Resolución de Ejercicios de Química: Termodinámica, Equilibrio y Redox

JUNIO - Opción A

1. Reacciones Redox y Cálculos de Molaridad

a) Ajuste de la reacción: H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂ + H₂O

• Semirreacción de reducción: SO₄^2- + 4H⁺ + 2e^- → SO₂ + 2H₂O
• Semirreacción de oxidación: Cu → Cu²⁺ + 2e^-
• Reacción global: 2H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

b) Cálculo de Molaridad:

M = (1.84 g/mL) · (1000 mL/L) · (0.96 g H₂SO₄ / 1 g disolución) · (1 mol / 98 g) = 18.02 M

M en 2 mL: n = M · V = 18.02 mol/L · 0.002 L = 0.036 mol

Relación estequiométrica: 2 mol H₂SO₄ → 1 mol sal. Para 0.018 mol sal: 0.018 mol · 159.8 g/mol = 2.87 g

2. Equilibrio Químico

a) Fracciones molares y presiones parciales:

• %C₂H₆ = 0.77n / 1.23n = 0.626; P(C₂H₆) = 0.626 · 0.75 atm = 0.47 atm
• %C₂H₄ = %H₂ = 0.23n / 1.23n = 0.187; P(C₂H₄) = P(H₂) = 0.187 · 0.75 atm = 0.14 atm

b) K_p = P(C₂H₄) · P(H₂) / P(C₂H₆) = 0.14² / 0.47 = 0.042

K_c = K_p / (R · T) = 0.042 / (0.082 · 900) = 5.7 · 10^-4

c) Concentración: C = P / (R · T) = 0.14 / (0.082 · 900) = 0.00189 M

5. Hidrólisis Salina

La sal se disuelve y, dado que los iones K⁺ y Cl^- provienen de una base fuerte (KOH) y un ácido fuerte (HCl), no sufren hidrólisis. Se hidrolizan los iones acetato (CH₃COO^-) y amonio (NH₄⁺). En el frasco se encuentra la sal acetato de potasio.

Opción B

1. Equilibrio Ácido-Base

a) NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-

K_b = [NH₄⁺][OH^-] / [NH₃] = 1.8 · 10^-5 = (0.05c)² / (0.95c) → c = 0.0068 M

b) [NH₃] = 0.95 · 0.0068 = 0.0065 M; [NH₄⁺] = [OH^-] = 0.05 · 0.0068 = 0.00034 M

c) pOH = -log(0.00034) = 3.47; pH = 14 - 3.47 = 10.53

2. Termoquímica (Ley de Hess)

a) Reacciones de formación:

• C(s) + O₂(g) → CO₂(g) ΔH = -393.3 kJ/mol
• H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(l) ΔH = -258.8 kJ/mol
• CH₃COOH(l) + 2O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(l) ΔH = -874 kJ/mol

b) Aplicando la Ley de Hess, la entalpía de formación del ácido acético es ΔH = -484.2 kJ/mol.

c) n(CO₂) = (P · V) / (R · T) = (740/760 · 25) / (0.082 · 298) = 1.02 moles. Energía liberada: 445.74 kJ.

4. Electroquímica

a) Notación de la pila: Cd(s) | Cd²⁺(ac, 1M) || Ag⁺(ac, 1M) | Ag(s)

b) El electrodo con mayor potencial de reducción actúa como cátodo.