Download - Problemas y cuestiones olimpiadas de quimica

INTRODUCCIÓNElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaañolos,cadavezmás

escasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligen lasopcionesde“Ciencias”,“Cienciasde la

Salud”e“IngenieríayArquitectura”.Estotambiénconstituyeunretoparalosprofesoresque,no

solodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplina,sinoademás,

inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayenel

desarrollodelassociedadeshumanas.

Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteyaque

ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes

centrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.

Estacoleccióndecuestionesyproblemassurgiódelinterésporpartedelosautoresderealizar

unarecopilaciónde losexámenespropuestosendiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,

conel findeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez inmersosen

esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de

OlimpiadasdeQuímicadelaAsociacióndeQuímicosdelaComunidadValencianaconsideróque

podía resultar interesante supublicaciónparaponerloadisposiciónde todos losprofesoresy

estudiantesdeQuímicaa losque lespudiera resultardeutilidad.Deestamanera,elpresente

trabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyopara laenseñanzade laQuímicaen los

cursos de bachillerato, así como en los primeros cursos de grados del área de Ciencia e

Ingeniería. Desgraciadamente, no ha sido posible ‐por cuestiones que no vienen al caso‐ la

publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y

problemasresueltospuedeservirdegermenparaeldesarrollodeunproyectomásamplio,enel

queeldiálogo,elintercambiodeideasylacomparticióndematerialentreprofesoresdeQuímica

condistintaformación,origenymetodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuya

aimpulsarelestudiodelaQuímica.

En elmaterial original sepresentan los exámenes correspondientesa las últimasOlimpiadas

NacionalesdeQuímica(1996‐2011)asícomootrosexámenescorrespondientesafaseslocalesde

diferentesComunidadesAutónomas.Enesteúltimo caso, sehan incluido sólo las cuestionesy

problemasquerespondieronalmismoformatoquelaspruebasdelaFaseNacional.Sepretende

ampliarelmaterialcon lascontribucionesquerealicen losprofesores interesadosen impulsar

este proyecto, en cuyo caso se harámención explícita de la persona que haya realizado la

aportación.

Las cuestiones sonde respuestasmúltiplesy sehan clasificadopormaterias,de formaqueal

final de cada bloque de cuestiones se indican las soluciones correctas. Los problemas se

presentancompletamenteresueltos.Enlamayorpartedeloscasosconstandevariosapartados,

queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes.Esporelloque

enelcasodelasOlimpiadasNacionalessehaoptadoporpresentarlaresolucióndelosmismos

planteandoelenunciadodecadaapartadoy,acontinuación,laresolucióndelmismo,en lugar

de presentar el enunciado completo y después la resolución de todo el problema. En las

cuestionesyenlosproblemassehaindicadolaprocedenciayelaño.

Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:

Juan A. Domínguez (Canarias), Juan Rubio (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastoriza

(Galicia), JoséA.Cruz,NievesGonzález,Gonzalo Isabel (CastillayLeón),AnaTejero (Castilla‐

LaMancha),PedroMárquez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),ÁngelF.Sáenzde laTorre

(La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando Nogales

(Málaga).

Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasde

lasfigurasincluidasenestetrabajo.

Losautores

ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 1

5.TERMOQUÍMICAYTERMODINÁMICA

5.1.¿Cuálesdelassiguientescondicionesdaránlugaraunareacciónespontáneaacualquiertemperatura?a)ΔH<0,ΔS<0b)ΔH>0,ΔS=0c)ΔH>0,ΔS>0d)ΔH>0,ΔS<0e)ΔH<0,ΔS>0

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001‐2002‐2003‐2008‐2009)(O.Q.L.Canarias2003)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Cádiz2008)

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque:

ΔG=ΔH–TΔS<0

a) Falso. Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|TΔS|o|ΔH|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

b)Falso.SiΔH>0yΔS=0,entoncesΔG>0y lareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.

c) Falso. Si ΔH > 0 y ΔS > 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.

d)Falso.SiΔH>0yΔS<0,secumpleque|ΔH|>|TΔS|yentonceselvalordeΔG>0ylareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.

e)Verdadero.SiΔH<0yΔS>0,secumpleque|ΔH|<|TΔS|yentonceselvalordeΔG<0ylareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.

Larespuestacorrectaeslae.

(En la cuestión propuesta en Murcia 1996 y Castilla y León 2008, se cambia en elenunciadoendotérmicoporΔH>0,exotérmicoporΔH<0,disminucióndeldesordenporΔS<0yaumentodeldesordenporΔS>0).

5.2.¿Cuáldelassiguientesproposicionesescierta?a)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°>0.b)LasreaccionesconvalorespositivosdeΔS°siempresonespontáneasaaltatemperatura.c)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔG°>0.d)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°<0.e)Todasestasproposicionessonfalsas.

(O.Q.N.Navacerrada1996)

UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°<0.

a)Falso.SiΔH°<0yΔS°>0secumpleque|ΔH°|>|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.

b)Falso.SiΔS°>0,silatemperaturaessuficientementealtaesposiblequesecumplaque|ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónseaespontánea.


c)Falso.UnareacciónesnoespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°>0.

d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.

e)Verdadero.


5.3.Paralasiguientereacción:

(s) (aq)+ (aq); K=2,8·10 a25°C.CalculeΔG°aestatemperatura.a)‐48,7kJ· b)48,7kJ· c)69,9kJ· d)‐21,2kJ· e)21,2kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)

LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:

ΔG°=‐RTlnK

Sustituyendo:

ΔG°=‐ 8,314·10 kJ·mol ·K 25+273 Kln 2,8·10 =48,7kJ·

Larespuestacorrectaeslab.

5.4. Si la entalpíade vaporizacióndelaguaa100°C es40,7 kJ , calcule ΔSpara lavaporizaciónde1,00molde (l)aestatemperatura.a)109J· b)‐109J· c)136J· d)‐40600J· e)40600J·

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g); ΔH=40,7kJ·mol−1

LaexpresiónquerelacionaΔSconΔHaciertatemperaturaes:

ΔS=ΔHT

Sustituyendo:

ΔS=ΔHT=

40,7kJ100+273 K

10 J1kJ

=109J·

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.

Larespuestacorrectaeslaa.


(En la cuestión propuesta en Ciudad Real 1997 se pregunta el cálculo de ΔS para lacondensación con lo que el resultado tiene signo contrario al obtenido en la cuestiónresuelta).

5.5.Laentropíadeluniverso:a)Essiemprecero.b)Siempreaumenta.c)Permanececonstante.d)Siempredisminuye.e)Notieneningunarelaciónconeluniverso.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Madrid2010)

De acuerdo con el 2º principio de la termodinámica, la entropía de un sistema aisladoaumentacuandoserealizaunprocesoespontáneo:

ΔtotalS=ΔsistemaS+ΔentornoS

Laprogresiónnaturaldeluniversoesdelordenaldesorden.


5.6.Parauna reacción, ΔH°= ‐92 kJ y ΔS°= ‐65 J· .Calcule el valorde ΔG°para estareaccióna25°C.a)+19300kJb)‐85kJc)‐111kJd)‐157kJe)‐73kJ

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)

LaexpresiónquepermitecalcularΔG°apartirdeΔH°yΔS°es:

ΔG°=ΔH°–TΔS°

Sustituyendo:

ΔG°=‐92kJ 25+273 K‐65JK

1kJ10 J

=‐72,6kJ


5.7.Paraunareacciónentregasesidealesdeltipo:

2AB+C; ΔG°=+20kcal,a25°C.SisepartesolodeA,a25°Cy1atm,enausenciadeByC:a)LareacciónseproducehastaqueΔG°=0,encuyocasoKp=1.b)Lareacciónnoseproduceespontáneamente.c)Lareaccióndirectaessiempreespontáneaentodaslascondiciones.d)Porsergasesideales,elequilibrionodependedelatemperatura.e)Laconstantedeequilibrionodependedelatemperatura.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2002)

a) Falso. Teniendo en cuenta que ΔG° = +20 kcal > 0, de acuerdo con el criterio deespontaneidad, la reacciónno tiene lugarde formaespontánea.Noobstante,deacuerdoconlarelaciónexistenteentreΔG°yK :

ΔG°=‐RTlnK


síqueesciertoquecuandoΔG°=0elvalordeK =1.

b)Verdadero.TeniendoencuentaqueΔG°=+20kcal>0,deacuerdoconelcriteriodeespontaneidad,lareacciónnotienelugardeformaespontánea.

c)Falso.Lapropuestaesabsurda.

d‐e)Falso.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstantedeequilibriodeunareacciónsolocambiaconlatemperatura.Elhechodequeseangasesidealesquieredecirqueselespuedeaplicarlaecuacióndeestadodelosgasesideales.



(g) (g)+ (g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS°=0para (g)e)ΔS<0

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2001)

a)Falso.Laexpresiónesincorrecta,elvalordeΔGsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

b‐e)Falso.ElvalordeΔSparaelprocesonopuedeserceronipuededisminuir.Debedeaumentaryaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.

c)Verdadero.ElvalordeΔSparaelprocesoaumentayaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.

d)Falso.NotienesentidohablardeΔS°paraelCl (g),entodocasodeberíahablarsedeS°,no obstante, ese valor no puede ser cero. El valor cero de entropía se asigna al cristalperfectoenelceroabsolutodetemperatura.

Larespuestacorrectaeslac.

5.9. La variación de entalpía estándar para la combustión del monóxido de carbono es‐68kcal/mol,y lavariacióndeentalpíaestándarparasu formaciónes ‐29kcal/mol.¿Cuántovalelavariacióndelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodecarbono?a)+39kcal· b)‐97kcal· c)‐39kcal· d)+97kcal·

(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2003)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCO es:

C(s)+O (g)CO (g)

Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:

CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐68kcal·mol


C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐29kcal·mol

Sumandoambasecuacionesseobtiene:

C(s)+O (g)CO (g) Δ H°=‐97kcal·mol


(LacuestiónpropuestaenlaO.Q.L.CastillayLeón2003eslamismasoloquelasentalpíasestánmedidasenkJ·mol ).

5.10.ElgasX es soluble enagua. SiunadisoluciónacuosadeX se calienta, seobserva eldesprendimientodeburbujasdelgasX.Deestehecho,sededuceque:a)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesexotérmico.b)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesendotérmico.c)ΔG°espositivoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.d)ΔG°esnegativoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.

(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.Asturias2011)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesoes:

X(aq)X(g) ΔH°>0

Portanto,elprocesoopuestotendráunavariacióndeentalpíaconsignocontrario:

X(g)X(aq) ΔH°<0


5.11.Latemperaturadeebulliciónnormaldeldisulfurodecarbonoes319K.Sabiendoqueelcalordevaporizacióndeestecompuestoes26,8kJ· ,calculelapresióndevapora298K.a)0,270kPab)49,7kPac)372kPad)19,7kPae)101kPa

(Datos.R=8,314J· · ;1atm=1,01325·10 Pa)(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Tarazona2003)

La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:

lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:

lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp

Sustituyendo:

lnp =26,8

8,314·10

1319

1298

p =0,49atm


Cambiandounidades:

0,49atm1,01325·10 Pa

1atm1kPa10 Pa

=49,7kPa


5.12.Lapendientedeunarepresentacióndeln(presióndevapor)frentea paradióxidodecarbonolíquidoes‐0,77·10 K.Elcalordevaporizaciónes:a)14,7kJ· b)1,8kJ· c)30kJ· d)6,4kJ· e)10kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Burgos1998)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Estaecuacióntienelaformadelaecuacióndeunarecta:

lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp

Laexperimentaciónpermiteobtenerlasiguientegráfica:

Comoseobservaenlagráfica,lapendientedelarecta,m=‐ΔvapH/Resnegativa.

SustituyendoseobtieneelvalordeΔvapH:

ΔvapH=8,314·103 kJmol·K

0,77·103K =6,4kJ·mol‐1

Larespuestacorrectaeslad.

2,50E‐03 3,00E‐03 3,50E‐03 4,00E‐03

6

7

8

9

10

11

12

1/T (K)

ln p°

lnp vs 1/T


5.13. Sabiendo que las energíasmedias de los enlaces C−H, C−C yH−H, son 99; 83 y 104kcal ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:

3 +2 seráiguala:a)22kcalb)‐22kcalc)77kcald)‐77kcale)44kcal

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Madrid2011)

La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:

ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos

En la reacción propuesta se forman 8moles de enlaces C–H, 2moles de enlaces C–C y2molesdeenlacesH–H;mientrasqueserompen12molesdeenlacesC–H.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareacciónes:

ΔH°=[8E +2E +2E ]–[12E ]

ΔH°=[8 ‐99kcal +2 ‐83kcal +2 ‐104kcal ][12 ‐99kcal ]=22kcal


5.14.Lasreaccionesexotérmicas:a)Seproducensiempreavelocidadesdereacciónaltas.b)Handetenerconstantesdeequilibriomenoresde1.c)Tienenunavariacióndeentalpíanegativa.d)Seproducenentrereactivosinestables.

(O.Q.L.Murcia1998)

a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.

b)Falso.Elvalordelaconstantedeequilibriodeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.

c)Verdadero.Unareacciónexotérmicasecaracterizapor:

Σ ΔH° productos<Σ ΔH° reactivos

y,portanto,ΔH°r<0.

d)Falso.Laestabilidaddelosreactivosqueintervienenenunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.


5.15.¿Cuáldelossiguientesprocesosnoconduceaunaumentoenlaentropía?a)Lafusióndehieloa298K.b)LadisolucióndeNaCl(s)enagua.c)Elmovimientodeloselectronesensusorbitalesalrededordelnúcleo.d)Laevaporacióndelagua.e)Lacombustióndegasolina.

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)


a)Falso.Laecuacióncorrespondientealafusióndelhieloes:

H O(s)H O(l)

Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:

ΔS°=S°H2O(l)S°H2O(s)

donde, SH2O(l)o >SH2O(s)

o , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.

b)Falso.LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:

NaCl(s)NaCl(aq)


ΔS°=S°NaCl(aq)S°NaCl(s)

donde, SNaCl(aq)o >SNaCl(s)


c)Verdadero.Elmovimientodeloselectronesenunátomoatemperaturaconstantenoconduce a ningún aumento del grado de desorden y, por tanto, no conduce a ningúnaumentodeentropía.

d)Falso.LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelH Oes:

H O(l)H O(g)


ΔS°=S°H2O(g)S°H2O(l)

donde, SH2O(g)o >SH2O(l)


e) Falso. Suponiendo que la gasolina es octano, la ecuación química ajustadacorrespondienteasucombustiónes:

2C H (l)+25O (g)16CO (g)+18H O(g)

ComoexistenmásmolesdegasenproductosqueenreactivossetienequeΔS°>0.


5.16. La presión de vapor del refrigerante freón‐12 ( ) es 3,27 atm a 298 K. Si lapresióndevapores0,526atma229K,elcalordevaporizacióndelfreón‐12es:a)13,7kJ· b)9,0kJ· c)15,0kJ· d)‐15kJ· e)0,274kJ· (Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Madrid2011)



lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln0,5263,27

=ΔvapH

8,314·10 3

1298

1229

ΔvapH=15,0kJ·mol1


5.17.Siunprocesoesa lavezexotérmicoyespontáneoacualquier temperatura,sepuedeafirmarque:a)ΔU=0b)ΔG>0c)ΔH<0d)ΔS>0e)ΔS<0

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2011)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnunprocesoespontáneoΔG<0

EnunprocesoexotérmicoΔH<0

Para que esas dos condiciones se cumplan, es preciso que a cualquier temperatura secumplaqueTΔS>0,loqueimplicaqueΔS>0.



HCOOH(l)HCOOH(g)Silasvariacionesdeentalpía,entropíayenergíalibreestándara298Kson46,60kJ· ,122J· · y10,3kJ· ,respectivamente,calculeelpuntodeebulliciónnormaldelHCOOH(l).a)84,4Kb)84,4°Cc)262°Cd)109°Ce)382°C

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG°,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:


CuandosealcanzaelequilibriosecumplequeΔG=0,lopermitecalcularlatemperaturadelequilibriolíquido‐vapor:

ΔH°–TΔS°=0

T=46,6kJ·mol122J·mol ·K

10 J1kJ

=382K109°C



5.19.Laentalpíadesublimacióndeliodoa25°Cy101,3kPaesiguala:a)Laentalpíadevaporizaciónmenoslaentalpíadefusióndeliodo.b)Laentalpíadevaporizacióndeliodo.c)Laentalpíadeformacióndel (g).d)LaenergíadeenlaceI−I.e)Laentalpíadeatomizacióndeliodo.

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Madrid2009)

LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)

a)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:

I (l)I (g); Δ H°

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealafusióndelI2es:

I (s)I (l); Δ H°

DeacuerdoconlaleydeHess,restandoambasecuacionesseobtiene:

2I (l)I (g)+I (s); ΔH°=Δ H°–Δ H°

Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.

b)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:

I (l)I (g); Δ H°


c)Verdadero.Deacuerdoconelconceptodeentalpíadeformación:

“elcalor intercambiadoapresiónconstanteen la formaciónde1moldesustanciaapartir de los elementos que la integran en su forma más estable en condicionesestándar”

LaformamásestabledeliodoencondicionesestándaresI (s),portanto,laentalpíadeformacióndelI (g)estáasociadaalasiguienteecuacióntermoquímica:

I (s)I (g); Δ H°

Ecuación termoquímica que coincide con la propuesta.No obstante, hay que considerarqueeliodoesunasustanciaque25°Cy101,3kPa,condicionesestándar,nisefundenisevaporiza,directamentesublima.

d)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíadeenlacedelI es:

2I(g)I (g); Δ H°


e)Falso.Laecuacióntermoquímicacorrespondientealaatomización(disociación)delI es:

I (g)2I(g); Δ ó H°




5.20.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Entodoslosprocesosespontáneoslaentropíadelsistemaaumenta.b)Laentalpíadeformacióndel escero.c)TodaslasreaccionesquímicasdondeΔG<0sonmuyrápidas.d)Algunasreaccionesexotérmicasnosonespontáneas.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

Δ S=Δ S+Δ S>0

b)Falso.Porconvenio,solosonnulas lasentalpíasde formaciónde loselementosensuformamásestableencondicionesestándar.

c)LaenergíalibredeGibbs,ΔG,midelaespontaneidaddeunproceso,nolavelocidadconlaquetranscurrequedependedesuconstantecinética.

d)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo

Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.


