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    Solucionario Segundo Examen Parcial 1.22

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    JORGE LUIS ZAMBRANA OCAÑA
    El documento presenta 5 problemas de química general relacionados con ácidos y bases, equilibrio químico, solubilidad y calor. El primer problema contiene 10 afirmaciones sobre química para clasificar como verdaderas o falsas. El segundo problema calcula la temperatura de congelación de una solución. El tercer problema determina la masa de hielo que puede fundirse usando el calor de una reacción química. El cuarto problema calcula la constante de equilibrio de una reacción a diferentes temperaturas. El quinto problema

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    El documento presenta 5 problemas de química general relacionados con ácidos y bases, equilibrio químico, solubilidad y calor. El primer problema contiene 10 afirmaciones sobre química para clasificar como verdaderas o falsas. El segundo problema calcula la temperatura de congelación de una solución. El tercer problema determina la masa de hielo que puede fundirse usando el calor de una reacción química. El cuarto problema calcula la constante de equilibrio de una reacción a diferentes temperaturas. El quinto problema

    Descripción original:

    Química segúndo parcial

    Título original

    SOLUCIONARIO SEGUNDO EXAMEN PARCIAL 1.22

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    El documento presenta 5 problemas de química general relacionados con ácidos y bases, equilibrio químico, solubilidad y calor. El primer problema contiene 10 afirmaciones sobre química para clasificar como verdaderas o falsas. El segundo problema calcula la temperatura de congelación de una solución. El tercer problema determina la masa de hielo que puede fundirse usando el calor de una reacción química. El cuarto problema calcula la constante de equilibrio de una reacción a diferentes temperaturas. El quinto problema

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    SOLUCIONARIO SEGUNDO EXAMEN PARCIAL

    QUIMICA GENERAL (01/07/2022)

    1. Responda Verdadero (V) o Falso (F) cada una de las siguientes frases. Cada respuesta errónea descuenta una
    correcta.
    a) Un ácido de Arrhenius es aquella sustancia que en solución acuosa acepta protones. F
    b) Catalizador es una sustancia química que aumenta la velocidad de reacción porque disminuye la energía de
    activación de la reacción. V
    c) Presión osmótica es la presión externa que debe aplicarse sobre la solución para provocar la osmosis. F
    d) El valor de la constante de equilibrio Kc solo depende de la temperatura y no de las concentraciones iniciales
    de los reactivos a la que se realiza la reacción gaseosa. V
    e) Una solución que contiene 360 g/L de glucosa (C6H12O6) ebulle a mayor temperatura que una solución 2 M de
    sacarosa (C12H22O11). F
    f) Solución buffer o tampón es aquella que se agrega a las soluciones para provocar cambios grandes de pH
    cuando se les añade cantidades pequeñas de ácidos o bases. F
    g) Al aumentar la temperatura de un sistema químico en equilibrio, el valor de Kp puede aumentar o disminuir
    dependiendo del calor de reacción. V
    h) En una solución que contiene disuelto HCl y NaCl se presenta efecto del ion común porque ambos solutos
    contribuyen con el ion cloruro. F
    i) Propiedad coligativa es aquella que solo depende de la concentración de una disolución y no de la naturaleza
    química del soluto. V
    j) Cierta reacción química puede realizarse de diferentes formas. El calor de reacción estándar es el mismo para
    todas las formas en que se realiza la reacción. V

    2. Los puntos de ebullición y congelación normal del benceno (C6H6) son 80,1ºC y 5,48°C
    respectivamente. Una solución preparada con 140 gramos de benceno a 80,1ºC y 5,3 g de un soluto
    no volátil, tiene una presión de vapor de 0,983 atm. ¿A qué temperatura congelará la solución? Para
    el benceno, Kc = 5,12 ºC/molal.

