ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO ACADEMIA DE CIENCIA DE LOS MATERIALES PROBLEMARIO PARA EL 2° EXAMEN PARCIAL DE QUÍMICA APLICADA
1.- Prediga si el cambio de Entropía del Sistema es positivo o negativo para cada una de las siguientes reacciones. Justifique su predicción: a. H2 (g) + O2 (g) → H2O (l) Delta S = NEGATIVO (-) los elementos pasan de un estado gaseoso a un líquido por lo cual el no. de micro estados disminuye. b. NH4Cl (s) → NH3 (g) + HCl (g) Delta S = POSITIVO (+) un elemento pasan de un estado solido a un gaseoso por lo cual el no. de micro estados aumenta. aumenta. c. H2 (g) + Br2 (g) → HBr (g) Delta S = POSITIVO (+) o NEGATIVO (-) ya que ningún elemento cambia de estado y no afecta al no. de micro estados.
2.- La reserva mundial mundial total de petróleo petróleo se ha estimado en 2.0 x 1022 J (el Joule es la unidad SI de energía, 1 J = 1 kg m 2 /s2). A la actual velocidad de consumo, 1.8 x 10 20 J / año, ¿cuánto tiempo tomaría tomaría agotar la reserva? 2.0 x 10 J 1.8 x 1020 J
=
ñ 1 ñ
2.0 x 10 J(1 ñ) 1.8 x 1020 J
= ñ ñ
111. 111.11 11 = ñ ñ
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3.- Analice cuantitativamente el cambio del signo de Entropía que se espera para cada uno de los siguientes procesos: a) I2 (s)
→
2I (g) ∆° = [0] − [0] = −0
b) Zn (s) + O2 (g)
→
ZnO (s)
∆° = [2(43.63)] − [(2(41.63)) + 203)] = −201
c) N2 (g) + O2 (g)
→
NO (g) ∆° = [2(210)] − [(191 + 208)] = +24
4.- ¿Cuáles de los siguientes procesos son espontáneos y cuáles no lo son?: a) Disolver sal de mesa (NaCl) en sopa caliente. b) Escalar el Popocatépetl. c) Esparcir una fragancia en un cuarto destapando una botella de perfume. d) Separar helio y neón de una mezcla de gases. 5.- El café secado por congelación se prepara congelando la infusión de café y eliminando el hielo con una bomba de vacío. Describa los cambios de fase que ocurren durante estos procesos. 1) La congelación, que proporciona las condiciones necesarias para el secado a temperaturas bajas; 2) la aplicación de vacío, para que el agua o el solvente presente en el producto se evapore sin pasar a estado líquido (Ej. Sublimación); 3) la aplicación de calor, para acelerar la sublimación 4) la condensación, para eliminar el solvente evaporado de la cámara de vacío volviendo a convertirlo en sólido.
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6.- El vapor de agua a 100°C produce quemaduras más graves que el agua a la misma temperatura. ¿Por qué? la quemadura por vapor es más profunda por que el vapor tiene la capacidad de penetrar más fácil los poros de la piel y a nivel celular también hace esto y si le agregamos que el vapor alcanza mayores temperaturas de calentamiento incluso en cientos o miles de grados esa es otra razón para poder hacer más daño, por el contrario el agua es muy difícil que alcance una temperatura mayor a su punto de ebullición, y la piel es una barrera física más efectiva contra el agua que contra el vapor.
7.- La Entalpía Estándar de formación del Yodo Molecular Gaseoso es 62.4 KJ/mol. Con esta información calcule el Calor de Vaporización del Yodo Molecular (I2) a 25°C.
8.- Calcule el Calor Liberado cuando se queman 266.00 g de Fósforo blanco (P4) en aire, de acuerdo con la siguiente Ecuación Termoquímica: P4 (s) +
O2 (g)
→
P4O10 (s)
ΔH =
- 3,013.00 KJ / mol
a. ¿Cuántas moles de Fósforo están presentes en los 266.00 g? P4 O10 (s) x H = -3013 kJ X 1 mol P4 123.9 g P4 3013 kJ = 6470 kJ 1 mol P4 6.4
9.- Acomode las siguientes sustancias en orden creciente de Entropía creciente (1 mol de cada una) a 25°C: a.- Ne (g) b.- SO2 (g) c.- Na (s) d.- NaCl (s) e.- H2 (g) Describa las razones que justifiquen el orden establecido.
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10.- Con datos buscados en Tablas, calcule el Cambio de Entropía Standard para las siguientes reacciones a 25°C: a).-
H2 (g) +
b).-
Al
+
ZnO
c).-
CH4 (g) +
O2 (g)
(s)
CuO
(s)
→
Cu (s)
(s}
→
Al2O3 (s)
→
CO2 (g)
+
H2O
+ +
(g)
Zn (s) H2O
(l)
11.- De acuerdo a la siguiente ecuación Termoquímica: C (grafito) +
O2 (g)
→
ΔH
CO (g)
= - 110.5 KJ / mol
a. ¿Cuál es el valor del Cambio de Energía Interna (ΔE) para la formación de 1 mol de CO (g) a 1 atm y 25°C. b. Calcule ΔSALRED en J/°K mol c. Calcule ΔSUNIV en J/°K mol d. Indique si la Reacción es ESPONTÁNEA a 25°C. 12.- ¿Cuántos gramos de Carbón se necesitan para calentar 1 Kg de agua, desde 20°C hasta 100°C? El Calor Específico del Agua es s = 1.00 cal / g °C 13.- ¿Cuál será la temperatura final del sistema formado por la mezcla en un termo de 500 gramos de agua a 70°C, con 200 gramos de alcohol a 25°C? El Calor Específico del Agua es s = 1.00 cal / g °C El Calor Específico del Alcohol es s = 0.80 cal / g °C 14.- Una muestra de 1.922 gramos de Metanol (CH 3OH) se quemó en una bomba calorimétrica a volumen constante. Como efecto de ello, la temperatura del agua se elevó 4.20°C. Si la cantidad de agua que rodea al Calorímetro tiene una Capacidad Calorífica de 10.4 KJ / °C, calcule el Calor Molar de Combustión del Metanol. 15.- De 5 ejemplos de Procesos Físicos y Químicos Espontáneos. Explíquelos detalladamente e indique cuál sería el Proceso No Espontáneo de cada uno de ellos. 16.- Calcular la Tensión Superficial de un líquido que mediante una varilla móvil de 5 cm, equilibra una fuerza de 2.5 gf (gramos fuerza). ¿Cómo explicaría el fenómeno de la Tensión Superficial?, ¿Qué ejemplos puede dar?
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17.- A 77°F la presión de vapor del Tetracloruro de Carbono (CCl4) es igual a 0.513 atmósferas y a 104°F es igual a 216 Torr. Calcular el Calor Molar de Vaporización para esta sustancia en KJ/mol. 18.- Considérese un Sistema Simple de 9 moléculas distribuidas en 3 compartimientos iguales. Indique las formas posibles en las que podrían distribuirse dichas moléculas en los 3 compartimientos. ¿Cuáles son las Distribuciones más Probable y la menos Probable?, ¿Cuántas Distribuciones se pueden obtener?, ¿Qué Número máximo de Micro estados se obtiene? Calcule la Entropía del Sistema anterior.