5.21.Lasrespectivasentalpíasdeformación,encondicionesestándar,deletino(g)ydelbenceno(l)son227kJ· y49kJ· .Lavariacióndeentalpía,enlascitadascondiciones,paraelproceso:

3 (g) (l) será:a)‐178kJb)‐632kJc)276kJd)730kJ

(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Murcia2000)


2C(s)+H (g)C H (g) Δ H°=227kJ·mol

6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ·mol

DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:

3C H (g)6C(s)+3H (g) Δ H°=3(‐227)kJ

6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ

Sumandolasecuacionesseobtiene:

3C H (g)C H (l) Δ H°=‐632kJ


(LacuestiónpropuestaenMurcia2000eslamismacondiferenciadequeelC H esgas).


5.22.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaque:a)Indicaelgradodeordendeunsistema.b)SemideenK· .c)Determinalaespontaneidaddeunareacciónquímica.d)SecalculaapartirdelvalorabsolutodelasfuerzasdevanderWaals.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Verdadero.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaquemideelgradodedesordendeunsistema.

b)Falso.Deacuerdoconelconceptodeentropía,S:

ΔS=ΔQTlasunidadesenelS. I. sonJ mol K

c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesoseclasificadeacuerdoconelsignodelaenergíalibredeGibbs,Δ G.

d)Falso.Carecedesentido.


5.23.¿Cuáldelassiguientesespeciesposee °=0?a)Hb) c) d) e)

(O.Q.N.Murcia2000)

Por convenio, la entalpía de formación de un elemento en su forma más estable encondicionesestándarescero.

De las especies propuestas, la única que es un elemento en su forma más estable encondicionesestándares .


5.24.Silasentalpíasdecombustiónestándardelcarbono,hidrógenoyetanoson‐394,‐286y‐1560kJ· ,respectivamente,¿cuáleslaentalpíadeformacióndeletano,enkJ·mol–1?a)‐3206b)‐2240c)‐1454d)‐880e)‐86

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Baleares2008)(O.Q.L.Asturias2009)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 3∆fH Oo +2∆fH

o ∆fHo


1molC H‐1560kJmolC H

=3molH O‐286kJmolH O

+2molCO‐394kJmolCO

∆fHo

No se tiene en cuenta la entalpíade formacióndelO yaque,por convenio, su valor escero.

Seobtiene,∆fHo =‐86kJ· .


5.25.Asumiendoun comportamiento idealpara todos losgases, ¿en cuálde las siguientesreaccionessecumplequelavariacióndeentalpíaesigualalavariacióndeenergíainterna?a)3 (g)+ (g)2 (g)b)Fe(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)c)2 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HCl(g)e) (s)+6 (g)6 (g)+6 (g)

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)

LarelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH+Δn(RT)

dondeΔneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.

a)Falso.Paralareacción:

3H (g)+N (g)2NH (g)

Δn=2–(3+1)=‐2,portanto,ΔEΔH.

b)Falso.Paralareacción:

Fe(s)+2HCl(aq)FeCl (aq)+H (g)

Δn=1–0=1,portanto,ΔEΔH.

c)Falso.Paralareacción:

2SO (g)+O (g)2SO (g)

Δn=2–(2+1)=‐1,portanto,ΔEΔH.

d)Verdadero.Paralareacción:

H (g)+Cl (g)2HCl(g)

Δn=2–(1+1)=0,portanto,ΔE=ΔH.

e)Falso.Paralareacción:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)

Δn=(6+6)–6=6,portanto,ΔEΔH.



5.26.Suponiendoqueseestáexaminandounpolímeroqueexperimentaunareacción:

polímeroproductoy se es capaz de determinar que a una temperatura dada, la reacción es espontánea yendotérmica. ¿Qué consecuencia se deduce de esta información sobre la estructura delproducto?a)Elproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.b)Elproductotieneunaestructuramásordenadaqueelpolímero.c)Elcalordeformacióndelpolímeroesmáspositivoqueeldelproducto.d)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedetenerlugarynoesespontánea.e)Noesposiblelareacción.f)Elpolímerotieneunaestructuramásdesordenadaqueelproducto.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2010)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnunprocesoespontáneoΔG<0

EnunprocesoendotérmicoΔH>0

Paraqueesasdoscondicionessecumplan,esprecisoquesecumplaque |TΔS|>|ΔH| loqueimplicaqueΔS>0,esdecirqueelproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.


5.27.Dadas lassiguientesentalpíasdeenlace (kJ/mol),a25°Cde temperaturay1atmdepresión:C−H(400),C−C(348),O−H(460),O=O(500)yC=O(800).¿Cuálserálaentalpíadecombustión,enlasmismascondicionesyenkJ· ,deletano?a)+60b)‐60c)‐731d)‐1462

(O.Q.L.Murcia2000)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)



En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C=O, 6 moles de enlaces O–H,mientras que se rompen 1mol de enlaces C–C, 6moles de enlaces C–H y 3,5moles deenlacesO=O.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalacombustióndeletanoes:

ΔH°=[6·E +4E ]–[E +6E +3,5E ]

ΔH°=[6 ‐460kJ +4 ‐800kJ ]–[ ‐348kJ +6 ‐400kJ +3,5 ‐500kJ ]=‐1462kJ



5.28. Al quemar 25,6 g demetanol, en condiciones estándar, se desprenden 190,4 kJ. Laentalpíadecombustióndelmetanolencondicionesestándaresde:a)‐190,4kJb)‐238kJ· c)+238kJ· d)+380,8kJ· (Masasatómicas:C=12;H=1;O=16)

(O.Q.L.Murcia2000)

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelCH OHes:

CH OH(l)+32O (g)CO (g)+2H O(l)

Relacionandocantidaddesustanciaconcalor:

‐190,4kJ25,6gCH OH

32gCH OH1molCH OH

=‐238kJ·


5.29.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Lasublimacióndeliodoesunprocesoqueimplicaunaumentodeentropía.b)Lacombustióndelmetanoesunprocesoexotérmico.c)LaformacióndelenlaceCl−Cl,apartirdesusátomos,esunprocesoexotérmico.d)Todoslosprocesosexotérmicossonespontáneos.

(O.Q.L.Murcia2000)

a)Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasublimacióndeliodoes:

I (s)I (g)

Enesteproceso,Δ S°>0,yaque,S (g)o >S (s)

o .

b)Verdadero.Enlacombustióndecualquierhidrocarburosedesprendeenergía.

c)Verdadero.Laformacióndeunenlaceesunprocesoenelquesedesprendeenergía.

d)Falso.ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:


ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo

Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0yelprocesoesnoespontáneo.


5.30.LareacciónC(s)+ (g) (g)a)Debetenerunavariacióndeentalpíanegativa.b)DebeexperimentarseparaconocerelsignodeΔH,nopuederazonarse.c)Debetenerunavariacióndeentropíamuyalta,envalorabsoluto.d)Nodebeproducirseenpresenciadenitrógeno.

(O.Q.L.Murcia2000)


a)Verdadero. Se tratadeuna combustión, unproceso en el que siempre sedesprendeenergía.

b) Falso. De acuerdo con la ley deHess, la entalpía de esta reacción puede calcularse apartirdeladeotrasreacciones.

c)Falso.Lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:

Δ S°=S S +S

siendo la entropíamolardel CO solo ligeramentemayor que la delO , ya que sondosgasesdemasasmuy cercanas,mientrasque la entropíamolardelC tieneunvalormuypequeño ya que se trata de un elemento de baja masa. Por tanto, el valor de Δ S° esbastantepequeño.Consultandolabibliografía:

Δ S°= 213,7J·K – 5,7J·K +205J·K =3J·K

d)Falso.LapresenciadelN noimpidelacombustióndelcarbono.


5.31.Indiquesicadaunodelossiguientesprocesosseproducenconaumentoodisminucióndeentropía:

1)4Fe(s)+3 (g)2 (s)

2) (aq)+ (aq)AgCl(s)a)ΔS1negativoyΔS2negativob)ΔS1negativoyΔS2positivoc)ΔS1positivoyΔS2negativod)ΔS1positivoyΔS2positivo

(O.Q.L.CastillayLeón2000)

Lavariacióndeentropíadelproceso1es:

ΔS =2S – 2S +2S <0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadoO (g)aunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelFe O (s).

Lavariacióndeentropíadelproceso2es:

ΔS =S – S +S <0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadocorrespondientea los ionesendisoluciónacuosaaunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelAgCl(s).


5.32. Cuando los óxidos y se reducen por aluminio según las reaccionessiguientes:

1)3 (s)+8Al(s)4 (s)+9Fe(s) ΔH1=‐800,1kcal

2) (s)+2Al(s) (s)+2Fe(s) ΔH2=‐203,5kcal¿CuáleslacantidaddecalorliberadopormoldeFeformado?a)Mayoren1queen2b)Mayoren2queen1c)Igualen1queen2d)Nula



ElcalorliberadopormoldeFeencadaprocesoes:

ΔH1=‐800,1kJ9molFe

=‐88,9kcal·mol 1ΔH2=‐203,5kJ2molFe

=‐101,8kcal·mol 1

Comoseobserva,ΔH2>ΔH1.


5.33.Decidaquéessiempreciertoparadosprocesos1y2quetienenencomún losestadosinicialyfinal:a) = b)ΔS=Δ /Tc)Δ =Δ –TΔ d)Δ =Δ


a)Falso.Elcalornoesunafuncióndeestado.

b‐c)Falso.Soloseríaciertoenprocesosatemperaturaconstante.

d)Verdadero.Laentalpíaesunafuncióndeestado.


5.34.Silacombustióndelácidobenzoicoserealizaenunabombacalorimétricaa25°C,¿quéseverifica?a)Q<0,W=0,ΔU<0b)Q=0,W=0,ΔU=0c)Q<0,W<0,ΔU>0d)Q<0,W>0,ΔU<0

(O.Q.L.CastillayLeón2000)(O.Q.L.Asturias2010)

Deacuerdoconla1ªleydetermodinámica:

ΔU=Q+W

siendo:ΔU=Q =calormedidoavolumenconstanteQ=calorintercambiadoW=‐p·ΔV=trabajodeexpansión

Laexpresióndela1ªleyquedacomo:

ΔU=Q–p·ΔV

Enunabombacalorimétricasemideelcalor,medidoavolumenconstante,desprendidoenlacombustióndeunasustancia.

Enunacombustiónsedesprendecalor,portanto,Q<0

SielprocesoserealizaaVconstante,entoncesΔV=0,portanto,W=‐p·ΔV=0

Sustituyendoenlaexpresióndela1ªleyqueda:

ΔU=Qv<0



5.35.¿Cuálocuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?a)ElcalordeformacióndelFe(l)escero.b)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.c)EnalgunasreaccionesΔH=ΔU.d)Paraunmismoproceso,lavariacióndeentalpíadependedequeelprocesotengalugarapresiónoavolumenconstante.


a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.

b)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:

VaporLíquido

Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.

c)Verdadero.La1ªleydetermodinámicatambiénsepuedeescribircomo:

ΔU=ΔH–ΔnRT

donde,Δneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.

EnreaccionesenlasqueΔn=0,secumpleque,ΔU=ΔH.

d)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.

El calor intercambiado en un proceso medido a volumen constante es la variación deenergíainterna,ΔU.

Soncorrectaslasrespuestascyd.

5.36.Laespeciequímicaconmayorentropíamolaratemperaturaambientees:a) (g)b) (g)c) (g)d) (l)e) (l)

(O.Q.N.Barcelona2001)

Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.DelaspropuestaslasquepresentandichoestadosonCH ,CCl yCH Cl.

Las tres especies gaseosas están constituidas por cinco átomos uno de los cuales es elcarbonoyelrestohidrógenoycloro.Teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamenormasamolar, .



5.37.Dadoslosvaloresdelasentalpíasestándardeformación, H°[CO(g)]=‐110,5kJ/moly H°[ (g)]=‐219,1kJ/mol,¿cuáleslaentalpíadeformacióndelfosgeno( )apartirdeCO(g)y (g)?a)+110,5kJ/molb)‐110,5kJ/molc)+329,6kJ/mold)‐108,6kJ/mole)‐219,1kJ/mol

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Baleares2010)(O.Q.L.Madrid2011)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelfosgenoapartirdeCOyCl es:

CO(g)+Cl (g)COCl (g)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCOCl (g)es:

C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCO(g)es:

C(s)+12O (g)CO(g)Δ H°=‐110,5kJ/mol

DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuaciones:

C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol

CO(g)C(s)+12O (g)Δ H°=110,5kJ/mol

Sumandoambasecuaciones:

CO(s)+Cl (g)COCl (g) Δ H°=‐108,6kJ/mol


(En Baleares 2010 se añade la opción “falta información para dar una respuestanumérica”).

5.38.Lareacción:

(g)+ 2(g)CO(g)+ 2 (g)noesespontáneaa25°Cperosíloesatemperaturassuperiores.Setienequecumplirque:a)ΔH=>0yΔS>0b)ΔH=>0yΔS<0c)ΔH=<0yΔS<0d)ΔH=<0yΔS>0

(O.Q.L.Murcia2001)

ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Éstesecalculamediantelaexpresión:


SetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenΔS>0,yaaunquetodaslasespeciessongaseosas,enlosreactivosexisteunelementomientrasqueenlosproductossolohaycompuestos.Elhechodequeel signodeΔGcambieal subir la temperatura implicaque


ΔH > 0, ya que en estas circunstancias |ΔH|<|TΔS|y entonces ΔG < 0 y la reacción sevuelveespontánea.


5.39. De entre las reacciones químicasmás estudiadas en termoquímica se encuentra lacombustióndelbutano:

2 4 10(g)+13 2(g)8 2(g)+10 2 (l) ΔH=‐5308,6kJ¿Quécantidaddeenergíaseliberarásisequeman200gdeestegas?a)770kJb)1539,5kJc)4577,1kJd)9154,2kJ(Masasatómicas:C=12;H=1)

(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Baleares2007)(O.Q.L.Baleares2008)

Relacionandocantidaddesustanciayentalpía:

200gC H1molC H58gC H

‐5308,6kJ2molC H

=‐9152,8kJ


5.40.Por reacción del propeno y el cloro se obtiene 1,2‐dicloropropano. Considerando lasenergíasdeenlacede latablaadjunta,medidastodasen lascondicionesdereacción,¿cuáldebeserlavariacióndeentalpíadelareacciónindicada?

Enlace C−CC−ClC=CCl−Cl

Energía(kJ· ) 348338612242a)+612+242+(2·338)+348kJ· b)‐612–242–(2·338)–348kJ· c)‐612+242+(2·338)+348kJ· d)+612+242–(2·338)–348kJ·

(O.Q.L.Murcia2001)

Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:

CH =CH−CH (g)+Cl (g)CH Cl−CHCl−CH (g)


ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformados‐Σ νi·Ei enlacesrotos

En la reacción propuesta se forman 2 moles de enlaces C−Cl y 1 mol de enlaces C−C,mientrasqueserompen1moldeenlacesC=Cy2molesdeenlacesCl−Cl.


ΔH°=[2·E +E ]–[E +E ]=

ΔH°=[2 ‐338kJ + ‐348kJ ]–[ ‐612kJ + ‐242kJ ]=

= ‐612kJ + 242kJ –2 338kJ – 348kJ



5.41.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunprocesoenelqueseevapora0,1molde (l)ensupuntodeebulliciónnormal,seabsorbecalorysemantieneconstantelatemperatura.b)ElcalordeformaciónestándardelFe(l)escero.c) Para un proceso, la variación de entalpía es siempre igual al calormedido a presiónconstante.d)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.


a)Verdadero.De acuerdo con las leyesde los cambiosdeestado,mientras elN (l) seencuentraasutemperaturadeebulliciónnormal,todoelcalorqueabsorbeseempleaenromperenlacesintermolecularesmanteniéndoseconstantelatemperatura.

b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.

c)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.

d)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:

VaporLíquido

Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.

Soncorrectaslasrespuestasayc.

5.42.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?1)ElúnicométodoparacalcularΔHdeunareacciónespartirdelasenergíasdeenlace.2)ElcalordeformacióndelHg(s)escero.3)ElcalordeformacióndelCl(g)escero.4)ElvalordeΔHdeunareacciónpuedehallarserestandoalasenergíasdeenlacedelosproductoslasenergíasdeenlacedelosreactivos.

a)Todasb)1,2y3c)1,3y4d)3y4

(O.Q.L.Asturias2001)(O.Q.L.CastillayLeón2007)

a)Falso.ElvalordeΔHtambiénpuedecalcularseaplicandolaleydeHess.

b‐c)Falso. Por convenio, el valor de Δ H° de un elemento en su formamás estable encondiciones estándar es cero. Para mercurio y cloro las formas más estables encondicionesestándarson,respectivamente,Hg(l)yCl (g).

d)Verdadero.ElvalordeΔHreacciónapartirdelasenergíasdeenlacesecalculamediantelaexpresión:



(EnCastillayLeón2007sepreguntacuálescierta).


5.43.Apartirdelasiguienteinformación:

C(s)+2 (g) (g) ΔH°=x

C(s)+ (g) (g) ΔH°=y

(g)+½ (g) (l) ΔH°=z¿CuálesΔH°delasiguientereacción?

