0125!mol/L!!! b)! Kc!=!6.2510L4!!

!


!


Seccin#III:#Principio#de#Le#Chatelier! !!1.! a)! Un!aumento!de!la!presin!favorece!el!equilibrio!hacia!donde!hay!una!menor!cantidad!de!moles!en!

estado!gaseoso.!En!este!caso,!la!reaccin!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! b)! Al!aumentar!la!temperatura!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!!!2.! a)! Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia,!sta!slo!vara!con!la!temperatura.!!! b)! Verdadero,! un! aumento! de! la! temperatura! en! una! reaccin! exotrmica! desplaza! el! equilibrio!

hacia!los!reactivos.!!

a) Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia.!!!3.! a)! Las!constantes!varan!slo!con!la!temperatura,!no!con!el!volumen.!!! b)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!!! c)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!!4.! a)! Falso,!las!constantes!de!equilibrio!no!pueden!tener!valores!negativos.!!! b)! Falso,!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! c)! Verdadero,! la! presin! vara! el! equilibrio! solo! cuando! hay! diferencia! en! el! nmero! de! moles!

presentes!en!reactivos!y!productos.!!! d)! Falso,! el! valor! de! la! constante! slo! cambia! con! la! temperatura! y! en! este! caso! la! temperatura!

permanece!constante.!!!5.! a)! Se!desplaza!hacia!los!reactivos.!!! b)! Se!desplaza!hacia!el!lado!en!que!haya!un!menor!nmero!de!moles!en!estado!gaseoso.!!! c)! Se!desplaza!hacia!los!productos.!!! d)! No!cambia!la!constante!de!equilibrio,!slo!cambia!la!velocidad!con!que!ocurren!las!reacciones.!.!!!!!!!!!!!


!


!

Documents

1. Cuadernillo de Ejercicios IIIº Medio