Cinética y Equilibrio CNQ- 180

Cinética y Equilibrio CNQ- 180

Termoquímica

1. Cuando 1.00 kg de plomo (calor específico= 0.13 J/(g °C)) a 100 °C es adicionado a una cantidad de agua a 28.5 °C, la temperatura final de la mezcla plomo-agua es 35.2°C. Cuál es la masa de agua presente? (R:3.0x102g)
2. Una muestra de 100 g de cobre (calor específico= 0.385 J/(g °C)) a 100 °C es adicionado a 50.0 g de agua a 26.5 °C. Cuál es la temperatura final de la mezcla cobre-agua? (R:37.9 °C).
3. Calcule la cantidad de calor:

1. En kilocalorías, requerido para elevar la temperatura de 9.25 L de agua de 22.0 a 29.4 °C (R: 68.5 Kcal)
2. En kilojoules, asociado con una disminución de 33.5 °C en temperatura en una barra de aluminio que pesa 5.85 Kg (calor específico del aluminio :0.903 J/ (g°C) (R: -177 KJ)

1. Calcule la temperatura final que resulta cuando :

1. Una muestra de 12.6 g de agua a 22.9 °C absorbe 875 J de calor (R: 39.5 °C)
2. Una muestra de 1.5 Kg de platino a 78.2 °C libera 1.05 Kcal de calor (calor específico de platino Pt: 0.032 cal/(g °C) (R: 57 °C).

1. De la información dada a continuación determine:

1. El calor específico de tolueno (C7H8) dado que 186 J de calor es requerido para elevar la temperatura de una muestra de 15.0 g de 22.3 a 29.6 °C (R: 1.7 J/(g°C).
2. La temperatura final, cuando 2.75 Kcal de calor es removido de una muestra de agua de 2.25 Kg que estaba inicialmente a 23.1°C (R: 21.9°C).

1. Un pedazo de hierro que pesa 1.22 Kg y esta a 126.5°C es sumergido en 981 g de agua a 22.1 °C. La temperatura se eleva hasta 34.4°C. Determine el calor específico del hierro en J/ (g°C).
2. Sin hacer cálculos detallados, decida cual de las siguientes es la posible temperatura final cuando se mezclan 75.0mL de agua a 80 °C con 100 mL de agua a 20 °C.

1. 40 °C
2. 46 °C
3. 50 °C
4. 28 °C. Explique

1. Un pedazo de hierro que pesa 465 g se retira de un horno y es sumergido en 375 g de agua en un recipiente aislado. La temperatura del agua incrementa de 26 a 87 °C. Si el calor específico del hierro es 0.449 J/(g °C). Cuál era la temperatura en el horno? (R: 540 °C)
2. Una muestra de 1.0 kg de magnesio a 40 °C es adicionada a 1.0 L de agua y mantenido a 20.0 °C en un recipiente con aislamiento térmico. Cuál será la temperatura final de la mezcla  Mg-Agua? (Calor específico de Mg: 1.024 J/(g°C) (R: 24 °C)
3. Una muestra de cobre (74.8 g) a 143.2 °C es adicionada a un recipiente aislado que contiene 165 mL de glicerina, C3H8O3 (l) (d: 1.26 g/mL) a 24.8 °C. La temperatura final es 31.1 °C. El calor específico del cobre es 0.385 J/(g °C). Cuál es la capacidad calórica de la glicerina en J/(mol °C) (R: 2.3x102 J/(mol °C))
4. El calor de combustión del ácido benzoico es -26.42kJ/g. La combustión de una muestra de 1.176 g de ácido benzoico (HC7H5O2) causa un incremento de 4.96 °C en una bomba calorimétrica. Cuál es la capacidad calórica de la bomba calorimétrica? (R: 6.26 kJ/°C)
5. Dos soluciones, 100 mL de HCl 1.020 M y 50.0 mL de NaOH 1.988 M, ambas a 24.52 °C, se mezclan en un vaso de dewar. Cuál será la temperatura final de la mezcla? (calor de neutralización: -56 kJ/mol H2O) (R: 33.4 °C).
6. Cuánto trabajo en Joules, está involucrado al comprimir 50.0 g de N2 (g) en un cilindro de 75.0 L cuando se aplica una presión externa de 2.50 atm a temperatura constante de 20.0 °C? (R: 14604 J).
7. Al comprimir un gas, 355 J de trabajo es hecho sobre el sistema. Al mismo tiempo 185 J de calor escapa del sistema. Cuál es el cambio de energía interna del sistema? (R: 170 J)
8. El calor estándar de combustión del propeno, C3H6 (g) es -2058 kJ/mol C3H6 (g). Sabiendo que el calor de combustión de C3H8 es -2219.9 kJ/mol C3H8 y el de H2 es -285.8 kJ aplique la ley de Hess para calcular el cambio de entalpía estándar para la hidrogenación de propeno a propano:

CH3CH=CH2 (g)  + H2 (g) 🡪 CH3CH2CH3 (g)  ∆H°=?