(g)+2 (g) (g)+2 (l)a)x+y+zb)x+y‐zc)z+y‐2xd)2z+y‐xe)2z+y‐2x

(O.Q.N.Oviedo2002)


CH (g)C(s)+2H (g) ΔH°=‐x

C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=y

2H (g)+O (g)2H O(l) ΔH°=2z


CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(l) ΔH°=‐x+y+2z


5.44.Unasustanciatieneuncalordecondensaciónde‐1,46kJ/gyuncalordesublimaciónde4,60kJ/g,¿cuáleselcalordesolidificaciónenkJ/g?a)4,60–1,46b)‐(4,60+1,46)c)1,46–4,60d)4,60+1,46e)Ningunadelasrespuestasanteriores.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)

Se desea conocer la entalpía correspondiente al siguiente cambio de estado de unasustanciaA:

A(l)A(s) Δ H°=¿?

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodecondensacióndelasustanciaes:

A(g)A(l) Δ H°=‐1,46kJ/g

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodesublimacióndelasustanciaes:

A(s)A(g) Δ H°=4,60kJ/g


A(l)A(g) ‐Δ H°=1,46kJ/g

A(g)A(s) ‐Δ H°=‐4,60kJ/g



A(l)A(s) Δ H°=1,46+(‐4,60)=‐3,14kJ/g


5.45.CalculeΔH°paralasiguientereacción:

(g)+ (g)2HCl(g)apartirdelosdatosdelatabla:

Enlace Energíamediadeenlace(kJ/mol)H−H 440

Cl−Cl 240

H−Cl 430

a)‐860kJb)‐620kJc)‐440kJd)‐180kJe)+240kJ

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)



En la reacción propuesta se forman 2moles de enlaces Cl−H,mientras que se rompen1moldeenlacesH−Hy1moldeenlacesCl−Cl.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelHCles:

ΔH°=[2·E ]–[E +E ]=[2 ‐430kJ ]–[ ‐240kJ + ‐440kJ ]=‐180kJ


(EnAsturias2007sepreguntalaentalpíadeformacióndelHCl).

5.46. Una taza de 137 g a 20,0°C se llena con 246 g de café caliente a 86,0°C. El calorespecíficodelcafées4,0J/g·°Cyeldelataza0,752J/g·°C.Suponiendoquenohaypérdidadecaloralosalrededores,¿cuáleslatemperaturafinaldelsistema?a)79,9°Cb)93,7°Cc)98,4°Cd)76,0°Ce)53,0°C

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)

Teniendoencuentaquelatazasecomportacomouncalorímetroyaceptandoqueésteesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:

Q =Q +Q é=0

donde:

Q =calorabsorbidoporlatazaparapasarde20°CaT °C,

Q é=calorcedidoporelcaféparapasarde86°CaT °C


m C T T m é C é T T é =0

Sustituyendo:

137g0,752Jg·°C

(T 20)°C+246g4,0Jg·°C

(T 86)°C=0T =79,7°C


5.47. Cuando una sustancia pura en fase líquida congela espontáneamente, ¿cuál de lassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG,ΔHyΔSsontodospositivos.b)ΔG,ΔHyΔSsontodosnegativos.c)ΔG,ΔHysonnegativos,pero ΔSespositivo.d)ΔG,ΔSysonnegativos,pero ΔHespositivo.e)ΔS,ΔHysonnegativos,pero ΔGespositivo.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)

SetratadeuncambiodeestadoespontáneodeunasustanciaA:

A(l)A(s)

Portratarsede:

UnprocesoespontáneoΔG<0

UnprocesoenelqueseformanenlacesintermolecularesΔH<0

UnprocesoenelquedisminuyeeldesordenΔS<0


5.48.Lasentalpíasestándardeformacióndelvapordeaguaydelnitratodeamoniosólidoson ‐241,8 kJ/mol y ‐339,9 kJ/mol, respectivamente. ¿Cuál es la variación de entalpíaestándarparaladescomposiciónde16,0gdenitratodeamoniosólidoparaformarvapordeaguayunamezcladenitrógenoyoxígenoenfasegas?a)‐98,1kJb)‐57,5kJc)‐49,0kJd)‐28,8kJe)‐14,4kJ(Masasatómicas:N=14;O=16;H=1)

(O.Q.N.Oviedo2002)

Setratadedeterminarlavariacióndeentalpíaasociadaalproceso:

NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)


N (g)+32O2(g)+2H (g)NH NO (s)Δ H°=‐339,9kJ

H (g)+12O (g)H O(g)ΔfH°=‐241,8kJ



NH NO (s)N (g)+32O (g)+2H (g)‐Δ H°=339,9kJ

2H (g)+O (g)2H O(g) ‐Δ H°=2(‐241,8)kJ


NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)‐Δ H°=‐143,7kJ·mol

Relacionandolaentalpíaconlacantidaddesustancia:

16gNH NO1molNH NO80gNH NO

‐143,7kJ

1molNH NO=‐28,7kJ


5.49.Paraunareacciónenequilibrioapresióny temperaturaconstantessehadecumplirque:a)ΔH=0b)ΔS=0c)ΔU=0d)ΔG=0

(O.Q.L.Murcia2002)

Lacondicióndeequilibriodeunsistemaimplicaque(ΔG)p,T=0.


5.50.Eloxígeno sepuedeobtenerenel laboratorioporcalentamientode sólido,deacuerdoalaecuacióntermoquímica:

2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐89,4kJCalcular laenergíaquese liberacuando,poresteprocedimiento,seobtienen10,1 litrosdeoxígenomedidosencondicionesnormalesdepresiónytemperatura.a)26,8kJb)37,2kJc)64,0kJd)13,4kJ

(O.Q.L.Murcia2002)


10,1LO1molO22,4LO

‐89,4kJ3molO

=‐13,4kJ


5.51.Entodoprocesoespontáneosetienequecumplirque:a)dS=dT/Hb)Δ >0c)Δ +Δ >0d)ΔG>0

(O.Q.L.Murcia2002)

Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

ΔStotal=ΔS +ΔS >0



5.52.Sabiendoque:

(g)+ (g)2HI(g) ΔH=3,34kJ

(s)+ (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ¿Cuálserálaentalpíadesublimacióndelyodo?

a)+46,82kJ· b)+26,75kJ· c)‐53,50kJ· d)‐46,82kJ·

(O.Q.L.Murcia2002)

LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)

De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:

2HI(g)I (g)+H (g) ΔH=‐3,34kJ

I (s)+H (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ


I (s)I (g) ΔH=46,82kJ·


5.53.Laafinidadelectrónicadeliodoes‐295kJ/mol.Calcularlaenergíaliberadaalionizar152,4gdeátomosdeiodogasqueseencuentranenestadofundamental.a)127kJb)354kJc)708kJd)12,7kJ(Masaatómica:I=127)

(O.Q.L.Murcia2002)

Laafinidadelectrónicadelyodoeslaenergíaasociadaalproceso:

I(g)+e I (g) ΔH=‐295kJ·mol

Relacionandocantidaddesustanciayenergía:

152,4gI1molI127gI

‐295kJ1molI

=‐354kJ


5.54.PorelhechodequeelprocesodetransformacióndediamanteengrafitotengaΔG<0,¿quésepuedeafirmar?a)Quelosdiamantesnosonunainversiónsegura.b)Queelprocesonoesespontáneo.c)Queelprocesoesespontáneoaunquemuylento.d)Queaunqueseaumentemucholatemperatura,losdiamantesseguiránsiendodiamantes.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Falso.Carecedesentido.


b)Falso.Deacuerdoconelcriteriodeespontaneidaddeunproceso,siΔG<0setratadeunprocesoespontáneo.

c)Verdadero.De acuerdo con el criteriode espontaneidaddeunproceso, siΔG<0 setrata de un proceso espontáneo, sin embargo al desconocer el valor de la constantecinéticanosedisponedeinformaciónacercadelarapidezconquetranscurreelproceso.

d) Falso. Si se aumenta mucho la temperatura la red se rompe y el diamante sublimaquedandolosátomosdecarbonolibres.


5.55.Cuandoreacciona1litrodenitrógeno,medidoencondicionesnormales,conelhidrógenonecesario para formar amoníaco, se liberan 4138,2 J. ¿Cuál es la entalpía de formación delamoníaco?a)‐92,67kJ· b)‐46,34kJ· c)‐185,34kJ· d)‐307,9kJ·

(O.Q.L.Murcia2002)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeNH es:

12N (g)+

32H (g)NH (g)


‐4138,2J1LN

22,4LN1molN

1molNH2molN

1kJ10 J

=‐46,34kJ·


5.56.ConlaleydeHesssepuede:a)Calcularentalpíasdereacción.b)Calcularentalpíasdeformación.c)Calcularcantidadesdecalorenunareacciónmedidasapresiónconstante.d)Todassoncorrectas.

(O.Q.L.Baleares2002)

LaleydeHessoleydeaditividaddelasentalpíasdiceque:

“la variación de entalpía asociada a un proceso es lamisma tanto si el proceso serealizaenunsolaetapaoserealizaenvariasetapasconsecutivas”

Dadas una serie de entalpías correspondientes a procesos que puedan formar un ciclo,conocidas todas menos una, la combinación de estas entalpías en el orden adecuadopermiteobtenerlaentalpíadesconocida.

a‐b)Verdadero.Lasentalpíasdeformación,lomismoquelasdecombustión,sonuncasoparticulardelasentalpíasdereacción.

c) Verdadero. La entalpía se define como el calor intercambiado medido a presiónconstante.



5.57.Sobrelaentalpíasepuedeafirmarquea)Esunafuncióndeestado.b)Suvariacióndeterminaelcalordereacciónapresiónconstante.c)Midelairreversibilidaddeunproceso.d)Sidisminuyeelprocesoesespontáneo.

(O.Q.L.Asturias2002)

a)Verdadero.Laentalpíacomoelrestodelasfuncionestermodinámicasesunafuncióndeestado.

b)Verdadero.Laentalpíamideelcalorintercambiadoenunprocesoapresiónconstante.

c)Falso.Laentalpíanotienenadaqueverconlairreversibilidaddeunproceso.

d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

Unprocesoquesecaractericeportener:

▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)

▪ΔS>0aumentaeldesorden

es un proceso que es espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple queΔH–TΔS<0.

Soncorrectaslasrespuestasayb.

5.58.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Eltrabajoesunafuncióndeestado.b)A25°Celvapordeaguaeselestadoestándardeestasustancia.c)UnareacciónenlaqueΔHesnegativoesespontánea.d)Elcalorestándardeformacióndel (g)escero.e)Latermodinámicapuedepredecirlavelocidadalaqueel (g)yel (g)reaccionanencondicionesnormales.

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Cádiz2008)

a)Falso.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,tantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado.

b)Falso.Alatemperaturade25°Celestadodeagregacióndelaguaeslíquido.

c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

Comoseobserva,elvalordeΔHnoessuficienteparadeterminarelsignodeΔG,precisoconocerelvalordeΔSylatemperatura.

d)Verdadero.Porconvenio,lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.

e) Falso. Una limitación de la termodinámica es que la variable tiempo no aparece enningunadesusecuaciones.Eslacinéticaquímicalaqueseocupadeestudiarlavelocidadconlaquetranscurreunareacción.



5.59.¿ParacuáldelossiguientesprocesosΔHyΔGdebensermássemejantes?a)2Al(s)+ (s)2Fe(s)+ (s)b)2Na(s)+2 (l)2NaOH(aq)+ (g)c)2 (g) (g)d)2 (g)+ (g)2 (g)e) (s)CaO(s)+ (g)

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Murcia2005)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

ParaquesecumplalacondicióndequeΔGΔHesprecisoqueelvalordeltérminoTΔSsealomáspequeñoposible.Paraqueesoocurraesnecesarioqueexistaelmenorcambioposibledentrodelgradodedesordendeunsistema,ΔS.

Elprocesodealuminotermiarepresentadopor laecuaciónquímicadelapartadoa)eselquemás se ajusta a la condiciónpropuesta, ya que todas las sustancias, tanto reactivoscomo productos, son sólidas. Además, existe elmismo número demoles en reactivos yproductoslocualllevaaqueesadiferenciadeentropíaseaaúnmenor.


5.60.ElcalordedisolucióndelKCles17kJ· ylasumadeloscaloresdehidratacióndeunmolde iones cloro yunmolde ionespotasio,ambos en estadogaseoso es ‐698 kJ. LaenergíadereddelKCldelretículocristalinoes:a)‐715kJb)‐681kJc)715kJd)‐332kJe)681kJ

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Madrid2004)


Cl (g)+K (g)KCl(s)


KCl(s)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=17kJ

Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ


Cl (aq)+K (aq)KCl(s) ‐Δ H°=‐17kJ

Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ


Cl (g)+K (g)KCl(s) Δ H°=‐715kJ



5.61.Sabiendoque:

2S(s)+3 (g)2 (g) ΔH°=‐792kJ

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐198kJ¿Cuálseráelvalordelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodeazufre?a)‐594kJ· b)‐297kJ· c)‐990kJ· d)‐126kJ·

(O.Q.L.Murcia2003)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeSO es:

S(s)+O (g)SO (g)

De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:

S(s)+32O (g)SO (g)ΔH°=

‐7922

kJ

SO (g)SO (g)+12O (g)ΔH°=

1982

kJ


S(s)+O (g)SO (g) ΔH°=‐297kJ·


5.62.Paraelprocesoendotérmico:

(g)2Cl(g)¿Cuáldelossiguientesdiagramasenergéticosseajustaalproceso?

a) b) c) d)

(O.Q.L.Murcia2003)

Setratadeunprocesoenqueserompenenlacesyparaellohayquecomunicarenergía,portantoesprocesoendotérmico.Elcontenidoenergéticodelosproductosessuperioraldelosreactivosyeldiagramaenergéticoqueloilustraeselb.


Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn

EE EE EE EE





EE EE EE EE





5.63.Dadoslossiguientesdatos: (A)=‐10000J/mol, (C)=‐15000J/mol, (D)=‐2000J/moly

A+2B2C+D ΔH°=‐12000JSepuedecalcular °(B)quevale:a)5000J/molb)2500J/molc)‐5000J/mold)‐17000J/mol




oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 2Δ H(C)o +Δ H(D)

o 2Δ H(B)o +Δ H(A)

o

‐12000J=2molC‐15000JmolC

+1molD‐2000JmolD

2Δ H(B)o 1molA

‐10000JmolA

Seobtiene,Δ H(B)o =‐5000J/mol.


5.64.Lassiguientesmagnitudessonfuncióndeestado:a)p,V,Tb)H,U,Sc)T,H,Ud)Todassoncorrectas


Funcionesdeestadosonaquellasmagnitudesen lasqueenundeterminadoprocesonointeresasolo interesasusvalores finale inicial sin interesar laevolucióndelvalorde lamagnitudalolargodelproceso.

ΔU=U2–U1 ΔH=H2–H1ΔS=S2–S1 ΔG=G2–G1

Lasfuncionestermodinámicas:U,H,SyGsonfuncionesdeestado.

Lasvariablesdeestadosonp,VyTysuvalordeterminaelestadodeunsistema.


5.65.Delassiguientesafirmaciones:1)Enunprocesoespontáneolaentalpíapuededisminuir.2)Enunprocesoespontáneolaentropíapuedeaumentar.3)EntodoslosprocesosespontáneoslaenergíalibredeGibbsaumenta.

a)Soloesverdaderalaprimera.b)Laprimeraylasegundasonverdaderas.c)Laprimeraylatercerasonverdaderas.d)Lasegundaylatercerasonverdaderas.


La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:


ΔG=ΔH–TΔS

1)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔH<0.

2)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔS>0siemprequeΔH<0.

3)Falso.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0.


5.66.Unprocesoque seproducecondesprendimientodecalorydisminucióndeldesordentermodinámicoes:a)Espontáneosiempre.b)Nuncaespontáneo.c)Espontáneoabajastemperaturas.d)Espontáneoaaltastemperaturas.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)




Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.


5.67.LaentalpíaestándardecombustióndelAl(s)esde‐834,9kJpormoldeAl.SireaccionaAlcon ,¿enquécircunstanciassedesprenderán1045kJ?a)Cuandoseforman1,252molesde .b)Cuandoseforman0,626molesde .c)Cuandoreaccionan0,299molesdeAl.d)Cuandoreaccionan0,626molesdeAl.


LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreO yAles:

Al(s)+34O (g)

12Al O (s)ΔH°=‐834,9kJ·mol

Las respuestas c) y d) son falsas, ya que la cantidad de calor desprendida, 1045 kJ, esmayorquelacorrespondienteacuandoreacciona1moldeAl.

RelacionandocaloryAl O :

‐1045kJ0,5molAl O‐834,9kJ

=0,626mol



5.68.A291K,lasentalpíasdeformacióndelamoníacoenlosestadosgaseososylíquidosson,respectivamente: ‐46,05y ‐67,27kJ· .Apartirdeestosdatos,sepuedeafirmarque laentalpíadevaporizacióndelamoníacoes:a)‐113,3kJ· b)6,67kJ· c)‐1,25kJ· d)1,25kJ· (Masasatómicas:N=14;H=1)

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2006)

LaecuaciónquímicacorrespondientealavaporizacióndeNH es:

NH (l)NH (g)

LasecuacionestermoquímicascorrespondientesalaformacióndeNH gasylíquidoson,respectivamente:

12N (g)+

32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol

12N (g)+

32H (g)NH (l)Δ H°=‐67,27kJ·mol

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesanterioressepuedenreescribircomo:

12N (g)+

32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol

NH (l)12N (g)+

32H (g)‐Δ H°=67,27kJ·mol


NH (l)NH (g) Δ H°=21,22kJ·mol

Cambiandolasunidades:

21,22kJ1molNH

1molNH17gNH

=1,25kJ·


5.69. ¿De cuál de los siguientes hidrocarburos se obtiene más calor en la combustióncompletade1Ldelosmismosencondicionesidénticas?a)Metanob)Etanoc)Propanod)Butanoe)Todosigual

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)

Elcalordecombustióndeunhidrocarburoaumentaamedidaqueaumentaelnúmerodecarbonos que posee. Por estemotivo, el butano, C H , es el que tienemayor calor decombustión.

