Reacciones Químicas y Termodinámica

DISOLUCIONES

-Síntesis:

-Descomposición:

-Sustitución:

-Doble sustitución:

-Neutralización:

-Redox:

-Combustión:

Se dispone de una muestra de 12 g de un cinc comercial impuro, que se hace reaccionar con una disolución de ácido clorhídrico de 1,18 g/ml de densidad y 35% de concentración en masa. Calcula:
a) La concentración molar de la disolución de ácido clorhídrico.
b) La pureza de la muestra de cinc sabiendo que, para reaccionar con ella, se necesitaron 30 cm3 de la disolución del ácido.

Para determinar la riqueza de una partida de cinc se tomaron 55,6 g de una muestra homogénea y se trataron con ácido clorhídrico del 37% en peso y densidad 1,18 g/ml, consumiéndose 126 ml de ácido. La reacción del cinc con ácido clorhídrico produce cloruro de cinc e hidrógeno. Suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 90%. Calcula:
a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico.
b) El porcentaje de cinc en la muestra. (Datos: Cl 35,5; H 1; Zn 65,4).

Se hace reaccionar 600 ml de una disolución de concentración 2M de nitrato de plata, con 350 ml de otra disolución de cloruro de sodio con una concentración de 350 g/L, obteniéndose nitrato de sodio y cloruro de plata. Determina:
a)Formula y ajusta la reacción.
b)La masa en gramos que se obtendría de cloruro de plata.
c)La cantidad en gramos de reactivo que quedaría sin reaccionar.
d)Si se hubieran obtenido 150 g de cloruro de plata. ¿Cuál sería el rendimiento de la reacción?

Una muestra impura de óxido de hierro (III) (sólido) reacciona con un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,19 g·cm–3, que contiene el 35% en peso del ácido puro.
a) (0,5 p) Escribe y ajusta la reacción, si se obtiene cloruro de hierro (III) y agua.
b) (2 p) Calcula la pureza del óxido de hierro (III) si 5 gramos de este compuesto reaccionan exactamente con 10 cm3 del ácido.
c) (1,5 p) ¿Qué masa de cloruro de hierro (III) se obtendría si la reacción tuviera un rendimiento del 90%?
DATOS: Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16; H = 1; Cl = 35,5.

Se denominan gases licuados del petróleo (GLP) a mezclas de propano (C3H8) y butano (C4H10) que pueden utilizarse como combustible en diferentes aplicaciones. Cuando se quema 1 kg de una muestra de GLP en exceso de oxígeno, se desprenden 4,95×104 kJ. Calcula:
a) (1 p) Las entalpías molares de combustión del propano y del butano.
b) (1 p) La cantidad (en g) de CO2 emitida a la atmósfera en la combustión de 1 g de propano y 1 g de butano.
c) (2 p) Las cantidades (en moles) de propano y butano presentes en 1 kg de la muestra de GLP.

El carbonato de magnesio reacciona con el ácido clorhídrico para dar cloruro de magnesio, dióxido de carbono y agua. Se dispone de una muestra de 40,5 g de pureza 75% en carbonato de magnesio y una disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,095 g/ml y 20% en masa.

a)Escribe y ajusta la reacción.

b)Calcula el volumen de la disolución de ácido clorhídrico necesario para que reaccione todo el carbonato de magnesio contenido en la muestra.

c)Si en el proceso anterior se obtienen 7,4 L de dióxido de carbono a 0,95 atm y 27ºC ¿cuál es el rendimiento del proceso?

TERMOQUÍMICAS

ENTALPÍA DE FORMACIÓN (ESTÁNDAR)

Entalpía para la formación de 1 mol de una sustancia a partir de los elementos que forman esa sustancia.

25ºC y 1 atm.

ENTALPÍA DE ENLACE

Es la energía necesaria para separar dos átomos de una sustancia.

ENTALPÍA DE COMBUSTIÓN

Energía producida al combustionar 1 mol de una sustancia.

Calcular la variación de entalpía de la reacción: 3C (grafito) + 4H2 (g) → C3H8 (g); Datos: Entalpías de combustión: C3H8 (g) = - 2220 kJ/mol; C (grafito) = - 393,5 kJ/mol y del H2 (g) = - 285,9 kJ/mol

Calcular la entalpía de reacción de los siguientes procesos:
a) 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)
b) CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
DATOS: Entalpías de formación, en KJ/mol: H2O(g): -241,8; CO2(g): -393,5; CH4(g): -74,0; NO(g): 90,4; NH3(g): -46,2

Calcula la entalpía de hidrogenación del etileno (C2H4) para formar etano (C2H6), según la reacción: CH2=CH2 + H2 → CH3–CH3 a partir de los datos de la tabla adjunta.
Energías medias de enlace (kJ/mol)
H–H 436 C=C 610
C–H 415 C=N 615
C–C 347 C–N 285
C–O 352 O=O 494

