PRUEBA DE QUÍMICA Termodinámica
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Nombre:.............. Nombre:............................. ............................ ......................... ......................... ............... .. Curso:.............. Curso:.............. Fecha:...................Tiempo: 90 min. Puntaje total: 62 puntos Puntaje Obtenido: ……..... ……... .. NOTA: ……………. …………….
Importante:
Lea atentamente las instrucciones dadas para cada ítem.
Utilice lápiz de mina para contestar y desarrollar la prueba. Cuando esté seguro, traspase sus respuestas a lápiz de pasta. No se permite el uso de corrector. Utilice cualquier color de lápiz exceptuando el r ojo, rosado o tonos semejantes.
Objetivos:
Definir los conceptos básicos de la termodinámica. Diferenciar los tipos de sistema termodinámico. Identificar las propiedades de un sistema. Graficar la variación de energía interna y entalpía. Calcular la variación entalpía en una r eacción.
I. Ítem de Selección múltiple. Conteste las siguientes preguntas marcando la alternativa que usted considere correcta. No olvide escribir sus respuestas definitivas con lápiz de pasta en la “T abla abla de respuestas” que se encuentra al final de este ítem (10 puntos) 1.
Una propiedad extensiva se define como:
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Trabajo se define como:
A) Un sistema que depende de la masa . B) Aquella que depende del camino recorrido. C) Un sistema que no depende de la masa. D) Aquella que depende de la masa E) Aquella que no depende de la masa.
A) Capacidad de realizar un trabajo B) Energía necesaria para realizar un trabajo. C) Energía necesaria para ocasionar que un objeto se mueva en sentido contrario a una fuerza. D) Capacidad de generar movimiento. E) Ninguna de las alternativas es correcta.
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¿Cuál/es de las siguientes propiedades es/son una función de estado? I. Entalpía II. Trabajo III. Energía interna IV. Calor
A) Sólo l. B) Sólo III. C) Sólo I y III. D) Sólo I, II, III E) Todas son correctas
5.
Energía se define como:
Miss María Isabel Salgado
A) Aquella que define el estado de un sistem a. B) Aquella que indica el estado físico del sistema. C) Aquella cuyas variaciones no dependen solamente de los estados inicial y final del sistema. D) Aquella cuyas variaciones dependen exclusivamente de los estados inicial y final del sistema E) Ninguna es correcta.
6.
A) Capacidad de realizar un trabajo B) Energía necesaria para realizar un trabajo. C) Capacidad de transferir calor o generar trabajo D) Energía necesaria para transferir calor o generar trabajo E) Ninguna de las alternativas es correcta.
Una función función o de estado puede definirse como:
El primer principio de la termodinámica establece que:
A) La energía se crea y se transf orma. B) La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. C) La energía no se crea ni se destruye, tampoco se transforma. D) La energía se crea y se destruye. E) Ninguna de las alternativas es correcta.
Química
NM3 – Tercero Medio
7.
La energía interna de un sistema depende de:
A) Trabajo y energía B) Energía y calor C) Entorno y trabajo. D) Calor y trabajo E) Ninguna de las alternativas es correcta
9.
¿Cuál de correcta?
las
siguientes
8.
Los sistemas termodinámicos pueden ser de tres tipos. ¿En qué se diferencian?
A) Se diferencian en la capacidad interactuar con el universo B) Se diferencian en la capacidad materia y energía con el universo. C) Se diferencian en la capacidad trabajo y calor con el entorno. D) Se diferencian en la capacidad energía interna con el entorno. E) Se diferencian en la capacidad materia y energía con el entorno.
que tienen para de intercambiar de intercambiar de intercambiar de intercambiar
relaciones
es 10. ¿Cuál es el orden que se debe seguir para resolver problemas de entalpía? I. Resolver la ecuación de ∆H II. Contar el número de enlaces A) ∆E > 0 La energía interna es mayor al inicio de la III. Equilibrar la ecuación reacción que al final. IV. Dibujar las moléculas B) ∆H > 0 Reacción endotérmica C) ∆E < 0 La energía interna es mayor al final de la reacción que al inicio. A) IV III II I D) ∆H < 0 Reacción endotérmica B) II III IV I E) Ninguna de las alternativas es correcta C) IV II III I D) III IV II I E) III II IV I TABLA DE RESPUESTAS: 1.