Loscuatrohidrocarburospropuestossongasesencondicionesestándar,portanto,1Ldecadaunodeellosestáintegradoporelmismonúmerodemolesdesustancia.

Porambasrazones,sedesprendemáscalorcuandosequema1Ldebutano.



5.70.Segúnlossiguientesdatos,¿quévalortiene °delHF(g)?

[1] +2 (g) (g)+ (g) °=‐168,26kcal/mol

[2] °=‐0,35kcal/mol

[3] +4HF(g) (g)+ (g)+2 (g) °=‐24,53kcal/mol

a)+360,2kcal/molb)‐1,5kJ/molc)‐1505,6J/mold)‐3602cal/mole)‐36,02kcal/mol(Dato.1J=0,24cal)



12H (g)+

12F (g)HF(g)


14SiO +

12F (g)

14SiF (g)+

14O (g)Δ H°=

‐168,284

kcal

14SiO

14SiO Δ H°=

‐0,354

kcal

14SiF (g)+

14O (g)+2H (g)

14SiO +HF(g)Δ H°=

24,534

kcal


12H (g)+

12F (g)HF(g)Δ H°=‐36,02kcal·


5.71. ¿Cuál de los siguientes hidrocarburos es el mejor combustible de un motor decombustióninterna?a)Ciclooctanob)Octanoc)3‐Etilhexanod)2,2‐Dimetilhexanoe)2,2,4‐Trimetilpentano


Los hidrocarburos que contienen entre C ‐C son los principales componentes de lagasolina.Noobstante,todosnoardenigual,yaquealgunosalarderproducenexplosiones.

El 2,2,4‐trimetilpentano, el más ramificado, es el que mejor arde, por lo que es unexcelente combustible para motores de combustión interna (se le asigna un índice deoctanode100).Elpeordelostres,yaqueardeconmásexplosiones,eselheptano(índicedeoctano0).



5.72.LaenergíainternamolardeungasidealvienedadaporlaexpresiónU=(a–T)R–aln(a–T)+b

dondeaybsondosconstantesyRlaconstantedelosgases.¿Cuálesla , delgas?a)a/(a–T)b)a/(a–T)+(a–T)c)a/(a–T)–Rd)ln(a/(a–T)e)a/(a–T)–T


Paraunmoldeungasidealsecumpleque:

U=H–RT

DerivandorespectoaT:

dUdT

=dHdT

R

dondesedefinenlascapacidadescaloríficasavolumenypresiónconstantecomo:

C =dUdT

C =dHdT

larelaciónentreambases,C C =R(relacióndeMayer)

DerivandolaexpresióndeU:

C =ddT

[(aT)Raln(aT)+b]=‐R+a

aT

SustituyendoenlaexpresiónquerelacionaaC yC :

C =R ‐R+a

aT=

aaT


5.73.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJseñalelarespuestaincorrecta:a)Esunareacciónexotérmica.b)Enlaformaciónde180gdeaguasedesprenden4836kJ.c)Esunprocesoacompañadodeunadisminucióndeentropía.d)Laentalpíadeformacióndelaguagas,encondicionesestándar,es‐241,8kJ/mol.(Masas.H=1;O=16)

(O.Q.L.Murcia2004)

a)Verdadero.Deacuerdoconelsignomenosdelaentalpíadelareacciónsetratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendeenergía.

b)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

180gH O1molH O18gH O

‐483,6kJ2molH O

=‐2418kJ


c)Verdadero.Todas lasespeciessongaseosasyademásexistenmásmolesenreactivosqueenproductos,portanto,lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:

Δ S°=2S – 2S +S <0

Consultandolabibliografía:

Δ S°=2 188,7J·K –[2 130,6J·K +205J·K ]=‐88,8J·K

d)Verdadero.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

‐483,6kJ2molH O

=‐241,8kJ·mol


5.74. La entalpía de combustión de la acetona (propanona) es ‐1787,2 kJ/mol ¿Cuántaenergíasehadesprendidocuandosehayanrecogido13,44litrosde ,medidoenc.n.,enlacombustióndelamisma?a)536,16kJb)1072,32kJc)357,44kJd)1787,2kJ

(O.Q.L.Murcia2004)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndelaacetonaes:

CH –CO–CH (l)+4O (g)3CO (g)+3H O(g) ΔH°=‐1787,2kJ/mol


13,44LCO1molCO22,4LCO

‐1787,2kJ3molCO

=‐357,44kJ


5.75.Lavariacióndeentalpíadeunsistemasedefinecomo:a)Elcalorintercambiadoporunsistemaavolumenconstante.b)Elcalorintercambiadoporunsistemaapresiónconstante.c)Elcalorintercambiadoporunsistema.d)Laenergíainternadeunsistema.

(O.Q.L.Murcia2004)

Por definición, la variación de entalpía de un sistema es el calor intercambiado con elentorno,medidoapresiónconstante.


5.76.Enunsistemaquereaccionaexotérmicamente:a)Lavariacióndeentalpíaespositiva.b)Elcalordesprendidosiemprecoincideconlavariacióndeentalpía.c) Si la reacción es a volumen constante, el calor desprendido es igual a la variación deenergíainterna.d) Si la reacción es a presión constante, el calor desprendido es igual a la variación deenergíainterna.


a)Falso.EnunprocesoexotérmicosedesprendecaloryΔH<0.


b)Falso.Lavariacióndeentalpía,ΔH,eselcalordesprendidomedidoapresiónconstante.

c) Verdadero. La variación de energía interna, ΔU, es el calor desprendido medido avolumenconstante.

d)Falso.Deacuerdoconlopropuestoenelapartadoanterior.


5.77.Apartirdelossiguientesdatos:

(g) (g)+H(g) H°=435kJ(g)NH(g)+H(g) H°=381kJ

NH(g)N(g)+H(g) H°=360kJSepuedededucirquelaenergíamediadeenlaceparaelenlaceN−Hes:a)360kJb)381kJc)435kJd)392kJ


Laenergíamediadeunenlacesedefinecomoelvalorpromediodelasenergíasdadas:

H°=‐435kJ·mol + ‐381kJ·mol + ‐360kJ·mol

3=‐392kJ·


5.78.Paralassiguientesreacciones:

C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐aJ

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐bJ¿Cuál de las siguientes respuestas representa la entalpía de formación delmonóxido decarbono?a)2a−bb)(b−2a)/2c)b−2ad)(2a−b)/2

(O.Q.L.Madrid2004)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCOes:

C(s)+12O (g)CO(g)

De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones correspondientes a los datos se puedenreescribircomo:

C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=‐aJ

CO (g)CO(g)+12O (g)ΔH°=

b2J


C(s)+12O (g)CO(g)ΔfH°=‐a+

b2=b–2a2

J



5.79.Alhacerreaccionaramoníacoyoxígenoseobtienenmonóxidodenitrógenoyagua.Sesabequeloscaloresdeformaciónestándardelamoníaco,monóxidodenitrógenoyaguason,respectivamente: ‐46; 90 y ‐242 kJ/mol. Con estos datos, el calor de reacción estándarreferidoaunmoldeamoníacosegúnesteproceso,será:a)‐454kJ/molb)+454kJ/molc)‐227kJ/mold)+227kJ/mol

(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNH yO es:

4NH (g)+5O (g)4NO(g)+6H O(g)

Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:


oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 4ΔfH(NO)o +6ΔfH( )

o 4ΔfH( )o +5ΔfH( )

o

ΔH°=4molNO90kJmolNO

+6molH O‐242kJmolH O

4molNH‐46kJmolNH

=‐908kJ

No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.

Elcalorreferidoa1moldeNH es:

ΔH°=‐908kJ

4molNH=‐227kJ/mol


5.80.Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproduceconuncambiodeentropíapositivo:a)Zn(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)b)O(g)+O(g) (g)c) (aq)+ (aq) (s)d)CaO(s)+ (g) (s)

(O.Q.L.Madrid2004)

Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

S°(gas)>S°(líquido)>S°(sólido)

Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:

ΔrS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si

oreactivos

a)Verdadero.Yaque,alexistirgasesenproductosysólidosreactivossecumpleque:

ΔrS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos

b)Falso.Yaque,aunquetodaslasespeciessongaseosas,haymenosmolesenproductosqueenreactivos.Secumpleque:

ΔrS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos


c)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosynoreactivos.Secumpleque:


oreactivos

d)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosygasesenreactivos.Secumpleque:


oreactivos


5.81.¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaconlatemperaturab)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaaldisminuirlasfuerzasintermolecularesc)Laconversióndeungasalíquidosedenominacondensaciónd)Laevaporacióndeunlíquidodisminuyealaumentareláreasuperficial

(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)

a)Verdadero.Elaumentodelatemperaturasedebeaqueaumentaelaportedeenergíaconloquetambiénaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.

b) Verdadero. Las fuerzas intermoleculares son las responsables de que una sustancianque posee enlace covalente se mantenga en estado líquido, si la intensidad de éstasdisminuyeaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.

c)Verdadero.Lacondensacióneselcambiodeestadodegasalíquido.

d) Falso. Si aumenta el área de transferencia de energía líquido‐vapor, aumenta lacantidaddelíquidoqueseevapora.


5.82. Razona en qué situaciones podrían ser espontáneos los procesos cuyas variacionescorrespondientesasustérminosentálpicosoentrópicossonlassiguientes:

i)ΔH>0;ΔS>0ii)ΔH<0,ΔS<0iii)ΔH<O;ΔS>0iv)ΔH>0;ΔS<0

a)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.b)i)aTbajas;ii)aTaltas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.c)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)nunca;iv)siempreespontánea.d)i)aTbajas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.

(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)

LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queenunprocesoespontáneoΔG<0.

i)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)



Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

ii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)

▪ΔS<0disminuyeeldesorden

Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturabajas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

iii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)


Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,yaquesiempresecumpleque(ΔH−TΔS)<0

iv)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)


Se trata de un proceso que nunca es espontáneo, ya que siempre se cumple que(ΔH−TΔS)>0


5.83.Unlíquidotieneuncalordevaporizaciónmolarde22,7kJ/molysupuntodeebulliciónnormales459K.¿Cuáleslapresióndevapor,enmmHg,a70°C?a)102b)7,48c)56,8d)742e)580

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Luarca2005)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T


lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp1

Sustituyendo:

lnp =22,7

8,314·10 3

1459

1

273 70p =0,134atm


Cambiandounidades:

0,134atm760mmHg1atm

=102mmHg


5.84.Apartirdelossiguientesvaloresdeentalpíasestándardereacción:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g) ΔH°=+75,56kJ

2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐113,05kJ

2 (g) (g) ΔH°=‐58,03kJCalculeΔH°delareacción:

(g)+ (g)2NOCl(g)+ (g), expresadaenkJ.a)+246,65b)‐95,52c)‐246,65d)+95,52e)Ningunodeestosvalores.

(O.Q.N.Luarca2005)


2NO(g)+Cl (g)2NOCl(g) ΔH°=‐75,56kJ

2NO (g)2NO(g)+O (g) ΔH°=‐113,05kJ

N O (g)2NO (g) ΔH°=58,03kJ


N O (g)+Cl (g)2NOCl(g)+O (g), ΔH°=95,52kJ


5.85.Lacombustiónde90,0gdeácidooxálico (s),enunabombacalorimétricacuyacapacidad calorífica es 4,60 kJ/°C, produce un aumento de la temperatura desde 25,0°Chasta79,6°C.Elcalordecombustióndelácidooxálicoes:a)‐21,2kJ/molb)‐54,6kJ/molc)‐126kJ/mold)‐211kJ/mole)‐251kJ/mol

(O.Q.N.Luarca2005)

Suponiendoque labombacalorimétricaesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:

Q =Q +Q =0

donde:

Q =calorabsorbidoporlabombaparaaumentarlatemperatura,

Q =calorcedidoporenlacombustióndelC H O =‐k·ΔT

Sustituyendo:


Q =‐4,60kJ°C(79,625)°C=‐251,2kJ

En una bomba calorimétrica semide el calor intercambiado a volumen constante, ΔE yaquí se pide la entalpía, el calor medido a presión constante. La relación entre ambasfuncionestermodinámicasvienedadaporlaexpresión:

ΔH=ΔE+ΔnRT

No obstante, hay que hacer constar que el término ΔnRT (trabajo) es muy pequeñocomparadoconeltérminoΔH(calor)motivoporelcualsesueleconsiderarqueΔHΔE.

Relacionandolamasadesustanciaconlaentalpíasetiene:

90gC H O1molC H O90gC H O

‐251,2kJ

1molC H O=‐251,2kJ


5.86.Calcule la temperaturaa la que parauna reacción es 1,04·10 y los valoresdeΔH°=‐83,2kJ/molyΔS°=‐246J/mol·K.a)0,274Kb)307Kc)0,307Kd)274Ke)NopuededeterminarsesinΔG°.(Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.N.Luarca2005)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:


Porotraparteenelequilibriosecumpleque:

ΔG°=‐RTlnK

Deambasexpresionesseobtieneque:

T=ΔH°

ΔS°RlnK

Sustituyendo:

T=‐83,2kJ

10 J1kJ

‐246J

mol·K 8,314J

mol·K ln 1,04·10 =273,9K



5.87.Apartirde lasenergíasdeenlace,C=O (707),O=O (498),H−O (464)yC−H (414)enkJ/mol,calculeΔH°(kJ/mol)paralasiguientereacción:

(g)+2 (g) (g)+2 (g)a)+618b)+259c)‐519d)‐618e)‐259

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Baleares2009)



En la reacción propuesta se forman2moles de enlaces C=O y 4moles de enlacesO−H,mientrasqueserompen2molesdeenlacesO=Oy4molesdeenlacesC−H.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmolde enlaces (negativa), la variaciónde entalpía asociada a la reacciónde combustióndelmetanoes:

ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +4E ]

ΔH°=[4 ‐464kJ +2 ‐707kJ ]–[2 ‐498kJ +4 ‐414kJ ]=‐618kJ.


5.88.Laentalpíaestándardeformacióndelagualíquidaes‐285,8kJ/mol.¿Cuáleslaenergíanecesariaexpresadacomocambiodeentalpíaestándar,paraproducir3,5Ldeoxígenogas,medidosa22,5°Cy0,60atm,porelectrólisisdelagua?a)24,8kJb)49,5kJc)58,0kJd)89,3kJe)138kJ

(Dato.R=0,082atmL· )(O.Q.N.Luarca2005)

Laecuaciónquímicacorrespondientealaelectrólisisdelaguaes:

2H O(l)2H (g)+O (g)

AplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealessecalculaelnúmerodemolesdeO :

n=0,60atm·3,5L

0,082atmL·mol ·K 22,5+273 K=0,087molO

Relacionandomolesyentalpía:

0,087molO2molH O1molO

285,8kJ1molH O

=49,5kJ



5.89.Paraunareacciónquímicadada,sesabeque,a25°Cy1atmdepresión,ΔH°=20kJyΔS°=80J· .Bajoestascondiciones,lareacciónes:a)Exotérmicayespontánea.b)Endotérmicaynoespontánea.c)Exotérmicaynoespontánea.d)Endotérmicayespontánea.

(O.Q.L.Murcia2005)

ElsignopositivodeΔH°indicaquesetratadeunprocesoendotérmico.

ElsignopositivodeΔS°indicaquesetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden.

Elvalordelasmagnitudesanterioreshacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG y éste se calculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo

ΔG=ΔH–TΔS<0procesoespontáneo

Sustituyendo:

ΔG°=20kJ 25+273 K80JK1kJ10 J

=‐3,84kJ

ElsignonegativodeΔGsetratadeunprocesoespontáneoa25°C.


5.90.Puestoquelasentalpíasdeformaciónestándarde (g), (l)y (g)son‐394,‐286 y 16 kJ/mol, respectivamente, el calor de combustión de unmol de según elproceso:

(g)+6 (g)4 (g)+4 (l) será:a)‐2736kJb)‐696kJc)+2736kJd)‐2704kJ

(O.Q.L.Murcia2005)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 4ΔfH( )o +4ΔfH( )

o ΔfH( )o +6ΔfH(O2)

o =

=4molCO‐394kJmolCO

+4molH O‐286kJmolH O

1molC H16kJ

molC H=‐2736kJ




5.91.SiparaunareaccióndadaΔH°=‐38,3kJyΔS°=‐113J· ,puededecirsequesetratadeunareacción:a)Espontáneaacualquiertemperatura.b)Noespontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneaatemperaturasmenoresde66°C.d)Espontáneaatemperaturassuperioresa66°C.

(O.Q.L.Murcia2005)

ElvalordelasmagnitudesΔH°yΔS°hacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG° y éste se calculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo


EnelequilibriosecumplequeΔG=0,portanto:

T=ΔH°ΔS°

=‐38,3kJ‐113J·K

10 J1kJ

=339K66°C

Latemperaturaeslacorrespondientealequilibrio.SiT<66°C,entonces,|ΔH°|<|TΔS°|yelvalorΔG°<0ylareacciónesespontánea.


5.92.La entalpíade combustióndelacetileno esde ‐310,7 kcal/mola25°C.Determina laentalpíade formacióndelacetilenosabiendoque lasentalpíasde formacióndeldióxidodecarbonoydelaguason‐94,1kcal/moly‐68,3kcal/mol,respectivamente.a)148,3kcal/molb)111,25kcal/molc)54,2kcal/mold)‐148,3kcal/mol


Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelacetilenoes:

C H (g)+52O (g)2CO (g)+H O(l)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 2ΔfH( )o +ΔfH( O)

o ΔfH( )o +2,5ΔfH(O2)

o

1molC H‐310,7kcalmolC H

=2molCO‐94,1kcalmolCO

+1molH O‐68,3kcalmolH O

ΔfH( )o

Seobtiene,ΔfH( )o =54,2kcal/mol.




