FISICOQUIMICA FISICOQUIMICA
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d) Suponiendo que el fósforo sólido, líquido y el gaseoso se encuentran en el equilibrio en la temperatura de fusión, calcular la presión de vapor del fósforo blanco solido a 25°C. e) Calcular la energía libre estándar del fósforo gaseoso a 25 º C.
SOL: a) ∆° = , ; b) = , , ; c) = , ;
; e) ∆° ∆° = , d) = , 103.
Considere la síntesis del formaldehído a 25 ºC: CO (g) + H2 (g) ↔ CH2O (g)
-1,3 kcal. a) Calcular el valor de K p b) Calcular el valor de K p C p CH2O (g) (cal/mol K) = 4,498 + 13,953*10-3 T – 0,373*10-7 T2; C p CO (g) (cal/mol K) = 6,342 + 1,836*10-3 T – 2,802*10-7 T2; C p H2 (g) (cal/mol K) = 6,946 - 0,1999*10-3 T + 4,806*10-7 T2;
SOL: a) = , ¯⁶ ¯⁶ ; b) = , ¯⁷ ¯⁷ 104.
Según la siguiente ecuación: SbCl5 (g) ↔ SbCl3 (g) + Cl2 (g)
Se ha registrado la variación de la constante para el equilibrio entre estos gases varía con la temperatura en la siguiente tabla: T (K) K p
485 0,245
534 1,99
556 4,96
574 9,35
a) Calcule ∆Gº, ∆Hº y ∆Sº para ese proceso a 534 K. b) Calcular la temperatura a la cual el Kp = 1. c) Calcular el Kp a 565K.
SOL: a) ° = , , , ∆° = , , , ∆° = ,, ; b) = , ; c) = , CINÉTICA QUÍMICA 105. Una cierta reacción de primer orden después de 540 s, queda el 32,5 % del reactivo reaccionante. a) Calcule la constante de velocidad específica. b) ¿Qué tiempo se necesitaría para que se descomponga el 25 % del reaccionante?
¯³ ¯³ ; b) = , SOL: a) = , 106.
La vida media de una reacción de primer orden es de 30 min. a) Calcule la constante de velocidad específica de la reacción. b) ¿Qué fracción del reaccionante queda después de 70 min?
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SOL: a) = , ; b) = , 107. Una sustancia se descompone según una ecuación de velocidad de segundo orden. Si la constante de velocidad es 6,8 *10-4 L mol-1 s-1, calcule la vida media de la sustancia, si la concentración inicial es 0,01 mol/L.
SOL: = , 108. A 25°C, la vida media para la descomposición del N₂O₅ es 2,05 x 10⁴ seg, y es independiente de la concentración inicial de N₂O₅. a) ¿Cuál es el orden de la reacción? b) ¿Qué tiempo se requiere para que se descomponga el 80% del N₂O₅?
SOL: a) primer orden; b) = , 109. La edad del vino se puede determinar midiendo el contenido de tritio (3HI) radioactivo. El tritio está presente en estado estable en la naturaleza. Se forma inicialmente por irradiación cósmica de vapor en la atmosfera alta, para después decaer espontáneamente en un proceso de primer orden con una vida media de 12,5 años. Lo importante es que la reacción de formación no ocurre de manera significativa dentro de una botella de vidrio en la superficie terrestre. Si un vino presenta el 25% de la radioactividad que tiene un vino recién embotellado, ¿Qué edad tiene el vino?
SOL: = ñ 110. A 100 º C se observa que la reacción A → 2 B + C es de primer orden. Comenzando con A puro, se encuentra que al cabo de 10,0 min la presión total del sistema es de 176,0 mm de Hg y después de un tiempo considerable es de 270 mm de Hg. A partir de estos datos hallar: a) La presión inicial. b) La presión de A al final de los 10 min. c) La constante de velocidad especifica de la reacción. d) El periodo de vida media.