    Encontramos la fracción molar del disolvente: P0= 1 atm


    0,986 𝑎𝑡𝑚
    𝑃𝑣𝑠𝑜𝑙 = 𝑋𝑑 ∗ 𝑃0 => 𝑋𝑑 = => 𝑋𝑑 = 0,986
    1 𝑎𝑡𝑚
    𝑛𝑑 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶6 𝐻6
    𝑋𝑑 = => 𝑛𝑑 = 140 𝑔 𝐶6 𝐻6 ∗ = 1,795 𝑚𝑜𝑙 𝐶6 𝐻6
    𝑛𝑠 + 𝑛𝑑 78 𝑔 𝐶6 𝐻6
    𝑛𝑑 (1 − 𝑋𝑑 ) 1,795 ∗ (1 − 0,986)
    𝑛𝑠 = = => 𝑛𝑠 = 0,0255 𝑚𝑜𝑙
    𝑋𝑑 0,986
    Ahora calculamos el Tc de la solución:
    𝐶 0,0255 𝑚𝑜𝑙
    ∆𝑇𝑐 = 𝐾𝑐 ∗ 𝑚 = 5,12 ∗( ) ==> ∆𝑇𝑐 = 0,932 °𝐶
    𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙 0,140 𝐾𝑔
    ∆𝑇𝑐 = 𝑇𝑐𝑜 − 𝑇𝑐 𝑠𝑜𝑙 ==> 𝑇𝑐 𝑠𝑜𝑙 = 5,48 − 0,932 ==> 𝑻𝒄 𝒔𝒐𝒍 = 𝟒, 𝟓𝟒𝟖 °𝑪

    Auxiliar: Univ. Carlos Delafuente H.


    3. ¿Qué masa de hielo a - 5ºC podrá fundirse a 0°C con el calor generado en la combustión de 48 g de
    metano, CH4 en condiciones estándar, si todo el calor es aprovechado para dicha transformación?.
    CpHielo = 2,092 J/g°C, QfHielo = 332,4 J/g, ∆Hºf CH4 = - 74,9 kJ/mol, ∆Hºf H2O = - 268,53 Kj/mol, ∆Hºf CO2 =
    -393,51 kJ/mol

    Para agua:

    T (°C)
    𝑄2 = 𝑚𝐻 ∗ 𝑄𝑓
    0

    𝑄1 = 𝑚ℎ ∗ 𝐶 ∗ ∆𝑇

    -5

    Entonces el Qg:
    𝑄𝑔 = 𝑄1 + 𝑄2

    𝑄𝑔 = 𝑚𝐻 ∗ 𝐶 ∗ ∆𝑇 + 𝑚𝐻 ∗ 𝑄𝑓
    𝐽 𝐽 𝐽
    𝑄𝑔 = 𝑚𝐻 ∗ 2,092 ∗ (0 − (−5))°𝐶 + 𝑚𝐻 ∗ 332,4 ==> 𝑄𝑔 = 342,86 𝑚𝐻
    𝑔 °𝐶 𝑔 𝑔
    Para metano:
    𝐶𝐻4 + 2 𝑂2 ==> 𝐶𝑂2 + 2 𝐻2 𝑂
    𝐾𝐽
    ∆𝐻𝑟 = (1 ∗ (−393,51) + 2 ∗ (−268,53)) − (1 ∗ (−74,9)) ==> ∆𝐻𝑟 = −855.67
    𝑚𝑜𝑙
    Entonces hacemos:
    𝑄𝑔 = −𝑄𝑐
    𝐽
    342,86 𝑚𝐻 = −(∆𝐻𝑟 ∗ 𝑛𝐶𝐻4 )
    𝑔
    𝐽 𝐾𝐽 1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻4 1000 𝐽
    342,86 𝑚𝐻 = − (−855, 67 ∗ (48 𝑔 𝐶𝐻4 ∗ )∗ ==> 𝒎𝑯 = 𝟕𝟒𝟖𝟕, 𝟎𝟓 𝒈 𝒅𝒆 𝒉𝒊𝒆𝒍𝒐
    𝑔 𝑚𝑜𝑙 16 𝑔 𝐶𝐻4 1 𝐾𝐽

    Auxiliar: Univ. Carlos Delafuente H.


    4. Para la reacción gaseosa de descomposición: C 2 H6 C2H4 + H2

    A 550 °C y una atm de presión el etano está descompuesto en un 35 %, en cambio a 700 °C y 1,5
    atm de presión está descompuesto en un 47 %. Halle la constante Kp de dicha reacción a 800 °C.