5.93.Laentalpíadeformacióndelvapordeagua:a)Esmayorqueladelagualíquida.b)Esmenorqueladelagualíquida.c) Es igual a la del agua líquida ya que esta magnitud no depende del estado de lassustancias.d)Nosepuedesabersinconsultarlastablasdeentalpíasdeformación.


LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g)

Lavariacióndeentalpíacorrespondienteaestecambiodeestadoes,ΔHvap>0,yaquesetratadeunprocesoendotérmicoenelqueserompenenlacesintermoleculares.


ΔrH°=ΔfH O(g)o ΔfH O(l)

o >0ΔfH O(g)o >ΔfH O(l)

o


5.94.Dadaslassiguientesecuaciones:

I. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)

II. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)La energía térmica generada a presión constante, comparada con la energía térmicageneradaavolumenconstante,es:a)MayorenIymenorenII.b)MenorenIymayorenII.c)MenorenIymenorenII.d)MayorenIymayorenII.(Dato:ΔH=ΔE+RTΔn)

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)

ReacciónI:

RTΔn=2– 1+2,5 =‐1,5RT

ReacciónII:

RTΔn= 1+3 – 1+1 =2RT

Teniendoencuentaqueenamboscasosse tratadereaccionesdecombustión,yqueenellasΔE<0,perosinembargoen:

‐lareacciónIeltérminoRTΔn<0,portantoeltérminoΔHsehacemenor

‐lareacciónIIeltérminoRTΔn>0,portantoeltérminoΔHsehacemayor


5.95.¿CuáleselcalordeformacióndeletanosabiendoqueloscaloresdedisociacióndelosenlacesC−C(grafito),C−C,C−H,yH−H,valen,respectivamente,715;347;416y436kJ/mol?a)105kJ/molb)‐105kJ/molc)345kJ/mold)‐345kJ/mol





Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeformacióndeletanoes:

2C(s)+3H (g)C H (g)

En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces C−H y 1 mol de enlaces C−C;mientrasqueserompen2molesdeenlacesC−C(grafito)y3molesdeenlacesH−H.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareacciónes:

ΔH°=[6E +1E ]–[2E +3E ]=

ΔH°=[6 ‐416kJ +1 ‐347kJ ][2 ‐715kJ +3 ‐436kJ ]=‐105kJ/mol


5.96.Enlassiguientesecuaciones:

I.C(grafito)+2 (g) (g)

II. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)

III.CaO(s)+ (l) (s)

IV. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)

V.2/3 (g) (g)

¿Cuáldelassiguientesafirmacioneseslacorrecta?a)LaecuaciónIVcorrespondealaformacióndeCO.b)LasecuacionesI,IIIyVsonecuacionesdeformación.c)Solounaecuaciónesdeformación.d)Dosecuacionessondeformaciónyunaesdecombustión.

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)

I.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeformacióndelmetano.

II.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndecombustióndelacetileno.

III.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeapagadodelacal.

IV. Es la ecuación correspondiente a la reacción de transformación del metano enhidrógeno.

V.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndetransformacióndelozonoenoxígeno.


5.97.Ordenademayoramenorentropíalassiguientessustancias:(g), (l), (g)

a) (g)> (l)> (g)b) (g)> (g)> (l)c) (g)> (g)> (l)d) (g)> (l)> (g)

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)


Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.Delaspropuestas,lasquepresentandichoestadosonO ySnCl .Sinembargo,teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamayormasamolar,SnCl .Porestemotivo,esmayorlaentropíamolardelSnCl (l),conunamasamolarbastantemayor,quedelO (g).

Consultandolabibliografía,losvaloresdeS(J·mol ·K )son:

(g)(365,8)> (l)(258,6)> (g)(205,2)


5.98.Enlossiguientessistemas:I.UnadisolucióndeazúcardentrodeunvasoabiertoII.UnacantidaddeaguadentrodeunaollaapresiónIII.Unareaccióndeneutralizaciónácido‐baseenuncalorímetroIV.UnvasoabiertoconteniendoaguaalqueseañadeunmetalalcalinoV.Unamezcladehidrógenoyoxígenodentrodeunabombacalorimétrica

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)SoloIesunsistemaabierto.b)Ningunodelossistemasesadiabáticooaislado.c)Unodelossistemasescerrado.d)Tressonsistemascerradosydosabiertos.


IyIVsonsistemasabiertosyaqueintercambianmateriayenergíaconelentorno.

IIesunsistemacerradoyaqueintercambiaenergíaperonomateriaconelentorno.

IIIyVsonsistemasaisladosyaquenointercambiannimaterianienergíaconelentorno.


5.99.Aelevadatemperaturaypresiónconstanteesimposibleinvertirlasiguientereacción:

2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐10,6kcalPortantoΔSdebeser:a)Positivob)Negativoc)Cerod)ΔS>ΔH


Si no se puede invertir la reacción es que se trata de un proceso espontáneo a esatemperatura,portantoelvalordeΔG<0.ÉstasedeterminaconelvalordeΔG°yéstesecalculamediantelaexpresión:


SiΔG<0yΔH<0paraquesecumplaqueatemperaturaelevada|ΔH|<|TΔS|,entonceselvalordeΔS>0.Ademássetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenyaquesepasaunaestructurasólidaordenadaaotramenosordenadagaseosa.



5.100.Delassiguientesafirmaciones,¿cuálescierta?a)EnunprocesoadiabáticoΔHsiempreseráigualacero.b)Elcalorestándardeformacióndeunelementoesnegativo.c)Q+Wesunafuncióndeestado.d)CualquierreacciónconΔG>0serámuylenta.


a)Falso.EnunprocesoadiabáticoQ=0.SielprocesoesapresiónconstantesetienequeΔH=Q ,perosisetratadeunprocesoavolumenconstanteentoncesΔE=Q

b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.

c)Verdadero.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,aunquetantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado,laenergíainterna,E,síloes.

d) Falso. Una reacción con ΔG > 0 es una reacción no espontánea. La magnitud ΔG noaportaningunainformaciónacercadelavelocidadconlaquetranscurredichareacción.


5.101.Todareacciónquímicaquetranscurreespontáneamentelohace:a)Condisminucióndeenergíalibre.b)Conunaumentodeentropíadeluniverso.c)Hastaqueseagotanlosreactivos.d)Hastaalcanzarelceroabsoluto.


EnunprocesoespontáneoadeterminadatemperaturasecumplequeelvalordeΔG<0.


5.102.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)Enunprocesoespontáneolaentropíadelsistemapuededisminuir.b)Unprocesoespontáneopuedeserendotérmico.c)Enunproceso espontáneoapresión y temperatura constante la energía soloaumentacuandorealizatrabajoapresión‐volumen.d)Enunprocesoespontáneolavariacióndelaentropíadelsistemapuedesernula.


a)Verdadero. El valor de la energía libre deGibbs, que se calculamediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queenunprocesoespontáneoΔG<0.

Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)


Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

b)Verdadero.Unprocesoquesecaracterizaportener:




Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

c)Falso.Setratadeunapropuestaabsurda.

d)Unprocesoquesecaracterizaportener:


▪ΔS=0

Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,alaquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.


5.103.Calcula la variaciónde entalpíade vaporizaciónpara el (g),apartirde lossiguientesdatos:

=40mmHg =‐50,3°C=100mmHg =‐35,6°C

a)0,518kJ· b)27,4kJ· c)4,32kJ· d)0,928kJ·

(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2005)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln10040

ΔvapH

8,314·10 3

127350,3

1

27335,6ΔvapH=27,4kJ·


5.104.Teniendoencuentalosenlacesqueserompenyqueseformanenlareacción:

– 2 sepuedeafirmarquelareacciónes:a)Exotérmicab)Endotérmicac)Exoentrópicad)Endoentrópicae)Espontánea

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)

SetratadeunareacciónenelquehayquecomunicarenergíapararomperunenlaceN–Nporloquesetratadeunprocesoendotérmico.



5.105.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueen lapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC−Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueparalasiguientereacción:

n = (g)– – –(s)

a)ΔS>0yΔH>0b)ΔS>0yΔH<0c)ΔS<0yΔH>0d)ΔS<0yΔH<0




Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC–C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:

ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ

Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacción,ΔH<0,seclasificaestacomoexotérmica.

Respectoalavariacióndeentropíadelareacción,ΔS:

ΔS=S–( ‐ )–S( = )<0yaqueS–( ‐ )–<S( = )

se pasa de una estructura gaseosa, del CH2=CH2 más desordenada, a otra sólida, del– CH –CH –,másordenada.


5.106. Las energías de Gibbs estándar de formación del (g) y del (l) sonrespectivamente,209,3y124,5kJ· .SegúnestosepuededecirqueelvalordelaenergíadeGibbsdelareacción:

3 (g) (l) es:

a)‐84,8kJ· b)+84,8kJ· c)+503,1kJ· d)‐503,4kJ·


DeacuerdoconelconceptodeenergíadeGibbsdereacción:

ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔG°=ΔfG( )o 3ΔfG( )

o =

=1molC H124,5kJmolC H

3molC H209,3kJmolC H

=‐503,4kJ·



5.107. Elija entre las siguientes reacciones, aquella en la que cabe esperar una mayordisminucióndelaentropía:a)A(g)+2B(g)AB2(g)b)A(g)+2B(g)AB2(l)c)C(s)+D(g)CD(g)d)A(g)+B(g)AB(g)e)A(s)A(g)

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Madrid2011)

La menor disminución de entropía tendrá lugar en la reacción en la que el estado deagregacióndetodaslassustanciasseaelmismo.Estacondicióndescartalasreaccionesb)yc)enlasqueaparecenunlíquidoyunsólido,respectivamente.

Enlareaccióne)existeaumentodeentropíaalpasardesólidoagas.

Deladosreaccionesrestantes,lamenordisminucióndeentropíalecorrespondealad)enlaestequiometríahacequesolohayaunmoldecadaunadelassustancias.


5.108.Paraunadeterminadareacción,ΔH°=‐82,8kJyΔS°=58,5J· .ElvalordeΔG°paraestareaccióna25°Ces:a)17370kJb)‐76,5kJc)‐100,2kJd)‐141,3kJe)‐65,7kJ

(O.Q.L.Almería2005)



Sustituyendo:

ΔG°=‐82,8kJ 25+273 K58,5JK

1kJ10 J

=‐100,2kJ


5.109.¿Quécantidaddecalor,expresadaenJ,senecesitaparaaumentarlatemperaturade5,0gdeaguadesde25,0°Ca35,0°C?a)7075Jb)12Jc)21Jd)105Je)209J(Dato. delagua=4,184J/K·g)

(O.Q.L.Extremadura2005)

Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:

Q=m·C ·ΔT

Sustituyendo:


Q=5,0g4,184Jg·K

35,025,0 K=209,2J


5.110.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueenlapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC‐Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueestareacciónesa)Neutratérmicamenteb)Endotérmicac)Exotérmicad)Laentropíaaumentae)Laentropíapermanececonstante

(O.Q.N.Vigo2006)

Laecuaciónquímicacorrespondientealapolimerizacióndeletilenoes:

nCH =CH – CH –CH –



Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC−C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:

ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ

Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacciónseclasificaestacomoexotérmica.


5.111. A partir de las siguientes ecuaciones químicas y sus valores de ΔH°, determine laentalpía de reacción a 298 K para la reacción que tiene lugar en la batería de losautomóviles:

Pb(s)+ (s)+2 (l)2 (s)+2 (l)

(g)+ (l) (l) °=‐133kJ·

Pb(s)+ (s)+2 (g)2 (s) °=‐775kJ· a)+509kJ· b)+642kJ· c)‐509kJ· d)‐254kJ· e)‐642kJ·

(O.Q.N.Vigo2006)


2H SO (l)2SO (g)+2H O(l) Δ H°=2(133kJ)

Pb(s)+PbO (s)+2SO (g)2PbSO (s) Δ H°=‐775kJ



Pb(s)+PbO (s)+2H SO (l)2PbSO (s)+2H O(l) Δ H°=‐509kJ·


5.112.Enlacombustiónde13,2gdepropano, (g),seliberan6,6·10 kJdecalor.¿Cuáleselcambiodeentalpíaparaestareacción?a)+0,5·10 kJ· b)‐2,0·10 kJ· c)‐22,0·10 kJ· d)+22,0·10 kJ· e)‐0,5·10 kJ· (Masasatómicas:H=1,008;C=12,011)

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelpropanoes:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)

Relacionandomasaycalor:

‐6,6·10 kJ13,2gC H

44gC H1molC H

=‐22,0· kJ·


5.113. Se añade 0,0500 L de una disolución de ácido clorhídrico 0,200M a 0,0500 L deamoníaco acuoso 0,200 M en un calorímetro cuya capacidad calorífica es 480 J/K. Latemperaturaascendióen1,09K.Calcule °paralasiguientereacción:

HCl(aq)+ (aq) (aq)

a)‐58,2kJ· b)‐55,8kJ· c)‐63,4kJ· d)‐52,3kJ· e)‐61,1kJ· (Masasatómicas:H=1,008;N=14,007;Cl=35,453)

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)

Suponiendo que el calorímetro es un sistema aislado en el que no entra ni sale calor,Q =0:

Q =Q í +Q ó =0

donde:

Q í =calorabsorbidoporelcalorímetroparaaumentarlatemperatura,

Q ó =calorcedidoporenlaneutralización

Sustituyendo:

Q ó =‐k í ·ΔT=‐480JK1,09K =‐523,2J

En la reacción se hacen reaccionar volúmenes iguales de disolución de igualconcentración,además,laestequiometríadelareacciónesmolamol,portanto,setratadecantidadesestequiométricas.Elnúmerodemolesdecadareactivoes:


0,05LHCl0,2M0,2molHCl1LHCl0,2M

=0,01molHCl

Relacionandomolesdesustanciaconcalorseobtienelaentalpíadelareacción:

‐523,2kJ0,01molHCl

=‐52,32kJ·


(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996yCiudadReal1997).

5.114.Apartirde lasiguiente tabladeentalpíasdereacción,calcule laenergíadereddelKF(s),definidaenelsentidodeformacióndelretículocristalino:

K(s)+½ (g)KF(s) ΔH=‐563kJ· K(s)K(g) ΔH=+89kJ K(g) (g)+ ΔH=+419kJ (g)2F(g) ΔH=+160kJ

F(g)+ (g) ΔH=‐333kJ a)818kJ b)‐818kJ c)898kJ d)‐898kJ e)‐228kJ

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíareticulardelKFes:

K (g)+F (g)KF(s) ΔH=¿?kJmol 1

Deacuerdo con la leydeHess lasecuaciones termoquímicasdadas sepueden reescribircomo:

K(s)+½F (g)KF(s) ΔH=‐563kJ·mol

K(g)K(s) ΔH=‐89kJ·mol 1

K (g)+e K(g) ΔH=‐419kJ·mol 1

F(g)½F (g) ΔH=‐80kJ·mol

F (g)F(g)+e ΔH=333kJ·mol

SumandotodasecuacionesseobtieneelvalordelaenergíareticulardelKF(s):

K (g)+F (g)KF(s) ΔH=‐818kJ


5.115. Calcule la variación de entropía de vaporización para el agua, , a 1 atm depresión,sabiendoqueelcalordevaporizaciónes40,7kJ .a)‐0,109kJ· · b)0,236kJ· · c)‐0,236kJ· · d)0,109kJ· · e)0,440kJ· ·

(O.Q.N.Vigo2006)


LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g); Δ H=40,7kJ·mol

LaexpresiónquerelacionaΔ SconΔ Haciertatemperaturaes:

Δ S=Δ H

T

Alapresiónde1atm,latemperaturaalaqueelH Osevaporizaes100°C:

Δ S=40,7kJ

100+273 K=0,109kJ·

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.


5.116. Si se pegan dos trozos de papel con pegamento de acción rápida se observa queduranteelprocesodepegadoestossecalientandeformaostensible.Puedeconcluirseque:a)Cuantomáspegamentosepongamássecalentarán.b)Elprocesoesendotérmico.c)Elprocesoimplicaunaumentodeentropía.d) Debe haber un error, puesto que el proceso de pegado no puede traer asociado unaumentodetemperatura.

(O.Q.L.Murcia2006)

Silostrozosdepapelsecalientanenelprocesodepegadoquieredecirquesetratadeunprocesoexotérmicoenelqueaumentalatemperatura.Esteaumentoconllevaasuvezunaumentoen laagitación térmicade laspartículasdelsistemaquehacenqueaumenteelgrado de desorden del mismo. Por tanto, al aumentar la temperatura se registra unaumentodelaentropíadelsistema.


5.117.Paraelequilibriodevaporizacióndelmercurio:

Hg(l)Hg(g)Elvalorde a100°Cesde0,00036.ElvalordeΔG°aesatemperaturaes:

a)24,59kJ b)‐24,59kJ c)242,5kJ d)‐242,5kJ

(R=8,314J· · )(O.Q.L.Murcia2006)


ΔG°=‐RTlnK

Sustituyendo:

ΔG°=‐8,314·10 3 kJmol·K

100+273 K ln 0,00036 =24,59kJ·



5.118.Elprimerprincipiodelatermodinámica:a)Permitecalcularelvalordelaenergíainternadelassustancias.b)Permitecalcularlaentalpíadelassustancias.c)Esunaconsecuenciadelaleydeconservacióndelaenergía.d)Todaslasafirmacionesanterioressoncorrectas.