1. Dada la siguiente información :

½ N2(g) + 3/2 H2(g) 🡪 NH3 (g)                                        ∆H°1

NH3(g) + 5/4 O2(g)🡪 NO(g) + 3/2 H2O(l)                        ∆H°2

H2(g) + ½ O2 (g) 🡪 H2O(l)                                        ∆H°3

Determine ∆H° para la siguiente reacción expresada en términos de ∆H°1, ∆H°2 , ∆H°3 :

N2 (g) + O2 (g) 🡪 2 NO (g)                                        ∆H°=?

1. Una muestra de 1.620 g de Naftaleno, C10H8 (s) se quema completamente en una bomba calorimétrica y se nota un incremento de 8.44 °C. Si el calor de combustión del naftaleno es -5156kJ/mol de C10H8, cuál es la capacidad calórica del calorímetro? (R: 7.72 kJ/°C)

1. Calcule la entalpía estándar de combustión de etanol, CH3CH2OH (l) a 298 K.

∆H°f CH3CH2OH (l)= -277.7 kJ/mol0

∆H°fCO2 (g) =-393.5 kJ/mol

∆H°fH2O(l)= -285.8 kJ/mol      (R: -1367 kJ/mol)

1. Indique si la entropía del sistema incrementa o disminuye en cada una de las siguientes reacciones. Si no puede estar seguro del cambio de entropía solo con la ecuación, explique por qué.(verificar que las reacciones estén balanceadas)

1. CCl4 (l)🡪 CCl4 (g)
2. CuSO4.3H2O(s) + 2 H2O(g)🡪 CuSO4. 5H2O(s)
3. SO3(g) + H2(g) 🡪 SO2 (g) + H2O (g)
4. H2S (g) + O2 (g) 🡪 H2O(g) + SO2 (g)

1. Prediga si la entropía incrementa o disminuye  en cada una de las siguientes reacciones:

1. El proceso Claus para remover H2S de gas natural: 2H2S(g) + SO2(g)🡪 3S(s) + 2 H2O(g)
2. La descomposición del óxido de mercurio (II): 2HgO(s)🡪 2Hg (l) + O2 (g)

1. Sabiendo que la entropía molar estándar de vaporización  ∆S°vap = (∆H°vap)/(Tp.ebull.). Determine ∆S°vap para CCl2F2, un clorofluorocarbón que fue usado en los sistemas de refrigeración. Punto de ebullición : -29.79 °C, ∆H°vap : 20.2 kJ/mol.
2. N2O3 es un óxido inestable que se descompone rápidamente. La descomposición de 1.00 mol de N2O3 a monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno  a 25 °C es acompañado por un cambio de entropía de ∆S°: 138.5J/K. Cuál es la entropía molar estándar de N2O3 (g) a 25 °C?.(R: 312.4 J/molK)- Buscar en tablas valores de S° para monóxido y dióxido de nitrógeno-
3. Una muestra libera 5228 cal cuando es quemado en una bomba calorimétrica. La temperatura del calorímetro aumenta en 4,39 ºC. Calcule la capacidad calórica del calorímetro, en kJ /ºC.
4. Cada una de las siguientes sustancias entran en combustion completa en una bomba calorimétrica. La capacidad calórica del calorímetro  es 5,136kJ/ºC. En cada caso, cual es la temperatura final si la temperatura inicial es de 22,43 ºC

1. 0,3268 g de Cafeina (C8H10O2N4)  calor de combustión : -1014,2 kcal/mol cafeina.
2. 1,35 mL de metil etil cetona (C4H8O(l) (d=0,805 g/mL); calor de combustión= -2444 kJ/mol metil etil cetona.

1. Una muestra de 0,75 g de KCl es adicionada a 35,0 g de agua son mezclados en una vaso de dewar y agitado hasta que disuelva. La temperatura de la solución pasa de 24,8ºC a 23,6ºC.

1. Es el proceso endotérmico o exotérmico?
2. Cuál es el calor de solución de KCl expresado en kilojoules/mole  de KCl?.

1. La combustión completa de butano (C4H10 (g)) es representado por la ecuación:

   C4H10(g) + 13/2 O2(g) 🡪 4CO2(g) +5 H2O(l)  ∆H°=-2877kJ

Cuanto calor en kilojoules es liberado en la combustión completa de  a) 325 g C4H10(g) b) 28,4 L C4H10 (g) a STP (condiciones estándar de temperatura y presión 0ºC, 760mmHg)( c) 12,6 L C4H10 (g) a 23,6 ªC y 738 mmHg?