La nitroglicerina C3H5(NO2)3 se descompone según la reacción:
4 C3H5(NO2)3 (l) → 12 CO2 (g) + 10 H2O (g) + O2 (g) + 6 N2 (g); ΔHº = -5.700 KJ
a) Calcular la entalpía de formación estándar de la nitroglicerina.
b) ¿Qué energía se desprende cuando se descomponen 100 g de nitroglicerina?
DATOS: ΔHfº (CO2)= -394 KJ/mol; ΔHfº (H2O) = -242 KJ/mol; C= 12 u; H= 1 u; O= 16 u; N= 14 u

a) Calcular la entalpía estándar de combustión del gas propano (C3H8).
b) Cuanto calor se produce en la combustión completa del propano en condiciones estándar contenido en una bombona de 75 litros de gas propano si la temperatura y la presión del gas en la bombona son de 10ºC y 15 atm.
DATOS: Entalpías de formación estándar del H2O (l), CO2 (g) y propano (gas) son respectivamente: - 286 kJ, - 394 kJ y - 104 kJ respectivamente

El metanol (CH3OH) es un combustible usado en motores de combustión interna porque es más limpio que la gasolina desde el punto de vista medioambiental. Considerando el octano (C8H18) como el compuesto más representativo de la gasolina:
a) Calcule el calor de combustión por gramo para cada compuesto y justifique por qué se sigue utilizando la mayoritariamente gasolina.
b) Si se queman 100 kg de metanol, ¿Cuantos litros de agua podrán convertirse en vapor desde una temperatura ambiente de 20ºC?
DATOS: Entalpías de formación del CO2 (g), H2O (l), metanol y octano: = - 393,5; - 285,8; - 238,7 y - 269 kJ/mol, respectivamente. Calor específico del agua; 4,18 J/l·ºC; Calor latente de vaporización del agua a 100ºC = 40,7 kJ/mol; C= 12 u; H= 1 u; O= 16 u

ESTADOS DE AGREGACIÓN

mayor número de moles= mayor entropía

La entropía mide el grado de desorden.

sólido

gas>entropía

ESPONTANEIDAD

S= entropía

J/mol K

ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

G=H-TxS

TABLA

MRU

Un coche y una motocicleta salen de dos puntos situados a 3,6km en el mismo sentido. El coche viaja a una velocidad constante de 126 km/h y la moto a 90 km/h.

a) Ecuaciones del movimiento de los dos vehículos.

b) Punto en el que el coche alcanza a la motocicleta.

c) Si el coche saliera 20 segundos antes que la motocicleta, calcula la posición en la que el coche se sitúa 100m por delante de la motocicleta.

Dos móviles situados en dos puntos, A y B, separados 2km salen uno al encuentro del otro a velocidad cte. Si salen al mismo tiempo, se encuentran a los 200 segundos de haber salido. Si el móvil que parte de A sale 10 segundos más tarde que el que sale del punto B, se encuentran a una distancia de 3,375 km del punto B. Calcula las velocidades que lleva cada uno de los móviles, suponiendo que las velocidades son las mismas en ambos casos.

De dos puntos distintos, A y B, separados 250 m, salen dos móviles, uno al encuentro del otro. El primero va a 3 m/s y el segundo a 2m/s. Calcula:
a) Ecuación del movimiento de cada móvil.
b) Tiempo que tarda en encontrarse.
c) Punto de encuentro.
d) En qué instantes se encuentran los móviles separados 15m.
e) Repetir suponiendo que el primer móvil sale 10 segundo más tarde.
f) Repetir suponiendo que los dos móviles se mueven en el mismo sentido.

Dos trenes parten simultáneamente uno de Aranjuez y otro de Madrid: la distancia de separación entre ambos puntos es de 51 km, ambos trenes deben encontrarse en Getafe, que se encuentra a 28 km de Aranjuez, la velocidad del tren que parte de Madrid es de 72 km/h. Calcula:
a) Tiempo que tardan en encontrarse.
b) Velocidad del tren que parte de Aranjuez.
c) Después de haberse cruzado, tiempo que tardan en separase 10 km de distancia.

Calcular las velocidades, supuestas constantes, de dos móviles, A y B, separados por una distancia de 30 km, sabiendo que, si se mueven en la misma dirección y sentido, se encuentran a 10 km de B, pero que, si se mueven en sentidos opuestos, taran 40 segundos en encontrarse.

Un tren de 150 m de largo que viaja a 15 m/s se cruza con un 2º tren de 200 m de largo que viaja a 10 m/s. Calcula el tiempo que tardan en cruzarse:
a) Si viajan en sentidos opuestos.
b) Si viaja en el mismo sentido.