Laexpresiónmatemáticadelprimerprincipiodelatermodinámicaes:

ΔE=Q+W

a)Verdadero. Conocidos el calor intercambiadopor el sistema,Q, y el trabajo realizadocontraelsistema,W,puedecalcularseelvalordeΔE.

b)Verdadero.Otraformadeescribirprimerprincipiodelatermodinámicaes:

ΔE=ΔH–ΔnRT

ΔE se puedemedir con una bomba calorimétrica y ΔnRT se puede conocer sabiendo lavariaciónenelnúmerodemolesgaseososenlareacción.

c)Verdadero.Elprimerprincipiodelatermodinámicasugierequelaenergíadelsistemasemantieneconstante.


5.119.¿Quénombrerecibeunatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalor?a)Adiabáticab)Isócorac)Isotermad)Notieneningúnnombreespecífico.


a)Verdadero.Unatransformaciónadiabáticaesaquellaen lanoexistetransferenciadecalor.

b)Falso.Unatransformaciónisócoraesaquellaenlanoexistevariacióndevolumen.

c)Falso.Unatransformaciónisotermaesaquellaenlanoexistevariacióndetemperatura.


5.120.Dadalareacción:

2 (g)2C(s)+4 (g) ΔH°=150kJ.¿Quévalortendrálaentalpíadeformaciónestándardelmetano?a)150kJ b)‐150kJ c)75kJ d)‐75kJ


Laecuacióntermoquímicadelenunciadosepuedereescribircomo:

C(s)+2H (g)CH (g)ΔH°=‐150kJ2mol

=‐75kJ·



5.121.Elcloroformoesuncompuestoorgánicocuyapresióndevapores197mmHga23°Cy448mmHga45°C.Sucalordevaporizaciónes:a)3,51kJ· b)‐3,51kJ·

c)‐29,2kJ·

d)29,2kJ·

(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2006)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln448197

=ΔvapH

8,314·10 3

123+273

1

45+273ΔvapH=29,2kJ·mol

–1


5.122.Elsilicioutilizadoen lossemiconductoresseobtieneapartirde medianteunareacciónquesepuededividirentresetapas:

(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔrH=+689,9kJ·

Si(s)+2 (g) (g) ΔrH=‐657,0kJ·

(g)+2Mg(s)Si(s)+2 (s) ΔrH=‐625,6kJ·

SabiendoqueCOy sonsubproductos,laentalpíadeformaciónde100gdesiliciopormediodeestareacciónes:a)‐2117kJb)2117kJc)‐592,7kJd)592,7kJe)658,5kJ(Masaatómica:Si=28)

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

DeacuerdoconlaleydeHesslaentalpíaasociadaalareacciónglobales:

SiO (s)+2C(s)+2Mg(s)+2Cl (s)Si(s)+2CO(g)+2MgCl (s)ΔrH=‐592,7kJ·

RelacionandolacantidaddeSiconlaentalpía:

100gSi1molSi28gSi

‐592,7kJ1molSi

=‐2117kJ


5.123. La entalpía de sublimación del grafito es 724 kJ . La energía de enlace delhidrógenoes+218kJ deátomosdehidrógeno.Laentalpíadeformacióndelmetanoes‐76kJ .¿CuáleslaenergíadelenlaceC–HenkJ ?a)418b)‐418c)255d)‐255



Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelmetano,CH (g)es:

C(grafito)+2H (g)CH (g)



En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C–H, mientras que se rompen1moldeenlacesC−C(grafito)y2molesdeenlacesH–H.

Considerando que la energía de enlace es energía desprendida (E < 0), la variación deentalpíaasociadaalareacciónes:

ΔH°=[4E ]–[E +2E ]

1molCH‐76kJmolCH

= 4molC‐H·E ‐ 1molC(gr)‐724kJmolC(gr)

+2molH‐H‐218kJmolH‐H

Seobtiene,E =‐415kJ· .


5.124.¿Cuántaenergíaesnecesariaparaobtener10gdeNOa25°Cy1atm?

(g)+ (g)2NO(g)ΔH°=180,7kJa)59,6kJb)180,7kJc)90,35kJd)29,8kJ


RelacionandolacantidaddeNOconlaentalpía:

10gNO1molNO30gNO

180,7kJ2molNO

=30,1kJ


5.125.Cuandoelhidróxidodesodio(s)sedisuelveenagua,latemperaturadeladisoluciónresultanteaumentaconrespectoaladelaguainicial.¿Quécambiosdeentalpíaydeentropíasehanproducidoenesteprocesodedisolución?a)ΔS°>0yΔH°>0b)ΔS°<0yΔH°>0c)ΔS°>0yΔH°<0d)ΔS°<0yΔH°<0


LaecuaciónquímicacorrespondientealprocesodedisolucióndelNaOH(s)es:

NaOH(s)Na+(aq)+OH–(aq)

Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) ya que aumenta la temperatura de ladisolución.

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.



5.126.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)SegúnlaleydeHess,laentalpíadeunareaccióneslamismatantosilareacciónseefectúadirectamenteenunsolopaso,comosiseefectúa indirectamentepormediodevariospasosconsecutivos.b)Parausar la leydeHess,sedebenconocer lospasos intermediospor losque transcurreunareaccióndesdelosreactivosalosproductos.c) Según la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas se pueden tratar como ecuacionesmatemáticas.d)LaleydeHessesunaconsecuenciadelprincipiodeconservacióndelaenergía.


a)Correcto.LapropuestacoincideconlaleydeHess.

b)Correcto.ParaaplicarlaleydeHesssedebenconocerlasentalpíascorrespondientesalospasosintermediosdelatransformacióndereactivosenproductos.

c)Correcto.LaleydeHesseslaleydeaditividaddelasentalpías.

d) Incorrecto. La ley de Hess no es consecuencia del principio de conservación de laenergía.


5.127.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)Laenergíadeenlaceeslaenergíaquesenecesitapararomperunmoldedichosenlaces.b)Enlastablasseencuentranenergíasmediasdeenlace,pueslaenergíadeundeterminadoenlacedependeligeramentedelosotrosátomosnoimplicadosdirectamenteendichoenlace.c)Cuantomásfuerteyestableseaunenlacemenorserásuenergíadeenlace.d) Para romper un enlace se debe adicionar energía, mientras que la formación vaacompañadadedesprendimientodeenergía.


a)Incorrecto.Lapropuestacoincideconlaenergíadedisociación.

b)Correcto.Losvaloresdelastablasonvaloresmedios.

c)Incorrecto.Cuantomásfuerteseaunenlacemayordebeserelvalordelaenergíadeenlace.

d). Correcto. Romper enlaces se corresponde con la energía de disociación y formarenlacessecorrespondeconlaenergíadeenlace.

Lasrespuestascorrectassonayc.

5.128.Señalalareacciónen laqueelsignodeΔG°essiemprepositivo,independientementedelvalordelatemperatura.a) (g)2H(g) ΔH°=+436kJb)2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐197,8kJc) (g) (g)+2 (g) ΔH°=‐95,4kJd) (g)+2 (g) (g) ΔH°=+9,1kJ


LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°es:



Paraquesuvalorseasiemprepositivoesprecisoquesecumplaque:

ΔH°>0(procesoendotérmico)

ΔS°<0(disminuyeeldesorden)

Lasreaccionesdelosapartadosaydcorrespondenaprocesosendotérmicos,perosoloenladdisminuyeeldesorden.


5.129.Indicacuálesdelossiguientesprocesosimplicanunaumentodeentropíadelsistema:1)DisolucióndelNaClenagua.2)Congelacióndelagua.3)Evaporacióndeletanol.4)Disolucióndel enagua.5)Sublimacióndel

a)1,2y3b)1,3y4c)1,3y5d)3,4y5e)2,3y4

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)

1)LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:

NaCl(s)NaCl(aq)


ΔS°=SNaCl(aq)o SNaCl(s)

o

donde,ΔS°=SNaCl(aq)o >SNaCl(s)

o ,portanto,ΔS°>0.Seproduceunaumentodeentropíaenelsistema.

2)Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:

H O(l)H O(s)


ΔS°=S (s)o S (l)

o

donde, S (s)o <S (l)

o , por tanto, ΔS° < 0. Se produce un descenso de entropía en elsistema.

3)LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelCH CH OHes:

CH CH OH(l)CH CH OH(g)


ΔS°=S (g)o S (l)

o

donde, S (g)o >S (l)

o , ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.

4)ElN esungascuyasolubilidadenaguaesprácticamentenula,portanto,seproducepuedeconsiderar,singranerror,quenoexistevariacióndeentropíaenelsistema.


5)LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)


ΔS°=S (g)o S (g)

o

donde,S (g)o >S (s)

o ,portanto,ΔS°>0.Seproduceunaumentodeentropíaenelsistema.


(EnAsturias2006sepreguntaencuáldisminuyelaentropía).

5.130. Sean para un proceso químico, = energía de activación, = energía de losreactivosy =energíadelosproductos.Sepuededecirque:a)Lareacciónesexotérmicasi < b) tieneunvalorintermedioentre y c) – eslaenergíadesprendida

(O.Q.L.LaRioja2006)

Comosededucedeldiagramaentálpicopropuestoparaunprocesoexotérmico:

a)Verdadero.E <E

b) Falso. E es elmáximo deenergíadelproceso.

c)Falso.E −E eslaenergíaabsorbida.


5.131.Delareacciónenfasegaseosa:2A+BC+Dseconocequeesespontáneahastalos1200°C,yque ΔH°= ‐12,8kJ.Suponiendoque ΔH°y ΔS°novaríancon la temperatura,¿cuáleselcambiodeenergíalibredelareacción,ΔG°,a298K?a)‐8,69J· b)0c)15,38kJd)‐10,21kJe)‐15,38kJ

(O.Q.N.Córdoba2007)

EnprimerlugaresprecisocalcularelvalordeΔS:

ΔS°=ΔH°T

=‐12,8,7kJ

1200+273 K=8,7·10 3kJ·K

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,sepasade3a2molesdegas.

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔGes:



Sustituyendo:

ΔG°=‐12,8kJ·298K 8,7·10 3kJ·K =‐10,21kJ


5.132.Cuandoelcincesatacadoporelácidosulfúricodiluidosedesprenden143kJporcadamoldecinca20°Cyapresiónconstante.¿Quéenergíasedesprenderáavolumenconstante?a)Lamismaqueapresiónconstante.b)0kJc)14,3kJd)140,5kJe)145,4kJ

(Dato:R=8,314J· · )(O.Q.N.Córdoba2007)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreH SO yZnes:

H SO (aq)+Zn(s)ZnSO (aq)+H (g); ΔH=‐143kJ·mol

La expresión que relaciona el calor a volumen constante, ΔE, con el calor a presiónconstante,ΔH,es:

ΔE=ΔH–RTΔn

dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos:

Δn=1–0=1

Sustituyendo:

ΔE=‐143kJ1mol8,7·10 3kJmol·K

20+273 K=‐145,4kJ


5.133.LoscaloresdecombustióndelasdosformasalotrópicasdelC,elgrafitoyeldiamantesona298,16K:

C(grafito)+ (g) (g) ΔH°=‐393,13kJ·

C(diamante)+ (g) (g) ΔH°=‐395,03kJ· y lasentropíasmolaresestándar son:S°C (grafito)=5,73 J· yS°C (diamante)=2,37J· .¿CuáleslaΔG°paralatransiciónC(grafito)C(diamante),aesatemperatura?a)1,9kJb)2,9kJc)‐788,16kJd)0,9kJe)‐5kJ


LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°es:



De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:

C(grafito)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393,13kJ

CO (g)C(diamante)+O (g) ΔH°=395,03kJ


C(grafito)C(diamante) ΔH°=1,9kJ

Aplicandoelconceptodeentropíadereacción:

ΔS°=S S =2,37J·K –5,73J·K =‐3,36J·K

SustituyendoenlaexpresióndeΔG°:

ΔG°=1,9kJ298,16K‐3,36JK

1kJ10 J

=2,9kJ


5.134.ParalareacciónA+B2C,laconstantedeequilibrioaunatemperaturavale1000.EstosignificaqueΔG°:a)Esnegativaaesatemperatura.b)Tieneunvalorpositivoyelevado,aesatemperatura.c)Esnegativasilatemperaturaesbaja,peropositivaatemperaturaselevadas.d)Escero.e)Espositiva,comoΔH°yΔS°.


LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:

ΔG°=‐RTlnK

SustituyendoseobtieneelvalordeΔG°enfuncióndelatemperatura:

ΔG°=‐8,314·T·ln 1000 =‐54,7T

Comolatemperaturaessiemprepositiva,elvalordeΔG°siempreseránegativo.


5.135.Paralareacción:

(g)+ (g) (g)+ (g)lavariacióndeenergíainterna(ΔE)cumple:a)ΔE<ΔHb)ΔE>ΔHc)ΔE=0d)ΔE=ΔH

(O.Q.L.Murcia2007)

DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT

dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos:

Proble

port

Lare

5.136algun

deaca)Lab)Lac)Lad)Un

a) Faental

b) Vmienelpro

c)Faunde

d)Famism

Lare

5.137a)Nob)Loc)Lad)La

Enun

emasyCuestio

Δn=2–2

tanto,enest

espuestacor

6.Lareacciónosviajesesp

cuerdoconloaentalpíadeaentropíadevariacióndnaatmósfera

also. Si se tlpíadelosp

erdadero.ntrasquelosoceso.

also.Setrataesprendimie

ΔG=ΔH–

also. El commo.

espuestacor

7.¿Cuáldelaoesnecesariosproductosreaccióntraaenergíade

nprocesoex

onesdelasOlim

=0

tecasosecu

rrectaeslad

óndeN,N‐dipacialescom

(l)+2oanteriorseelosproductelosproductdeenergíalibadeoxígeno

trata de unroductoses

Si se tratasreactivoss

adeunprocentodecalo

TΔS

mburente en

rrectaeslac

assiguientesioaportarcadelareaccianscurresinactivacióne

xotérmicola

mpiadasdeQu

umplequeΔE

d.

imetilhidracmocombusti

(l)epuedeafirmtosesmayortosesmayorbredelproceoesfundame

n combustibmenorque

de un procsonlíquidos

cesoenelqor(ΔH<0).D

n esteproce

c.

safirmacionalorparainiiónposeenmnnecesidaddesnegativa.

aenergíade

uímica.Volume

E=ΔH.

cinaconelteible.Laecua

3 (g)+2mar:rqueladelorqueladeloesodebeserentalparaq

ble el proceeladelosre

ceso en els,portanto,

ueseproduDeacuerdo

eso es elN

nesessiempriciarlareacmenosenergídeuncataliz

elosproduct

en2.(S.Menar

etróxidodedacióndeesta

2 (g)+4

osreactivos.osreactivos.positiva.ueseproduz

eso debe seactivos.

que todos lseregistrau

uceunaumeconlaecuac

O por lo q

recorrectaeción.íaquelosrezador.

tosesmeno

rgues&F.Latre

dinitrógenosreacciónes

4 (g)

zcalareacci

er exotérmi

los productunaumento

entodeldesción:

queno sepr

enunareacc

activos.

orqueladel

e)

sehautilizas:

ión.(O.Q.L.Murcia

ico, por tan

tos son gasodeldesord

sorden(ΔS>

recisaO pa

ciónexotérm

(O.Q.L.Murcia

losreactivo

65

adoen

a2007)

nto, la

eososdenen

>0)y

ara el

mica?

a2007)

s.



5.138.Dadoslossiguientesdatosindicacuálsería °del (s):

(s)+6 (g)4 (l) ΔH°=‐304,0kcal

(l)+ (g) (s) ΔH°=‐32,8kcala)‐76kcalb)‐108,8calc)‐454,8kcald)‐137,1kcal



14P (s)+6Cl (g)4PCl (l) ΔH°=

14‐304,0kcal

PCl (l)+Cl (g)PCl (s) ΔH°=‐32,8kcal


14P (s)+

52Cl (g)PCl (s)ΔH°=‐108,8kcal


5.139. En un sistema totalmente aislado y a volumen constante, el criterio del sentidoespontáneodeunatransformaciónesque:a)Eldesordensehagamáximo.b)LaenergíalibredeGibbssehagamínima.c)Lavariacióndeentalpíasehaganegativa.d)Nohayningúncriteriosencilloparapodersabersielprocesoesespontáneo.


ElvalordeΔGdeterminalaespontaneidaddeunproceso


Enunsistemaaisladonientranisaleenergía,portanto,ΔH=0,siademás,Vesconstante,tampocoserealizatrabajo.Enestecaso,elúnicovalordeterminantedelsignodeΔGesΔS,asíquedeacuerdoconla2ªleydelatermodinámica:

Δ S=Δ S+Δ S>0

Debeaumentareldesordenenelsistema.


5.140.¿CuáldelassiguientesafirmacionesesCORRECTA?a)Elcalorestándardeformación( °)deunelementoesnegativo.b)LaΔHdecombustióndeunasustanciaesnegativa.c)EnunprocesoendotérmicoΔHesnegativad)SiΔHesnegativa,entonceselprocesoesespontáneo.

(O.Q.L.LaRioja2007)

a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.


b)Verdadero.Enunacombustiónsedesprendeenergíaenformadecalor,portanto,ΔH<0.

c)Falso.UnprocesoendotérmicoesaquelenelsistemaabsorbecalordelentornoytieneunvalordeΔH>0.

d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.Esta funciónsecalculapormediodelaexpresiónΔG=ΔH–TΔS.ParaqueunprocesoseaespontáneosedebecumplirqueΔG<0.

Enestecaso,siΔH<0peroΔS<0,atemperaturaselevadasΔG>0,yentonces,elprocesoesnoespontáneo.