    Con T1= 550 °C, P1= 1 atm y α= 35 %


    𝛼2
    𝐾𝑝 = ∗𝑃
    1 − 𝛼2
    (0,35)2
    𝐾𝑝1 = ∗ 1 => 𝐾𝑝1 = 0,1396
    1 − (0,35)2
    Con T2= 700 °C, P1= 1,5 atm y α= 47 %
    𝛼2
    𝐾𝑝 = ∗𝑃
    1 − 𝛼2
    (0,47)2
    𝐾𝑝2 = ∗ 1,5 => 𝐾𝑝2 = 0,4253
    1 − (0,47)2
    Ahora calculamos la entalpia:
    𝐾𝑝2 ∆𝐻 1 1
    ln ( )=− ∗( − )
    𝐾𝑝1 𝑅 𝑇2 𝑇1
    0,4253 ∆𝐻 1 1 1 𝐽
    ln ( )=− ∗( − ) ( ) ==> ∆𝐻 = 49444,949
    0,1396 𝐽 973 823 𝐾 𝑚𝑜𝑙
    8,314
    𝑚𝑜𝑙𝐾
    Encontramos Kp3 a T3= 800 °C
    𝐾𝑝3 ∆𝐻 1 1
    ln ( )=− ∗( − )
    𝐾𝑝1 𝑅 𝑇3 𝑇1

    𝐽
    𝐾𝑝3 49444,949 1 1 1
    ln ( )=− 𝑚𝑜𝑙 ∗( − ) ( ) ==> 𝑲𝒑𝟑 = 𝟎, 𝟕𝟓𝟏𝟖
    0,1396 𝐽 1073 823 𝐾
    8,314
    𝑚𝑜𝑙𝐾
    5. Hallar el pH de la solución resultante al mezclar: a) 40 cm3 de amoniaco 0,25 M y 60 cm3 de ácido
    clorhídrico 0,25 M, b) 60 cm3 de amoniaco 0,25 M y 40 cm3 de ácido clorhídrico 0,25 M. Para el
    amoniaco, Kb = 1,75x10-5
    Resolviendo a)
    0,25 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
    40 𝑐𝑚3 ∗ = 0,01 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
    1000 𝑐𝑚3
    0,25 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
    60 𝑐𝑚3 ∗ = 0,015 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
    1000 𝑐𝑚3
    NH3 HCl < ==== > NH4+ Cl-
    0,01 mol 0,015 mol --- ----
    0,01 0,01 0,01 0,01
    0 0,005 0,01 0,01
    Calculamos la nueva concentración del HCl:
    0 ,005 𝑚𝑜𝑙
    𝐶𝐻𝐶𝑙 = = 0,05 𝑀
    0,1 𝐿
    Como el HCl es un ácido fuerte el mayor aporte de protones viene dado por este:
    𝑝𝐻 = − log(0,05) ==> 𝒑𝑯 = 𝟏, 𝟑𝟎𝟏

    Auxiliar: Univ. Carlos Delafuente H.


    Resolviendo b)

    0,25 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3


    60 𝑐𝑚3 ∗ = 0,015 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
    1000 𝑐𝑚3
    0,25 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
    40 𝑐𝑚3 ∗ = 0,01 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
    1000 𝑐𝑚3
    NH3 HCl < ==== > NH4+ Cl-
    0,015 mol 0,01mol --- ----
    0,01 0,01 0,01 0,01
    0,005 0 0,01 0,01
    Calculamos la nueva concentración del amoniaco y amonio:
    0 ,005 𝑚𝑜𝑙
    𝐶𝑁𝐻3 = = 0,05 𝑀
    0,1 𝐿
    0,01 𝑚𝑜𝑙
    𝐶𝑁𝐻4 = = 0,1 𝑀
    0,1 𝐿
    NH3 < ==== > NH4+ OH-
    0,05 0,1 ----
    -x +x +x
    0,05-x 0,1 +x x

    (0,1 + 𝑥) ∗ (𝑥)
    𝐾𝑏 = ==> 𝐾𝑏 ∗ 0,05 − 𝐾𝑏 ∗ 𝑥 = 0,1 ∗ 𝑥 + 𝑥 2
    0,05 − 𝑥
    𝑥 2 + (1,75 ∗ 10−5 + 0,1) ∗ 𝑥 − 1,75 ∗ 10−5 ∗ 0,05 = 0 ==> 𝑥 = 8,748 ∗ 10−6 𝑀

    𝑝𝑂𝐻 = − log(8,748 ∗ 10−6 ) ==> 𝑝𝑂𝐻 = 5,058


    𝑝𝐻 = 14 − 5,058 ==> 𝒑𝑯 = 𝟖, 𝟗𝟒𝟐

    Auxiliar: Univ. Carlos Delafuente H.

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