SOL: a) = ; b) = , ; c) = , ; d) = , 111. Se conoce que el azoisopropano se descompone en nitrógeno y hexano, según una reacción de primer orden, obteniéndose los siguientes resultados: t (s) P (mm Hg)
0 35,15
180 46,3
360 53,9
540 58,85
720 62,2
1020 65,55
a) Calcular la constante de velocidad especifica. b) La presión del azoisopropano a los 450 s. c) El tiempo necesario para que se descomponga el 75 % del azoisopropano.
SOL: a) = , ¯ ; b) = , ; c) = , 112. El acetaldehído se descompone térmicamente en metano y monóxido de carbono a 518 º C según una reacción de segundo orden, observándose los siguientes resultados cuando la presión inicial es de 363 mm Hg:
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t (s) X (mm Hg)
42 34
73 54
105 74
190 114
242 134
384 174
665 224
1070 264
1440 284
Calcular: a) La constante de velocidad especifica. b) El valor de X a los 500 s. c) El tiempo necesario para que se descomponga el 40 % del acetaldehído.
SOL: a) = , ¯ ; b) = , ; c) = , 113. La descomposición gaseosa del óxido de etileno en fase gaseosa en metano y monóxido de carbono a 414,5 º C, presenta los siguientes resultados: t (min) P (mm Hg)
0 116,51
5 122,56
7 125,72
9 128,74
12 133,23
18 141,37
Determinar: a) El orden de reacción. b) La constante de velocidad especifica. c) El tiempo necesario para que se descomponga el 80 % del oxido de etileno. d) La fracción de oxido de etileno que queda a los 10 min de iniciada la reacción.
SOL: a) primer orden ; b) = ,
;
c) = , ; d) = ,
114. La velocidad de saponificación de acetato de metilo a 25ºC fue estudiada haciendo una solución 0,01 molar en álcali y ester, y titulándola en diferentes intervalos de tiempo con ácido estándar. Así se obtuvieron los datos siguientes:
Ester + Base → Produc tos Tiempo (min) Conc. Base (M) a) b) c) d) e)
3 0,00740
5 0.00634
10 0,00464
15 0,00363
21 0,00288
25 0,00254
Demostrar que la reacción es de segundo orden. determinar la constante de velocidad de la reacción. Calcular la fracción que se descompone a los 9 min. Determinar la vida media. Calcular el tiempo en el cual la concentración de la base sea 0,007 (M).
SOL: b) = , 115.
7 0,00550
;
c) = , ; d) = , ; e) = ,
A 25 º C se estudió la reacción entre el Na2S2O3 y CH3I dando los siguientes resultados: t (min) Na2S2O3 (mmol/L) CH3I (mmol/L)
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0 35,35 18,25
4,75 30,5 13,4
10 27,0 9,9
20 23,2 6,1
35 20,3 3,2
55 18,6 1,5
∞ 17,1 0
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Demostrar que la reacción es de segundo orden. a) Calcular la constante de velocidad de reacción especifica. b) Las concentraciones de Na 2S2O3 y CH3I a los 15 min de reacción. c) El tiempo necesario para que reaccione el 80 % del CH3I. d) El tiempo necesario para que la concentración de Na₂S₂O₃ sea 25 (mmol/L). e) Calcular el tiempo en el cual reacciona el 50% de Na₂S₂O₃. f) Calcular la fracción presente de CH3I y Na₂S₂O₃ en lo reactivos sin reaccionar a los 7 min. g) El tiempo necesario para que se descomponga el 20% de Na2S2O3.
SOL: a) = , ¯³ ; b) = , , = , ; c) = , ; d) = , ; e) = , ; f) = , , = , ; g) = , 116. El butirato de etilo se saponifica con hidróxido de bario según una reacción de segundo orden. La tabla muestra los siguientes resultados: t (min) But-et (N) Ba(OH)2 (N)
0 19,75 20,85
5 14,75 15,85
17 9,40 10,50
36 5,93 7,03
65 3,57 4,67
Demostrar que la reacción es de segundo orden. a) Calcular la constante de velocidad de reacción especifica. b) La concentración del butirato de etilo y hidróxido de bario a los 45 min de reacción. c) El tiempo para que la concentración del butirato de etilo sea 4 (N). d) El tiempo necesario para que reaccione el 30 % de Ba(OH)₂.
