EXAMEN TERMOQUÍMICA Y ELECTROQUÍMICA

TERMOQUÍMICA - ELECTROQUÍMICA

EXAMEN DE QUÍMICA Enero 2015 @profesorjano

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TERMO & ELECTROQUÍMICA Examen de Evaluación IMP: leer indicaciones al final

TEXTO

PROBLEMA Nº 1 Para la reacción de combustión del etanol, C2H5OH, que es un líquido a 25oC, contesta a las siguientes preguntas con ayuda de los datos de la tabla y los que se añaden al final. a) Escribe la reacción y calcula su !G a 25oC (1 p) b) Explica si la reacción sería o no espontánea a 727 oC (supóngase que !Ho y !So son independientes de la temperatura) (1 p) c) ¿Qué volumen de etanol a 25oC se necesita para aumentar 20 L de agua de 60 a 80 grados? (1 p)

C2H5OH (l)

O2 (g)

CO2 (g)

H2O (l)

!Hof (kJ/mol)

-277,3

0

-393,5

-285,8

So (J/mol.K)

160,5

205,0

213,5

69,9

DATOS: C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; Densidad del etanol 0’789 g/cm3 ; Calor específico del agua: 4’18 kJ.grado-1.kg-1.

PROBLEMA Nº2 La entalpía para la reacción de obtención del benceno líquido a partir de etino según la reacción: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l) es -631 kJ/mol.

En todo el proceso la temperatura es 25oC y la presión 15 atm. Calcula a. El volumen de etino necesario para obtener 0’25 L de benceno líquido. (1 p) b. Cantidad de calor que se desprende en el proceso. (1 p) c. Densidad del etino en dichas condiciones. (0,5 p) DATO: densidad del benceno = 0’874 g.cm3. R = 0’082 atm.L/ K.mol PROBLEMA Nº3 Al reaccionar el estaño con ácido nítrico, el estaño se oxida a SnO2 y se desprende NO. a. escribe la ecuación ajustada de esta reacción mediante el método del ion electrón. (1 p) b. Si el estaño forma parte de una aleación, y de 1 kg de la misma se obtienen 0’382 kg de SnO2, hallar el porcentaje de pureza del estaño en la aleación. (1 p) Masas atómicas: Sn =118’69 ; O = 16 ;

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TEXTO - 2 PROBLEMA Nº4 Una corriente de 4 amperios circula durante 1 hora y 10 minutos a través de dos células electrolíticas que contienen respectivamente, sulfato cúprico [tetraoxosulfato (VI) de cobre] y cloruro de aluminio. a. Escribe las reacciones que se producen en el cátodo de cada una de las células electrolíticas. (1 p) b. Calcula los gramos de cobre y aluminio que se habrán depositado. (1 p) c. Si todo el aluminio de la disolución de cloruro de aluminio se ha depositado en el cátdo y el volumen de la disolución es de 500 mL, ¿cuáles eran la molaridad y normalidad de la disolución?

(0,5 p) DATOS: Cu = 63,5 ; Al = 27 ; 1 F = 96500 C. PROBLEMA Nº5 a. ¿Qué pasa al introducir una varilla de hierro en una disolución de bis [trioxonitrato (V)] de sobre (nitrato cúprico)? b. ¿Puedes construir una pila basada en el fenómeno que tiene lugar? c. En caso afirmativo, construye una pila indicando sus componentes.

DATOS: Eo(Fe2+/Fe) = -0’44 V ; Eo (Cu2+/Cu) = -0,337 V PROBLEMA Nº6 a. Explica qué sucede al añadir bromo a una disolución acuosa de yoduro de sodio y cloruro de sodio a 25oC y escribe las reacciones espontáneas. b. Indica cuáles serán las especies oxidantes reductoras, oxidadas y reducidas.

DATOS: Eo (Cl2/Cl-) = 1´36 V ; Eo (Br2/Br) = 1’07 V ; Eo (I2/I-) = 0’53 V INDICACIONES Por favor, si puedes escribe con bolígrafo negro.

Los que tienen exámen de la evaluación completa hacen los ejercicios 1, 2, 3 y 4.

