miércoles, 20 de febrero de 2013

ENERGÍA MECÁNICA. TRABAJO Y CALOR


CONCEPTOS BÁSICOS Y ACTIVIADES INTERACTIVAS







TEORÍA



EJERCICIOS CON SIMULACIONES





PROBLEMAS RESUELTOS






PROBLEMAS PROPUESTOS CON SUS SOLUCIONES





ESTRUCTURA ATÓMICA, TABLA PERIÓDICA Y ENLACE QUÍMICO


ESTRUCTURA ATÓMICA




LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS




EL ENALCE QUÍMICO




Batería de preguntas


miércoles, 6 de febrero de 2013

SelectividadEquilibrio Químico


Selectividad Equilibrio con soluciones
1.- En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N2 y 3 mol de H2 a la temperatura de 780 K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción N2 + 3 H2  ↔NH3, se tiene una mezcla con un 28 % en mol de NH3. Determine:
a) El número de moles de cada componente en el equilibrio.
b) La presión final del sistema.
c) El valor de la constante de equilibrio, Kp.
Datos.- R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1
Sol: a)moles N2= 0,56; H2=1,68; NH3=0,88; b) p=499 atm; c) Kp=1,136.10-5 atm-2
2.– Considerando la reacción 2 SO2(g) + O2(g) ↔2 SO3(g) razone si las siguientes
afirmaciones son verdaderas o falsas.
a) Un aumento de la presión conduce a una mayor producción de SO3.
b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las moléculas de SO2 y O2 entre sí.
c) El valor de Kp es superior al de Kc, a temperatura ambiente.
d) La expresión de la constante de equilibrio en función de las presiones parciales es: Kp = p2(SO2)·p(O2)/p2(SO3)
Sol: a)V; b)F; c)F; d)F
3 .- El yoduro de hidrógeno se descompone a 400 °C de acuerdo con la ecuación
2HI(g) ↔ H2(g) + I2(g), siendo el valor de Kc,=0,0156. Una muestra de 0,6 moles de HI se introduce en un matraz de 1 L y parte del HI se descompone hasta que el sistema alcanza el equilibrio.
a) ¿Cuál es la concentración de cada especie en el equilibrio?
b) Calcule Kp.
c) Calcule la presión total en el equilibrio.
Sol: a) [I2]=[H2]=0,06M  [HI]=0,42M; b)Kp=Kc; c)p=33,1 atm
4.-Eldióxido de nitrógeno es un gas que se presenta en la forma monómera a 100 ºC. Cuando se disminuye la temperatura del reactor hasta 0 ºC se dimeriza para dar tetróxido de dinitrógeno gaseoso.
a) Formule el equilibrio químico correspondiente a la reacción de dimerización.
b) ¿Es exotérmica o endotérmica la reacción de dimerización?
c) Explique el efecto que produce sobre el equilibrio una disminución del volumen del reactor a
temperatura constante.
Sol: a) 2NO2(g) N2O4(g); b)Exotérmica porque al aumentar la temperatura se desplaza hacia la izquierda; c)se desplaza hacia la derecha. La constante no varía
d) Explique cómo se verá afectado el equilibrio si disminuye la presión total, a temperatura constante.
Sol: d) se desplaza a la izquierda, K no varía
5.- Se introducen 2 moles de COBr2 en un recipiente de 2 L y se calienta hasta 73 ºC. El valor de
la constante Kc, a esa temperatura, para el equilibrio COBr2(g) ↔ CO(g) + Br2(g) es 0,09. Calcule en dichas condiciones:
a) El número de moles de las tres sustancias en el equilibrio.
b) La presión total del sistema.
c) El valor de la constante Kp.
Sol:  a)Moles CO= moles Br2=0,512 moles COBr2= 1,,488; b)p= 35,6 atm; c) Kp= 2,5 atm
6.– El pentacloruro de fósforo se descompone con la temperatura dando tricloruro de fósforo y cloro. Se introducen 20,85 g de pentacloruro de fósforo en un recipiente cerrado de 1 L y se calientan a 250 ºC hasta alcanzar el equilibrio. A esa temperatura todas las especies están en estado gaseoso y la constante de equilibrio Kc vale 0,044.
a) Formule y ajuste la reacción química que tiene lugar.