5.141.Consideralassiguientesreaccionesysuscorrespondientesvariacionesdeentalpía:

(g)P(g)+3H(g) ΔH°=965kJ·

(g)2O(g) ΔH°=490kJ· (g)2H(g)+O(g) ΔH°=930kJ· (g)2P(g)+5O(g) ΔH°=3382kJ·

ElvalordeΔH°paralacombustiónde1molde (g)paraproducir (g)y (g)es:a)1141kJ· b)2807kJ· c)‐1141kJ· d)‐1827kJ·

(O.Q.L.LaRioja2007)

LareaccióndelaquesequiereconocerΔH°es:

PH (g)+2O (g)12P2O5(g)+

32H2O(g)


PH3(g)P(g)+3H(g)ΔH°=1mol965kJmol

2O (g)4O(g)ΔH°=2mol490kJmol

3H(g)+32O(g)

32H O(g)ΔH°=

32mol

‐930kJmol

P(g)+52O(g)

12P O (g)ΔH°=

12mol

‐3382kJmol


PH3(g)+2O2(g)12P O (g)+

32H O(g)ΔH°=‐1141kJ·



5.142.Paraelproceso:

C(s)+ (g) (g)aunaciertatemperatura,laenergíalibreofuncióndeGibbs(ΔG)esnegativa.Estosignificaque:a)Elsistemaseencuentraenequilibrio.b)Elprocesoesimposible.c)Seforma espontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2007)

LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.SisecumplequeΔG<0,elprocesoesespontáneo.


5.143.Determina la temperaturadeebullicióndelaguaaunapresiónde100mmHg si sesupone que la variación estándar de entalpía se mantiene constante al variar latemperatura.a)13°Cb)83°Cc)34°Cd)52°Ce)135°C

(Datos. °(298K)enkJ· : (l)=‐284,3; (v)=‐241,8)(O.Q.N.Castellón2008)

Sedeseaconocerlatemperaturaasociadaalproceso:

H O(l)H O(v)

Lavariacióndeentalpíadelprocesoes:

ΔH°=1molH O(v)‐241,8kJ

1molH O(v)1molH O(l)

‐284,3kJ1molH O(l)

=42,5kJ


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =760mmHg):

ln760100

=42,5

8,314·10 3

1Teb

1

100 273Teb=325K=52°C



5.144.Elhierroseobtieneporreduccióndelóxidodehierro(III)mineralconcarbón,queesoxidadoadióxidodecarbono.Determina,haciendousodelosdatostermodinámicos,apartirdequetemperaturapuedeproducirseelproceso,silapresiónparcialdeldióxidodecarbonoes1atm.a)NopuededeterminarsesinconocerlaentalpíadelCydelFe.b)1200Kc)2400Kd)818Ke)298K

(Datos. °( )=‐821kJ ; °( )=‐393kJ ;S°( )=88,8J ;S°( )=217,4J ;S°(C)=5,72J ;S°(Fe)=27,12J )

(O.Q.N.Castellón2008)

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndeFeapartirdeFe O es:

2Fe O (s)+3C(s)4Fe(s)+3CO (g)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=3molCO‐393kJ

1molCO2molFe O

‐821kJ1molFe O

=463kJ

Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si

oreactivos

Sustituyendo:

ΔS°= 3molCO217,4J

K·molCO+4molFe

27,12JK·molFe

2molFe O88,8J

K·molFe O+3molC

5,72JK·molC

=565,92JK

Relacionando las ecuaciones que permiten calcular la temperatura de equilibrio seobtiene:

ΔG°=ΔH°‐TΔS°

ΔG°=‐RTlnKT=

ΔH°ΔS°‐RlnK

Paraestareacción:

K =p K =1

T=463kJ

565,92J·K–110 J1kJ

=818K



5.145. La termodinámica nos describe la posibilidad de que tenga lugar un determinadoproceso segúnel signode ∆Hyde ∆S.Siestamosestudiandounosprocesosque tienen lossignosde∆Hyde∆Squeseindicanenlatabla:

Proceso ∆H ∆S

(I) +

(II) + (III) (IV) + +

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Elproceso(I)esespontáneoyelproceso(II)tienelaposibilidaddeserlo.b)Losprocesos(II)y(III)sonespontáneosyelproceso(IV)tienelaposibilidaddeserlo.c)Elproceso(III)esespontáneoylosprocesos(I)y(II)tienenlaposibilidaddeserlo.d)Elproceso(IV)esespontáneoyelproceso(I)tienelaposibilidaddeserlo.e)Elproceso(I)esespontáneoylosprocesos(III)y(IV)tienenlaposibilidaddeserlo.


ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queproporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:

ΔG>0 procesonoespontáneo

ΔG<0 procesoespontáneo.

Proceso(I)secaracterizaportener:



Setratadeunprocesoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(II)secaracterizaportener:



Setratadeunprocesonoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(III)secaracterizaportener:



Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(IV)secaracterizaportener:




Se trata de un proceso espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple que|ΔH||TΔS| 0.


5.146.Setienelareacción:

(g) (g)+½ (g) conΔH°=‐81,6kJyΔS°=75,3J/K.Conestosdatos,puedeafirmarseque:a)Alformarse32gde encondicionesestándarsedesprenden81,6kJ.b)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmayoresque298K.c)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmenoresque298K.d)Lareacciónseráespontáneaacualquiertemperatura.e)Lareacciónseguiráunacinéticadeordenuno.


a)Falso.Lacantidaddecalorquesedesprendealformarse32gdeO es:

32gO 1molO32gO

‐81,6kJ

0,5molO=‐40,8kJ

b‐c) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

proporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:

Lareacciónpropuestasecaracterizaportener:

ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

ΔS>0aumentaeldesorden

Setratadeunareacciónqueesespontáneaacualquiertemperatura,yaque,

ΔHTΔS<0.

d)Verdadero.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.

e)Falso.Losdatosaportadosnoproporcionaninformaciónparapredecirlacinéticadelareacción.


5.147. A una cierta temperatura la entalpía de combustión de la glucosa ( ) es ‐2816,8kJ/moly ladeletanol,( ),es ‐1366,9kJ/mol.Aesatemperatura, laentalpíacorrespondientealaformacióndeunmoldeetanolsegúnlareacción:

(s)2 (l)+2 (g)a)83,0kJb)‐83,0kJc)‐166,0kJd)‐41,5kJe)41,5kJ


Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosproporcionadosson:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ


C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) ΔH°=‐1366,9kJ

DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ

2[2CO (g)+3H O(l)C H OH(l)+3O (g)] ΔH°=2(1366,9kJ)


C H O (s)2C H OH(l)+2CO (g) ΔH°=‐83,0kJ

Lacantidaddecalorquesedesprendeenlaproduccióndeunmoldeetanoles:

‐83,0kJ2molC H OH

‐41,5kJ

mol


5.148.Unsistemarecibeunacantidaddecalorde3000calyelsistemarealizauntrabajode5kJ.¿Cuáleslavariaciónqueexperimentasuenergíainterna?(1cal=4,18J).a)Aumentaen8000Jb)Disminuyeen2000Jc)Disminuyeen7540Jd)Aumentaen17540Je)Aumentaen7540J

(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)

Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔE,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔE=Q+W

Sielsistemamodificasuenergíainternaesqueentraosaleenergíadeélenformadecalorotrabajo.

CuandoelsistemaganaenergíaΔE>0

CuandoelsistemapierdeenergíaΔE<0

Qrepresentaelcalorintercambiadoporelsistemaconelentorno.

SielcaloresabsorbidoporelsistemaQ>0

SielcaloresdesprendidoporelsistemaQ<0

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.

SieltrabajoesrealizadoporelsistemaW<0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueabandonaelsistema.

Si el trabajo es realizado contra el sistema W > 0, ya que corresponde a unaenergíaqueentraelsistema.

Sustituyendolosvaloresdados:

ΔE=3000cal4,18J1cal

+(‐5000J)=7540J



5.149.Lavariacióndeentalpíaparaunareacciónquímicaes‐94,6kJ/molylavariacióndeentropía‐181,1J/molK.Supuestasconstanteslasmagnitudesanterioresconlatemperatura,señalalatemperaturaapartirdelacualdichareacciónesespontánea:a)T>500Kb)T<500Kc)T<200Kd)Nosepuedecalcular

(O.Q.L.Murcia2008)

Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.

UnareacciónesespontáneasiΔG<0ynoespontáneasiΔG>0.

LarelaciónentreΔSyΔHvinedadaporlaecuación:

ΔG=ΔH–TΔS

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:

T=ΔHΔS

=‐94600J·mol‐181J·mol ·K

=522,7K

SiT<522,7K,secumpleque:

|ΔH|<|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea


5.150. Si eres aficionado a la leche chocolateada y has observado el proceso que suponeañadiralalecheelpolvo,quizástehayasdadocuentadequeduranteelmismoseproduceunaumentodetemperatura.Sepodríaafirmar:a) Que ese aumento de temperatura se dará en mayor medida cuanto más polvochocolateadoañadas.b)Estoesconsecuenciadequeelprocesoesendotérmico.c)Estoesconsecuenciadequeelprocesoimplicaunaumentodeentropía.d)Debehaberun error,puestoque esteprocesonopuede traerasociadounaumentodetemperatura.

(O.Q.L.Murcia2008)

Si se trata de un proceso exotérmico (aumenta la temperatura), cuanto más polvochocolateadoseañada,elaumentodetemperaturaserámayor.


5.151.¿CuáleselΔH°delatransformación:S(rómbico)S(monoclínico)?

S(rómbico)+ (g) (g) ΔH°=‐296,9kJ/mol

S(monoclínico)+3/2 (g) (g) ΔH°=‐395,47kJ/mol

(g)+½ (g) (g) ΔH°=‐98,16kJ/mol

a)+401J/molb)‐594,21kJ/molc)+44,27kcal/mold)‐790,53kJ/mol




S(rómbico)+O (g)SO (g) ΔH°=‐296,9kJ/mol

SO (g)S(monoclınico)+32O (g)ΔH°=395,47kJ/mol

SO (g)+12O (g)SO (g)ΔH°=‐98,16kJ/mol


S(rómbico)S(monoclínico) ΔH°=0,401kJ/mol


5.152.Sabiendoquea40°Clapresióndevapordelaguaes55,3mmHg,lapresióndevapora35°Ces:a)40,0mmHgb)202mmHgc)50mmHgd)42,0mmHg

(Datos. ( ) = 44,0 kJ· y se considera constante para este intervalo detemperatura;R=8,314J· · )

(O.Q.L.Madrid2008)


lnp2p1=ΔvapH

R1T1

1T2

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T1=Teb)cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p1=1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:

lnp2=ΔvapH

R1Teb

1T2

+lnp1

Sustituyendo:

lnp2=44,0

8,314·10 3

140+273

1

35+273+ln 55,3 p2=42,0mmHg


5.153.Lacantidaddeenergíanecesariaparacalentarunamasadehielode2,0kgdesde0°Chasta25°Ces:a)209Jb)889kJc)680kJd)209kJ

(Datosdel 2 : =4,18J· 1·° 1; =3,4·10 J· 1(O.Q.L.Madrid2008)

Suponiendounsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q :

Q =Q ó +Q


donde:

Q ó =calorabsorbidoporelhieloparafundirse

Q =calorabsorbidoporalaguaaumentarlatemperatura

quedacomo:

Q = m Δ H + m C ΔT

Sustituyendo:

Q = 2 103g3,4 102J

g2 103g

4,18Jg K

250 K1kJ103J

=889kJ


5.154. En el siguiente diagrama, la entalpía de reacción se puede calcular mediante lasiguienteexpresión:

a)ΔH= – b)ΔH= c)ΔH= + d)ΔH=

(O.Q.L.Madrid2008)

Como se deduce del diagrama entálpico propuesto, la variación de entalpía de de lareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH=EA(directa)–EA(inversa)


5.155. Sabiendo que la entalpía de formación estándar del HCl (g) a 298 K es ‐92,31kJ· ,calculalaentalpíaestándardelasiguientereacción:

2HCl(g) (g)+ (g)a)‐92,31kJb)184,62kJc)92,31kJd)Nosepuedecalcularsoloconestedato.

(O.Q.L.Madrid2008)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeHCl(g)es:


12Cl (g)+

12H (g)HCl(g)ΔH°=‐92,31kJ·mol

portanto,laentalpíaasociadaalareacción:

2HCl(g)Cl (g)+H (g) ΔH°=184,62kJ.


5.156.¿Cuáldelassiguientesreaccionesseproduceconunaumentodeentropía?a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (l) (s)c) (aq)+ (aq)AgCl(s)d)2CaO(s) (g)+2Ca(s)

(O.Q.L.Madrid2008)


S°gas>S°líquido>S°sólido



oreactivos

a)Falso.EnlaecuacióncorrespondientealacombustióndelCO,alfinalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔrS<0 yaque Σ(νi·Si(productos))<Σ(νi·Si(reactivos))

b)Falso.Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:

H O(l)H O(s)


ΔrS=S (s)o S (l)

o

donde, S (s)o <S (l)

o , por tanto, ΔS° < 0. Se produce un descenso de entropía en elsistema.

c)Falso.En laecuacióncorrespondientea la formacióndeprecipitadodeAgCl,se formaunsólidocristalinoapartirdedisolucionesacuosas,portantosecumpleque:

ΔrS<0 yaque Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos

d)Verdadero.Enlaecuacióncorrespondientea ladescomposicióndelCaO(s)seformaotrosólidoysedesprendeungas,portantosecumpleque:

ΔrS>0 yaque Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos


5.157.Paraunareacciónespontánea,indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Essiempreunareacciónexotérmica.b)Serealizasiempreconaumentodeentropía.c)Puedeserendotérmicaoexotérmica.d)Provocasiempreunadisminucióndelaentropíadeluniverso.



La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0,siΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

c)Verdadero.

Una reacción que se caracteriza por tener ΔH < 0 (exotérmica) y ΔS > 0 (aumenta eldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.

Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH<0 (exotérmica)yΔS<0 (disminuyeeldesorden)esespontáneaatemperaturasbajas,yaque,ΔG<0.

Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH>0 (endotérmica)yΔS>0 (aumentaeldesorden)esespontáneaatemperaturasaltas,yaque,ΔG<0.

d)Falso.Deacuerdoconel2ºPrincipiodelaTermodinámica“enunareacciónespontáneaaumentalaentropíadeluniverso”:

Δ S=Δ S+Δ S>0


5.158.Sealasiguientereacciónllevadaacaboa298K:

2 (g)+5/2 (g)2NO(g)+3 (g)Si lasentalpíasestándarde formacióndelNO,del ydel son,respectivamente90,‐242y‐46kJ/mol;elcalordereacciónapresiónconstantecuandoreacciona250gde es:a)0kJb)‐454kJc)454kJd)‐3338kJ(Masasatómicas.N=14;H=1)




oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=3molH O‐242kJmolH O

+2molNO90kJmolNO

2molNH‐46kJmolNH

=‐454kJ


Elcalorreferidoa250gdeNH es:


250gNH1molNH17gNH

‐454kJ

2molNH=‐3338kJ


5.159.Dadoelsiguienteprocesodedisolucióndelhidróxidodesodioenagua:

NaOH(s) (aq)+ (aq) ΔH=‐35kJsepuedeafirmarque:a)Esunprocesoendotérmicoyespontáneo.b)Esunprocesoexotérmicoyespontáneo.c)Esunprocesoexotérmico,peronopodeosasegurarqueseaespontáneo.d)Esunprocesoexotérmico,yesespontáneoelprocesoinverso.


Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) en el que además aumenta el desorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.

La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnestecasosecumplequeΔG<0acualquiertemperatura.


5.160.Indicasilassiguientesafirmacionessonverdaderasofalsas:i)Todareacciónexotérmicaesespontánea.ii)Cuandounsistemagaseososeexpansionadisminuyesuenergíainterna.

a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdossonnocorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.


i) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH−TΔS

paraunprocesoespontáneoΔG<0.

Unprocesoquesecaracterizaportener:

ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

Si ΔS < 0 (disminuye el desorden) cuando la temperatura es lo suficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:

|ΔH|>|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea

ii)Verdadero.DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH−ΔnRT


dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos.Sielsistema se expansiona, entonces Δn > 0, por lo que pierde energía interna en formadetrabajo.


5.161.Enlareacción:

(s)+2C(s)+2 (g) (g)+2CO(g)se sabe que ΔH° = 33 kJ y ΔS° = 226 J· . Calcula a partir de qué temperatura seráespontánealareacción.a)Apartirde100K.b)Apartirde250K.c)Apartirde146K.d)Apartirde300K.


LaecuaciónquerelacionaΔH°yΔS°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:


EnelequilibriosecumplequeΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=33kJ

226J·K10 J1kJ

=146K


5.162.Calcula el calorde combustióndel carbonoamonóxidode carbono, sabiendoque loscaloresdecombustióndelcarbonoadióxidodecarbonoyeldecombustióndelmonóxidodecarbonoson,respectivamente,‐393,5kJy‐283kJ.a)‐110,5kJb)‐221,6kJc)340,0kJd)‐123,5kJ


LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC(s)aCO(g)es:

C(s)+12O (g)CO(g)


C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ

CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐283kJ

DeacuerdoconlaleydeHess,ambasecuacionessepuedenreescribircomo:

C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ

CO (g)CO(g)+12O2(g)ΔH°=283kJ

Sumandoambasseobtiene:

C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐110,5kJ



5.163.Solounadelassiguientesafirmacionesescorrecta.a)Paraunprocesoquetranscurreavolumenconstante,lavariacióndeenergíainterna(ΔU)esigualalcalorabsorbidoporelsistema.b) ΔU es la función quemide la energía de todas las reacciones que se realizan en unlaboratorio.c)ParatodatransformaciónquímicaseverificaqueΔH>>ΔU.d)LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:ΔH=ΔU+ΔnRTparalareacción: (g)+2 (g) (g)+2 (l)elvalordeΔn=0.e)Paralamismareaccióndelapartadod),Δn=2.