Los que tienen la última parte los ejercicios 4, 5 y 6. La puntuación en este caso es: nº4 (4p), nº5 y nº6 (3 p) Se penalizarán además de los errores en plantemientos, los fallos en cálculo y en unidades reduciendo a la mitad la puntuación de cada apartado por cada fallo. También se penalizarán los desarrollo no explicados o hechos en desorden y difíciles de interpretar.

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RESOLUCIÓN - 1 PROBLEMA Nº 1 Para la reacción de combustión del etanol, C2H5OH, que es un líquido a 25oC, contesta a las siguientes preguntas con ayuda de los datos de la tabla y los que se añaden al final. a) Escribe la reacción y calcula su !G a 25oC (1 p) b) Explica si la reacción sería o no espontánea a 727 oC (supóngase que !Ho y !So son independientes de la temperatura) (1 p) c) ¿Qué volumen de etanol a 25oC se necesita para aumentar 20 L de agua de 60 a 80 grados? (1 p)

C2HOH (l)

O2 (g)

CO2 (g)

H2O (l)

!Hof (kJ/mol)

-277,3

0

-393,5

-285,8

So (J/mol.K)

160,5

205,0

213,5

69,9

DATOS: C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; Densidad del etanol 0’789 g/cm3 ; Calor específico del agua: 4’18 kJ.grado-1.g-1.

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RESOLUCIÓN - 2

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RESOLUCIÓN - 3 PROBLEMA Nº2 La entalpía para la reacción de obtención del benceno líquido a partir de etino según la reacción: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l) es -631 kJ/mol.

En todo el proceso la temperatura es 25oC y la presión 15 atm. Calcula a. El volumen de etino necesario para obtener 0’25 L de benceno líquido. (1 p) b. Cantidad de calor que se desprende en el proceso. (1 p) c. Densidad del etino en dichas condiciones. (0,5 p) DATO: densidad del benceno = 0’874 g.cm3. R = 0’082 atm.L/ K.mol

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RESOLUCIÓN - 4 PROBLEMA Nº3 Al reaccionar el estaño con ácido nítrico, el estaño se oxida a SnO2 y se desprende NO. a. escribe la ecuación ajustada de esta reacción mediante el método del ion electrón. (1 p) b. Si el estaño forma parte de una aleación, y de 1 kg de la misma se obtienen 0’382 kg de SnO2, hallar el porcentaje de pureza del estaño en la aleación. (1 p) Masas atómicas: Sn =118’69 ; O = 16 ;

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PROBLEMA Nº4

RESOLUCIÓN - 5

Una corriente de 4 amperios circula durante 1 hora y 10 minutos a través de dos células electrolíticas que contienen respectivamente, sulfato cúprico [tetraoxosulfato (VI) de cobre] y cloruro de aluminio. a. Escribe las reacciones que se producen en el cátodo de cada una de las células electrolíticas. (1 p) b. Calcula los gramos de cobre y aluminio que se habrán depositado. (1 p) c. Si todo el aluminio de la disolución de cloruro de aluminio se ha depositado en el cátdo y el volumen de la disolución es de 500 mL, ¿cuáles eran la molaridad y normalidad de la disolución?

(0,5 p) DATOS: Cu = 63,5 ; Al = 27 ; 1 F = 96500 C.

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RESOLUCIÓN - 6 PROBLEMA Nº5 a. ¿Qué pasa al introducir una varilla de hierro en una disolución de bis [trioxonitrato (V)] de sobre (nitrato cúprico)? b. ¿Puedes construir una pila basada en el fenómeno que tiene lugar? c. En caso afirmativo, construye una pila indicando sus componentes.

DATOS: Eo(Fe2+/Fe) = -0’44 V ; Eo (Cu2+/Cu) = -0,337 V

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RESOLUCIÓN - 6 PROBLEMA Nº6 a. Explica qué sucede al añadir bromo a una disolución acuosa de yoduro de sodio y cloruro de sodio a 25oC y escribe las reacciones espontáneas. b. Indica cuáles serán las especies oxidantes reductoras, oxidadas y reducidas.

DATOS: Eo (Cl2/Cl-) = 1´36 V ; Eo (Br2/Br) = 1’07 V ; Eo (I2/I-) = 0’53 V