SOL: a) = , ¯³ ; b) = , , () = , ; c) = , ; d) = , DEPENDENCIA DE LA VELOCIDAD DE REACCION CON LA TEMPERATURA 117. La racemización del pineno es una reacción de primer orden. En fase gaseosa a 457,6K la constante de velocidad específica es 2,2 x 10 -5 min-1 y a 510,1K es 3,07 x 10-3 min-1. Estimar la energía de activación y la constante específica a 480K.
SOL: ∗ = , ; = , ¯⁴ 118. Para la reacción H2 (g) + I 2 (g) ↔ 2 HI (g) la constante de velocidad específica es 2,45*10-4 L/mol s a 302 º C y 0,95 L/mol s a 508 º C. Calcule: a) La energía de activación y el factor de frecuencia para esta reacción. b) Calcular la constante de velocidad específica a 400 º C.
SOL: a) ∗ = , ; = , b) ° = , 119. A 378,5 º C la vida media para la descomposición de primer orden del oxido de etileno es 363 min y la energía de activación es 52 kcal/mol. Hallar el tiempo requerido para que el óxido de etileno se descomponga en un 75 % a 450 º C. Auxiliar : Univ. Aldo J. Ulloa Claure
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SOL: = , 120. A 500 º C y 750 º C los periodos de vida media para la descomposición térmica de primer orden del pentacloruro de fósforo son 185 y 96 minutos respectivamente. Con estos datos estimar el tiempo requerido para que el pentacloruro de fósforo se descomponga en un 70 % a 600 º C.
SOL: = , 121. Para la descomposición del acetaldehído se registró a diferentes temperaturas la variación de la constante de velocidad observándose los siguientes resultados: T (K) K (L/mol s)
703 0,011
733 0,035
759 0,105
791 0,343
811 0,790
836 2,14
865 4,95
a) Calcular la energía de activación y el factor de frecuencia. b) Calcular la constante de velocidad especifica a 900 K. c) ¿A que temperatura k = 1 L / mol s?
SOL: a) ∗ = ; = , , b) = , , c) = , 122. El pentóxido de nitrógeno se descompone a diversas temperaturas con una cierta constante de velocidad de reacción específica según los siguientes datos: T (ºC) K (s-1)
0 7,87*10-7
25 3,46*10-5
35 1,35*10-4
45 4,98*10-4
55 1,50*10-3
65 4,87*10-3
Hallar la energía de activación, el factor preexponencial y la constante de velocidad especifica a 100 º C.
SOL: ∗ = , ; = , ; ° = , 123. A temperatura cercana a 300 K, una antigua regla química dice que la velocidad de la reacción se duplica si la temperatura aumenta en 10 º. Suponiendo que la que se duplica es la constante de velocidad, calcule el valor que debería tener la energía de activación si se cumpliera la regla anteriormente mencionada.
SOL: ∗ = , TEORIA DE LA COLICION EN LAS VELOCIDADES DE REACCION 124. Los diámetros moleculares del O2 y del H2 son 3,39 Aº y 2,47 Aº. Cuando un gramo de O 2 y 0,1 gramos de H2 se mezclan en un frasco de un litro a 27 º C. Ea* = 94,6 (KJ /mol) ¿Cuál será el número de choques/cm3-s? ¿Cuál será la constante de velocidad especifica?
SOL: − = ,
;
= , −
125. La reacción en fase gaseosa 2 A → B + C es bimolecular con una energía de activación de 24 Kcal/mol el peso molecular y diámetro molecular de A son 60 y 3,5 A º respectivamente. Calcular: a) Número de choques/cm3s, si en un recipiente de 200 cm3 se pusieron 1,5 g de A. Auxiliar : Univ. Aldo J. Ulloa Claure
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