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II. Ítem de desarrollo: Escriba la respuesta para cada una cada de las siguientes preguntas con lápiz de mina y, cuando esté seguro, traspásela a lápiz de pasta (35 puntos)
1. Interprete los siguientes gráficos, indique las variables medidas y la relación que existe entre ellas (8 puntos)
Productos
H
∆H>0 (+)
Reactantes
Transcurso de la reacción
Subsector : Química Nivel : NM3 – Tercero medio Profesora : María Isabel Salgado
_________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________
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Estado final
a í g r e n E
∆E
Estado inicial Camino de la transformación
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
2. Calcule la variación de entalpía para las siguientes reacciones y determine si la reacción es endotérmica o exotérmica. Escriba todos los pasos que realice, ecuaciones y cálculos (10 puntos). A) __
CH4 + __ Cl 2 __ CH3Cl + __ HCl
Respuestas: ∆H ________________ Tipo de reacción ____________________
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B) __
H2NCH2NH2 + __ O 2 __ N2 + __ CO2 + __ H2O
Respuestas: ∆H ________________ Tipo de reacción ____________________
Energías de Enlace: C – C 347 KJ/mol C – H 415,3 KJ/mol N ≡ N 945 KJ/mol N – H 389 KJ/mol
Subsector : Química Nivel : NM3 – Tercero medio Profesora : María Isabel Salgado
Cl – Cl 243,8 KJ/mol C – Cl 327,8 KJ/mol O ═ O 497 KJ/mol O – H 460 KJ/mol
H – Cl 432,4 KJ/mol H – H 436 KJ/mol C ═ O 735 KJ/mol C – N 285 KJ/mol
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III. Item de comprensión lectora: Lea atentamente el texto y responda las preguntas al respecto (17 puntos) La primera experiencia de casi todos nosotros con un diagnóstico médico fue la pregunta “¿Tienes fiebre?”. Efectivamente, una desviación de la temperatura corporal de apenas unos cuantos grados indica que algo anda mal. Mantener una temperatura casi constante es una de las funciones fisiológicas primarias del cuerpo humano. La temperatura corporal normal suele variar entre 35.8 y 37.2°C. Este intervalo de temperatura tan estrecho es indispensable para el correcto funcionamiento de los músculos y para controlar la velocidad de las reacciones bioquímicas del organismo. La temperatura del cuerpo es regulada por una porción del tallo encefálico llamada hipotálamo. El hipotálamo actúa como termostato de la temperatura corporal. Cuando la temperatura rebasa el límite superior del intervalo normal, el hipotálamo acciona mecanismos que bajan la temperatura. También acciona mecanismos que elevan la temperatura corporal si baja demasiado. Para entender cualitativamente cómo operan los mecanismos de calefacción y enfriamiento del cuerpo, podemos ver a éste como un sistema termodinámico. El organismo aumenta su contenido de energía interna ingiriendo alimentos del entorno. Los alimentos, como la glucosa (C6H12O6), se metabolizan en un proceso que es básicamente una oxidación controlada a CO2 y H2O. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
∆H= -2.803 KJ
Aproximadamente el 40% de la energía producida se utiliza en última instancia para efectuar trabajo en forma de contracciones musculares y nerviosas. El resto de la energía se libera en forma de calor, y una parte de ese calor se utiliza para mantener la temperatura del cuerpo. Cuando el organismo produce demasiado calor, como durante un esfuerzo físico intenso, disipa el exceso a su entorno. El calor se transfiere del cuerpo al entorno primordialmente por radiación, convección y evaporación. La radiación es la pérdida directa de calor del cuerpo a un entorno más frío, como cuando una estufa caliente irradia calor a su entorno. La convección es la pérdida de calor por calentamiento del aire que está en contacto con el cuerpo. El aire caliente se eleva y es sustituido por aire más frío, y el proceso continúa. La ropa abrigadora, que suele consistir en capas aislantes de material con “aire muerto” en su interior, reduce la pérdida de calor por convección cuando hace frío. Hay enfriamiento evaporativo cuando las glándulas sudoríparas producen transpiración en la superficie de la piel. Se elimina calor del cuerpo cuando el sudor se evapora hacia el entorno. La transpiración es principalmente agua, así que el proceso en cuestión es la conversión endotérmica de agua líquida en vapor de agua. La eficacia del enfriamiento evaporativo disminuye al aumentar la humedad atmosférica; es por ello que la gente se ve más sudorosa e incómoda en los días calientes y húmedos. Fuente: “Química, La ciencia central”, Brown. Editorial Pearson, Edición 11ª. Capítulo 2, página 51 (fragmento).
1. ¿Cuál es la principal estructura responsable de mantener la temperatura corporal? ¿Cuáles son los principales mecanismos que tiene el cuerpo para regular su temperatura? (4 puntos). ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 2. En términos termodinámicos ¿Qué tipo de reacción es la oxidación controlada de la glucosa? ¿Cómo lo determina? (3 puntos) ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
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3. Pensando en las moléculas que conforman nuestro cuerpo ¿Qué consecuencias trae consigo el aumento de la temperatura corporal? (3 puntos) ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 4. Realice un dibujo que represente al cuerpo humano y su interacción con el entorno (5 puntos). ¿Qué tipo de sistema es? (2 puntos) ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
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