1. Indique si las siguientes reacciones son procesos espontáneos o no:

1. H2 (g) 🡪 2 H(g)                                ∆H°= +436.0 kJ
2. 2SO2(g)+ O2 (g)🡪 2 SO3 (g)                        ∆H°= - 197.8 kJ
3. N2H4 (g) 🡪 N2(g) + 2 H2(g)                        ∆H°= -95.40 kJ
4. N2 (g)+ 3Cl2 (g) 🡪 2 NCl3 (l)                         ∆H°= + 230 kJ
5. PCl3 (g) + Cl2(g)🡪 PCl5 (g)                        ΔHº = -87.9 kJ
6. CO2 (g) + H2 (g)🡪 CO (g) + H2O (g)         ΔHº = + 41.2 kJ
7. NH4CO2NH2 (s)🡪 2NH3 (g) + CO2 (g)        ΔHº = + 159.2 kJ

1. Escriba las expresiones para la constante de equilibrio termodinámica para las siguientes reacciones. Alguna de estas expresiones corresponde a Kc o Kp?

1. 2 NO(g) + O2 (g) ↔ 2 NO2 (g)
2. MgSO3 (s) ↔ MgO (s) + SO2 (g)
3. HC2H3O2 (ac) + H2O (l) ↔ H3O+ (ac) + C2H3O2- (ac)
4. 2 NaHCO3 (s) ↔ Na2CO3(s) + H2O (g) + CO2 (g)
5. MnO2 (s) + 4 H+ + 2 Cl- (ac) ↔ Mn2+ (ac) + 2 H2O (l) + Cl2 (g)

1. A 1000 K, están en equilibrio : CO2 (g) + H2 (g) ↔ CO (g) + H2O (g) con la siguiente composición:  0.276 mol H2, 0.276 mol CO2, 0.224 mol CO, y 0.224 mol H2O.

1. Cuál es el valor de Kp a 1000 K?(R:0.659)
2. Calcule ∆G° a 1000K (R: 3.47kJ). En qué dirección será espontánea la reacción cuando se realiza la siguiente mezcla a 1000K: 0.0750 mol CO2, 0.095 mol H2, 0.0340 mol CO y 0.0650 mol H2O.

1. Etileno (C2H4) puede comprarse en cilindros o carrotanques o transportarse por tuberías. Para la reacción: C2H4 (g) 🡪 2 C(grafito) + 2H2(g)  a 25 °C ∆G°= -16Kcal.

1. Es la descomposición de C2H4 espontánea o no?
2. Se descompone C2H4 a temperatura ambiente?
3. Explique cualquier discrepancia aparente entre sus respuestas a) y b).

1. Para la reacción 3Fe2O3 (s) ↔2 Fe3O4 (s) + ½ O2 (g) ∆H°298= 55.5 Kcal y  ∆G°298: 46.5 Kcal.

1. Calcule la constante Kp a 25 °C para esta reacción.
2. Calcule la constante de equilibrio para esta reacción a 125 °C.

1. La válvula de un cilindro que contiene inicialmente 10 L de gas ideal a 25 atm y 25 °C es abierto a la atmósfera, donde la presión es 760 torr y la temperatura 25 °C. Asumiendo que el proceso es isotérmico, cuánto trabajo en litros x atmósferas es hecho sobre la atmósfera por la acción del gas en expansión?
2. Determine ∆G° a 298.15 K para la reacción : 4 Fe(s) + 3 O2 (g) 🡪 2 Fe2O3 (s) ∆S° =-549.3 J/K, ∆H°=-1648 kJ.
3. A que temperatura la formación de NO2 (g) a partir de NO (g) y O2 (g) tendrá una constante de equilibrio K= 1.50x102?

Para la reacción 2NO(g) + O2(g)↔2NO2(g) a 25°C,  ∆S° = -146.5 J/molK, ∆H°= -114.1 kJ/mol.

1. La síntesis de amoníaco por el proceso Haber ocurre por la reacción N2(g) + 3 H2(g) ↔2NH3 (g) a 400 °C. usando datos tabulados (apéndice D en libro de Petrucci) y asumiendo que ∆S° y ∆H° son constantes en el rango de temperatura de 25 a 400 °C. Calcule la constante de equilibrio K a 400 °C.
2. Las entalpías estándar de combustión (ΔHo) por mol de 1,3-butadieno[C4H6(g)], butano [C4H10(g)] e hidrógeno [H2(g)] son -2540,2,  -2877,6 y -285,8 kJ, respectivamente. Use estos datos para calcular la entalpía de hidrogenación de 1,3- butadieno a butano (Ley de Hess)

C4H6 (g)  + 2 H2(g) 🡪 C4H10 (g)     ΔHo = ?

1. Se quiere sabe cual es el calor de combustión del Naftaleno (C10H8 (s)) en kJ/mol C10H8, para lo cual se realiza un experimento en el cual se determina primero la capacidad calórica del calorímetro usando la siguiente información:

El calor de combustión del ácido benzoico es -26.42kJ/g. La combustión de una muestra de 1,176 g de ácido benzoico (HC7H5O2) causa un incremento de 4,96 °C en una bomba calorimétrica. Cuál es la capacidad calórica de la bomba calorimétrica?

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