b) Obtenga la concentración en mol·L–1 de cada una de las especies de la mezcla gaseosa a esa
temperatura.
c) ¿Cuál será la presión en el interior del recipiente?
d) Obtenga la presión parcial de Cl2.
Datos. R = 0,082 atm·L·K–1·mol–1; Masas atómicas: P = 31,0; Cl = 35,5.
Sol: a) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g); b) [PCl3]=[Cl2]=0,048M; [PCl5]= 0,052M; c)p=6,35 atm; d) pCl2=2,06 atm
7.– El valor de la constante de equilibrio a 700 K para la reacción 2HI (g)↔H2 (g) + I2 (g) es
0,0183. Si se introducen 3,0 moles de HI en un recipiente de 5 L que estaba vacío y se deja alcanzar el equilibrio:
a) ¿Cuántos moles de I2 se forman?
b) ¿Cuál es la presión total?
c) ¿Cuál será la concentración de HI en el equilibrio si a la misma temperatura se aumenta el volumen al doble?
Sol: a)moles I2= 0,623; p=34,4atm; c)[HI]=0,175M
8.- La reacción de obtención de polietileno a partir de eteno, , es exotérmica:
a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio, Kp.
b) ¿Qué tipo de reacción de polimerización se produce?
c) ¿Cómo afecta un aumento de la temperatura a la obtención de polietileno?
d) ¿Cómo afecta un aumento de la presión total del sistema a la obtención de polietileno?
Sol: a) nCH2=CH2(g)↔{CH2-CH2}n(s)Kp=1/pn;b)Es una polimerización por adición(pag 332 libro); c)Como es exotérmica, un aumento de T no favorece la formación del polímero; d) aumentar la presión favorece la formación del polímero
9 .-En un reactor de 1L, a temperatura constante, se establece el equilibrio N02 + S02↔NO +
S03, siendo las concentraciones molares en el equilibrio: [N02]=0,2, [S02]=0,6, [N0]=4,0 y [S03]=1,2.
a) Calcular el valor de la Kc a esa temperatura
b) Si se añaden 0,4 moles de N02 ¿Cuál será la nueva concentración de reactivos y productos cuando se reestablezca de nuevo el equilibrio?
Sol: a)Kc= 40; b) [NO2]= [SO2]=0,386M  [NO]=4,214M [SO3]=1,414M
10.- En una cámara cerrada de 10L a la temperatura de 25°C se introduce 0,1 mol de propano
con la cantidad de aire necesaria para que se encuentre en proporciones estequiométricas con el O2. A continuación se produce la reacción de combustión del propano en estado gaseoso, alcanzándose la temperatura de 500°C.
a) Ajuste la reacción que se produce.
b) Determine la fracción molar de N2 antes y después de la combustión.
c) Determine la presión total antes y después de la combustión.
Datos: R = 0,082 atm·L·K-1mol-1; Composición del aire: 80% N2, 20% O2
Sol:a) No es un problema de equilibrio, la reacción se da totalmente hacia la derecha, es decir Kc=
C3H8(g)+5 O2(g)3 CO2(g)+4H2O(g)
Para consumir 0,1 mol de propano se necesitan 0,5 mol de oxígeno a los que acompañan 2 mol de N2
b) moles de gas iniciales= 0,1 mol propano+0,5 mol oxígeno+2 mol nitrógeno= 2,6 mol
fracción molar inicial nitrógeno= 0,77
moles de gas finales= 0,3 mol CO2+0,4 mol H2O+ 2 mol N2= 2,7 mol
fracción molar final N2= 0,74
c) pinicial= 6,35 atm; pfinal=17,11 atm
11.– En el proceso Haber–Bosch se sintetiza amoniaco haciendo pasar corrientes de nitrógeno e hidrógeno en proporciones 1:3 (estequiométricas) sobre un catalizador. Cuando dicho proceso se realiza a 500 ºC y 400 atm. se consume el 43 % de los reactivos, siendo el valor de la constante de equilibrio Kp=1,55·10–5. Determine, en las condiciones anteriores:
a) El volumen de hidrógeno necesario para la obtención de 1 tonelada de amoniaco puro.
b) La fracción molar de amoniaco obtenido.
c) La presión total necesaria para que se consuma el 60 % de los reactivos.
Datos. R = 0,082 atm·L·K–1·mol–1; Masas atómicas: N = 14, H = 1.
Sol: a) V= 32,5.103 litros; b)fracción molar= 27,4%; c)p= 1024 atm