UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DEPARTAMENTOS ACADÉMICOS
Ciclo Académico: 2017-I Fecha: Duración:
09-12-2016 1h 40 min
EXAMEN FINAL DE QUÍMICA GENERAL (QU111) M,N,O,P
1.- (3.0 ptos) Se desea recubrir de cobre un material de platino usando
la
fuerza
electromotriz
que
genera
una
celda
electroquímica. Para ello se construye una celda galvánica como se muestra en la figura. Si en la cubeta A tenemos una solución 0.60 M en Sn2+ y 0.15 M en Sn 4+, mientras que la cubeta B contiene una solución 0.10 M en Cu + y 0.1 M en Cu2+, indique: a)
(0.5 ptos) El esquema o diagrama de la celda. Considere que el ánodo consiste en una barra inerte de grafito.
b) (0.5 ptos) El potencial teórico de celda cuando empieza la deposición de cobre sobre el cátodo de platino. c)
(1 ptos) Si el potencial de celda disminuye en el tiempo por el consumo de los reactivos ¿Cuál es el potencial de la celda justo antes que comience la deposición conjunta de Cu 2+ y Cu+ sobre el electrodo de platino, si la concentración de Sn2+ hasta ese instante se ha disminuido hasta la mitad? (E oCu2+/Cu = 0.340 V; E oCu2+/Cu+ = 0.153 V; EoCu2+/Cu = 0.520 V, EoSn4+/Sn2+ = 0.150 V; EoSn2+/Sn = -0.136 V )
d) (1.0 ptos) ¿Qué cambios ocurre en la celda galvánica si antes de iniciar el experimento el ánodo de grafito se reemplaza por una barra de hierro? (EoFe2+/Fe = -0.440 V) 2.- (2.0 ptos) La energía de enlace se puede calcular a través de medidas experimentales de entalpías de reacción en estado gaseoso donde se genera o rompe el enlace en estudio. Así por ejemplo, la energía de enlace C-H se puede calcular a partir Compuesto
de la entalpía de la reacción reacc ión CH4(g) C(g) + 4H(g)
o
ΔH
reacción
=
4ΔHoenlace (C-H)
Utilizando la ley de Hess y los datos de entalpias estándar en la siguiente tabla determine la energía de enlace C-H
CH4(g) C(grafito) H2(g)
ΔHo
ΔHo
combustión
vaporización
(kcal/mol) -212.80 -94.05 -68.32
(kcal/mol) 171.70
(en kJ/mol) si la energía de enlace H-H es 104.18 kcal/mol. 3.- (2 ptos) Experimentalmente se determina la densidad del NaCl como 2,163 g/cc. Si se sabe que la arista de la unidad cristalina de NaCl mide 5,628 A .Que puede decir de la muestra utilizada: a) ¿Se trata de un cristal perfecto?, si si no es así, Cual es el porcentaje de lugares vacantes en el cristal? P.A: Na 23g/mol , Cl 35,5g/mol, : NA = 6.023x1023 atomos/mol b) Si este cristal absorbe sodio por calentamiento con vapor de sodio, cada ion Na+ del vapor ocupa el sitio vacante del Na+ en el cristal y el electrón de la ionización del sodio vapor ocupa el lugar del anión cloro en el cristal. Si el cristal absorbe de este modo todo el sodio posible, ¿cuál sería la fórmula de esta muestra?
4.- (2 ptos) Los insectos sobreviven al congelamiento invernal aumentando la concentración de sustancias “anticongelantes” como glicerol, manitol o sorbitol en su fluido corporal. Si durante la primavera la concentración de glicerol (C3H8O3) y manitol (C 6H14O6) en el fluido corporal de una larva de avispa es de 3.62 y 3.58 % (p/p) respectivamente, calcule la concentración (en %p/p) de cada sustancia cuando el fluido corporal de la avispa alcanza un punto de congelación de -15 oC. Considere que en cualquier época del año la relación molar de las sustancias se m antiene constante en el fluido corporal y que el punto de congelación de dicho fluido en primavera es de -1.14 oC. 3.- (1,0 ptos) Nombre tres consecuencias del calentamiento Global. 5.-(2 puntos) El potencial de la pila Pt | H2(g, 1 atm) | H+( aq) | | Cu2+(0,020 M) | Cu(s), es 0,467 V. Calcula el pH de la disolución anódica si E °(Cu2+/Cu) °(Cu2+/Cu) es 0,34 V. 6.- (2 puntos) Señalar en un cuadro los signos de ΔH, ΔG y ΔS para los siguientes procesos : a) Expansión de un gas ideal a baja pre sión. b) Evaporación del agua a 100 C y a la presión parcial del vapor de agua de 760 mm de Hg. d) Compresión de un gas a presión constante. (Debe explicar brevemente) 6.- (3 puntos) Para el proceso N2O (g) + 3 /2 O2 (g) ⇄ 2 NO2 (g) a 298 K, calcule: a. La entalpía de reacción indicando si es un proceso e xotérmico o endotérmico. ( 1 puntos) b. La variación de entropía y energ ía libre. Indique si se trata de un proce so espontáneo en estas condiciones, y en qué intervalo de temperaturas lo será (suponga que la entalpía y la entropía no varían con la temperatura). (1,0 puntos) c. En qué sentido se desplazaría el equilibrio si: si: Se aumentase la temperatura a presión constante. Se disminuyese la presión total a temperatura constante. (1 puntos) Datos: ∆Hºf N2O = 81,6 kJ/mol; ∆Hºf NO2 = 33,2 kJ/mol Sº N2O = 220,1 J/mol·K; Sº NO2 = 240,1 J/mol·K; Sº O2 = 205,2 J/mol·K 7.- (3 ptos) Con los datos del diagrama P V s T para el CO2 complete el diagrama P vs V (Pc,Tc,En que rango de valores pueden estar P1,P2,T1,T2, y Tg), Indique las fases presentes en c ada región, significado de a y b ¿Por qué e l CO2 se sublima a temperatura del ambiente?¿Que es un fluido supercrítico?
Los Profesores MIRM/RMR/LAM