(O.Q.L.Canarias2008)

a)Verdadero. Lavariacióndeenergía interna (ΔU)enunprocesoavolumenconstantecoincideconelcalorabsorbidoporelsistemaenesascondiciones.

b)Falso.Noporqueenunlaboratoriolosprocesossepuedenrealizarapresiónconstante(sistemaabierto)ynosiempreavolumenconstante(sistemacerrado).

c)Falso.La relaciónentreΔHyΔUvienedadapor laexpresión:ΔH=ΔU+pΔV.En losprocesos en que intervienen solo sólidos o líquidos puros (fases condensadas), comoΔV=0,eltérminopΔVseanulayentoncesΔH=ΔU,peronuncaΔH>>ΔU.

d)Falso.EltérminoΔnrepresentalavariaciónenelnúmerodemolesgaseososimplicadosenlareacciónqueenestecasoesΔn≠0.

e)Falso.TeniendoencuentaqueΔn=molesgasproductos–molesgas reactivos,en lareacciónindicadasetieneque:Δn=1–2=‐1.


5.164.Escogelarespuestaadecuadaparacompletarlafrase.Lareaccióndedescomposicióndelamoníacogaseoso, (g),es:

(g)12 (g)+

32 (g)ΔH=45,9kJ

Laecuaciónyelvalordelaentalpíademuestranquelaformacióndel (g):a)Desprende45,9kJporcadamolde formado.b)Desprende23kJporcadamolde empleado.c)Absorbe45,9kJporcadamolde formado.d)Absorbe23kJporcadamolde empleado.

(O.Q.L.LaRioja2008)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeNH (g),procesoopuestoalpropuesto,ladescomposicióndelNH (g),es:

12N (g)+

32H (g)NH (g)ΔH=‐45,9kJ·mol 1

Setratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendecalor.



5.165.Aunadeterminadatemperatura,elvalordeΔGparalareacción:

(g)C(s)+ (g)es42kJ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elsistemaestáenequilibrio.b)Elprocesoesexotérmico.c)El seformaespontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a)Falso.UnprocesoestáenequilibriocuandoΔG°=0.

b)Falso.ElvalordeΔG=42kJindicaqueΔH>TΔS.Comosetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,ΔS<0,portanto,esprecisoqueΔH>0.

c) Verdadero. En un proceso espontáneo se cumple que ΔG < 0, por tanto, si en ladescomposicióndelCO ,ΔG>0,enelprocesoopuesto,laformacióndelCO ,ΔG<0,luegosetratadeunprocesoespontáneo.

d)Falso.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.


5.166.Elpuntodeebulliciónnormaldelisooctano( ),uncomponentedelagasolina,es99,2°Cysuentalpíadevaporización, °es35,76kJ· .Lapresióndevapora30°Ces:a)0,002atmb)14,0atmc)0,071atmd)0,020atme)2,6atm

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Ávila2009)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T


lnp2=ΔvapH

R1Teb

1T2

+lnp1

Sustituyendo:

lnp2=35,76

8,314 10 3

199,2+273

1

30+273p2=0,071atm



5.167.¿Cuántocalor,expresadoenkJ,sedesprendeenladecombustiónde50,0Lde (g)medidosencondicionesestándar(25°Cy1atm)? °( )=‐2877kJ· .a)1,438·10 kJb)5,887·10 kJc)2,887·10 kJd)1,438·10 kJe)2,887·10 kJ

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Ávila2009)

ElnúmerodemolesdeC H es:

n=1atm·50L

0,082atm·L·mol–1·K–1 25+273 K=2,05molC H

Elcalordesprendidoes:

2,05molC H‐2877kJ

1molC H=‐5,887·103kJ


5.168.Paralasiguientereacciónseconocelaentalpíadereacción:

2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐114,1kJSepuedeafirmarqueestareacciónes:a)Noesespontáneaacualquiertemperatura.b)Espontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneasoloatemperaturasbajas.d)Espontáneasoloatemperaturasaltas.e)Endoentrópica.

(O.Q.N.Ávila2009)



Permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontaneo,ΔG°>0.

Esteprocesosecaracterizaportener:

ΔH°<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

SiΔS<0(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:

|ΔH|>|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea



5.169.Determinaelcalordereaccióndelsiguienteproceso:

3C(grafito)+4 (g) (g)a)+4544kJb)‐4544kJc)+104kJd)‐104kJe)‐208kJDatos. °(kJ· ): (g)=‐2219,9;C(grafito)=‐393,5;H2(g)=‐285,8.

(O.Q.N.Ávila2009)

Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosproporcionadosson:

C H (s)+5O (g)3CO (g)+4H O(l) ΔH°=‐2219,9kJ

C(grafito)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393,5kJ

H2(g)+½O (g)H O(l) ΔH°=‐285,8kJ

DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:

3CO (g)+4H O(l)C H (s)+5O (g) ΔH°=2219,9kJ

3[C(grafito)+O (g)CO (g)] ΔH°=3 ‐393,5kJ

4[H (g)+½O (g)H O(l)] ΔH°=4 ‐285,8kJ

Sumandoestasecuacionesseobtiene:

3C(grafito)+4H (g)C H (g) ΔH°=‐103,8kJ·


5.170.Enuncalorímetro,sedeterminaelcalordeneutralizaciónhaciendoreaccionar10mLde 13Mcon350mLdeNaOH0,5Mproduciéndoseundesprendimientodecalorde7,54kJ.Laentalpíamolardeneutralización, ,es:a)‐7,54kJb)‐58,0kJc)‐43,1kJd)‐3,77kJe)‐1,35kJ

(O.Q.N.Ávila2009)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizacióndadaes:

HNO (aq)+NaOH(aq)NaNO (aq)+H O(l)

Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

10mLHNO 13M13molHNO

10 mLHNO 13M=0,13molHNO

350mLNaOH0,5M0,5molNaOH

10 mLNaOH0,5M=0,175molNaOH

ComolareacciónesmolamolelHNO queseencuentraenmenorcantidadeselreactivolimitante.

Laentalpíadeneutralizaciónes:


‐7,54kJ0,13molHNO

=‐58kJ·


5.171.Enlazonalevantinahasidohabitualutilizarbotijospararefrescarelaguaenverano.Esteefectosebasaenlaideadequeelrecipienteesporoso,loquepermitequeunapequeñacantidad de agua acceda a la superficie y allí se evapore. Por tanto el proceso deevaporación:a)Hadeserexotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Seproduceytienelugarunadisminucióndelaentropía.d)Lequitacaloralaguadelinterioryportantoéstaserefresca.

(O.Q.L.Murcia2009)

a)Falso.En laevaporación,elH O(l)seconvierteenH O(g)yparaellodebenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.

b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.

c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).

d)Verdadero. En la evaporación, la energía para romper los enlaces intermoleculares dehidrógenolaaportaelH O(l)loquehacequedesciendasutemperatura.


5.172.Determinaelcalordereacciónparaelproceso:

FeO(s)+ (s) (s)apartirdelossiguientesdatos:

2Fe(s)+ (g)2FeO(s) ΔH°=‐544,0kJ

4Fe(s)+3 (g)2 (s) ΔH°=‐1648,4kJ

(s)3Fe(s)+2 (g) ΔH°=+1118,4kJa)‐1074,0kJb)‐22,2kJc)+249,8kJd)+2214,6kJ

(O.Q.L.LaRioja2009)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:

FeO(s)Fe(s)+12O (g)ΔH°=

12(544,0)kJ

Fe O (s)2Fe(s)+32O (g)ΔH°=

12(1648,4)kJ

3Fe(s)+2O (g)Fe O (s) ΔH°=‐1118,4kJ

Sumandotodasseobtiene:

FeO(s)+Fe O (s)Fe O (s) ΔH°=‐22,2kJ



5.173.UtilizalasenergíasdeenlacedelatablaparaestimarlaΔH°delareacción:

(g)+3 (g)2 (g)Enlace H–H H–N N–N N=N N≡NE(kJ ) 436 386 193 418 941a)‐995kJb)‐590kJc)‐67kJd)815kJ

(O.Q.L.LaRioja2009)



En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces N–H, mientras que se rompen3moldeenlacesH–Hy1moldeenlacesN≡N.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndadaes:

ΔH°=[6·E ]–[E ≡ +3E ]

ΔH°=[6 ‐386kJ ]–[ ‐941kJ +3 ‐436kJ ]=‐67kJ


5.174.Consideralasiguienteecuaciónquímicaysuvalordeentalpíaasociada:

2 (g)+2 (g)4HCl(g) ΔH°=‐369,2kJ¿CuáldelassiguientesafirmacionesesINCORRECTA?a)Siseconsideralareaccióninversa,elvalordeΔH°es+369,2kJ.b)ElvalordeΔH°será‐369,2kJsielHClseproduceenfaselíquida.c)LoscuatroenlacesHClsonmásfuertesqueloscuatroenlaces y .d)Sedesprenderáunaenergíade92,3kJcuandoseproduzca1moldeHCl.

(O.Q.L.LaRioja2009)

a) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0), la reacción inversa seráendotérmica(ΔH°>0).

b) Incorrecto. Si seproduceHCl (l) sedesprendeelcalorcorrespondientealcambiodeestado,portanto,elvalordeΔH°serátodavíamenor.

c) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0) quiere decir que se liberamáscaloralformarselosenlacesenelHCl(sonmásfuertes)queelqueseprecisapararomperlosenlacesenelH yCl (sonmásdébiles).

d)Correcto.LaentalpíadeformacióndelHCl(g)es:

‐369,2kJ4molHCl

=‐92,3kJ·mol



5.175. Indicacuáles laentalpíaestándarde formacióndelacetilenoenkJ sabiendoque:

2 (g)+5 (g)4 (g)+2 (l) ΔH°=‐2243,6kJ

C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐393,5kJ

(g)+½ (g) (l) ΔH°=‐285,8kJa)49,0b)98,0c)1121,8d)1564,3

(O.Q.L.LaRioja2009)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:

2CO (g)+H O(l)C H (g)+52O (g)ΔH°=

12(2243,6)kJ

2C(s)+2O (g)2CO (g) ΔH°=‐2(‐393,5)kJ

H (g)+12O (g)H O(l)ΔH°=‐285,8kJ

Sumandotodasseobtiene:

2C(s)+H (g)C H (g) ΔH°=49,0kJ·


5.176.¿Cuántocalorhacefaltaparaelevarlatemperaturade7,35gdeaguade21°Ca98°C?a)2360Jb)1850Jc)2150Jd)3600J(Dato. delagua=4,18J/K·g)


Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:

Q=m·C ·ΔT

Sustituyendo:

Q=7,35g4,18Jg·K

9821 K=2366J


(EstacuestiónessimilaralapropuestaenExtremadura2005).

5.177.Calcularladiferenciaentre y a298Kparalareacción:

+½ a)3,7kJ/molb)6,4kJ/molc)1,4kJ/mold)5,1kJ/mol(Dato.R=8,314J/mol·K)



LarelaciónentreQ yQ vienedadaporlaexpresión:

Q =Qv+ΔnRT Q −Q =ΔnRT

Sustituyendo:

ΔnRT= 0‐ 1+½8,314·10 3kJ

mol·K298K=‐3,7kJ/mol


5.178.Señalarelenunciadocorrecto:a)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeentropía.b)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeenergíalibre.c)Todoslosprocesosespontáneossonexotérmicos.d)LasreaccionesconΔH°positivoyΔS°positivonuncapuedenserespontáneas.


UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°−TΔS°<0.

a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydelaTermodinámica,enunprocesoespontáneoexisteunaumentodeentropíatotal.

b)Falso.UnprocesoesespontáneosiΔG°<0.

c) Falso. Si ΔH° < 0 el valor de ΔG° depende de cuál de los términos |ΔH°|o|TΔS°|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

SiΔS°>0elprocesoesespontáneoacualquiertemperatura.

SiΔS°<0elproceso soloesespontáneosi la temperaturaes lo suficientementebaja para que se cumpla que |ΔH°|<|TΔS°| y entonces ΔG° < 0 y la reacción seaespontánea.

d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.

Ningunarespuestaescorrecta.

5.179.EnunareacciónABsedeterminaque,apresiónytemperaturaconstantes,lareacciónesespontáneayendotérmica.Sededuceque:a)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedeserespontánea.b)ElcalordeformacióndeAesmáspositivoqueeldeB.c)BtieneunaestructuramásordenadaqueA.d)BtieneunaestructuramenosordenadaqueA.





a)Falso.SiΔH>0yΔG<0,entonceselvalordeTΔSdeterminalaespontaneidad.SiΔS>0a temperaturas altas se cumple que |ΔH|<|TΔS|, entonces ΔG < 0, y la reacción esespontánea.


b)Falso.Laentalpíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔrH°=ΔHBo ΔHA

o

SiΔrH°>0,quieredecirqueΔHBo >ΔHA

o .

c)Falso.Laentropíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔrS°=SBo SA

o

Comosehavistoenelapartadoa),ΔrS°>0,loquequieredecirqueSBo >SA

o .

c)Verdadero.Segúnsehademostradoenelapartadoanterior.


5.180. Un estudiantemezcla 100mL de disolución deNaOH 0,5mol· con 100mL dedisolución de HCl 0,5 mol· en un recipiente aislado y se observa un incremento detemperaturade .Cuandoserepiteelexperimentousando200mLdecadadisoluciónseobservauncambiodetemperatura .Sielcalornoesabsorbidoniporlosalrededoresniporelrecipientedondeocurrelareacciónlarelaciónentre y es:a) = b) =0,5 c) =2 d) =4

(O.Q.L.C.Valenciana2009)

Se tratadeuna reaccióndeneutralización en la que en ambos experimentos seutilizancantidadesestequiométricasysecumpleque:

Qabsorbidodisolucion=Qdesprendidoneutralizacion

Llamando x al calor desprendido en la neutralización del experimento 1, el calordesprendido en el experimento 2 será 2x, ya que en éste se utiliza doble cantidad dereactivos.

Llamando C al calor específico de la disolución y considerando que V es el volumendisoluciónutilizado,elcalorabsorbidoporlamismaes:

Q=V·C·ΔTi

Lavariacióndetemperaturaencadaunodelosexperimentoses:

ΔT =xV·C

ΔT =2x2V·C

=


5.181.Laenergíareticularserepresentaporlasiguienteecuación:a)Mg(g)Mg(s) ΔH°<0b)O2(g)2O(g) ΔH°>0c)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°<0d)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°>0e) (g)+ (g)MgO(s) ΔH°<0


a)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedeposicióndelmagnesio.


b)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedisociacióndeloxígeno.

c)Falso.Elprocesocorrespondealcalordeformacióndelóxidodemagnesio.

d) Falso. El proceso corresponde al calor de formación del óxido de magnesio, pero elvalordebesernegativo,yaqueseformaunsólidoatemperaturaambiente.

e)Verdadero.Pordefinición,laenergíareticulareslaquesedesprendecuandoseformaunmoldesustanciacristalinaapartirdelosionesquelaintegranenestadogaseoso.


5.182.Larepresentacióngráficadelnp°(presióndevapordeunlíquidopuro)frentea1/Tparaunintervalopequeñodetemperaturaesunalínearecta.Sepuedeafirmarque:a)Lapendienteesproporcionalalaentalpíadevaporización.b)Lapendienteesigualalaentalpíadevaporización.c)Laordenadaenelorigenesproporcionalalaentalpíadevaporización.d)Laordenadaenelorigenesigualalaentalpíadevaporización.e)Lapendienteesigualalaentropíadevaporización.

(O.Q.N.Sevilla2010)


lnp°=‐ΔvapH

RT+C

LarepresentacióngráficaparaelH Oes:

Como se puedeobservar en la gráfica,la pendiente de larecta es directamenteproporcionala .

Enestecaso,seobtienequeΔ Hes:

Δ H= 5057,2K 8,314·10 3kJ/K =42,0kJ


5.183. Cuando se sale de la ducha siempre se siente frío porque se evapora agua de lasuperficiedelapiel.Portantoelprocesodeevaporación:a)Esendotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Implicaunadisminucióndelaentropía.d)Soloseproducesiseestáalsol.

(O.Q.L.Murcia2010)

a) Verdadero. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g) y para ello debenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.


b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.

c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).

d)Falso.Enlaevaporación,laenergíapararomperlosenlacesintermolecularesdehidrógenolaaportaelcuerpohumanoqueporesobajasutemperatura.


5.184.¿Cuáldelassiguientesreaccionesnoesunareaccióndeformación?a)2C(grafito)+3 (g) (g)b)2C(grafito)+ (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d) (g)+2 (g) (g)

(O.Q.L.Murcia2010)

Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.

En la reacción del apartado c) se parte de un compuesto C H , por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.


5.185.AunatemperaturaT,lareacciónA+BC+D,esespontáneayendotérmica.Portanto:a)Esunareacciónrápida.b)ΔH<0.c)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.d)Esespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.L.Murcia2010)

Enunprocesoendotérmicosecumpe,que:

Σ νi·Hioproductos>Σ νi·Hi

oreactivosΔH°>0


5.186.Indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunsistemaexotérmico,lavariacióndeentalpíaessiemprepositiva.b)Unprocesoen elque lavariaciónde entalpía espositiva,y la variaciónde entropíaesnegativa,nuncaseráespontáneo.c)Unatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalorsedenominaisócora.d)Elcalorque intervieneenunprocesoavolumenconstanteproporciona lavariacióndeentalpía.


a)Falso.EnunprocesoexotérmicosecumplequeΔH<0.

b)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:


SiΔH>0yΔS<0,entonceselvalordeΔG>0paracualquiervalordeT.


c)Falso.Unatransformaciónenlaquenohayintercambiodecalorsedenominaadibática.

d)Falso.Elcalorasociadoaunprocesoavolumenconstanteproporcionalavariacióndeenergíainterna.


5.187. ¿Cuálde las siguientes reacciones representa laentalpíaestándarde formacióndelpropanomedidoa25°Cy1atm?a)3C(s)+8H(g) (g)b)3C(s)+3 (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d)3C(s)+4 (g) (g)

(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)

Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.

a) Falso. Se parte de una formano estable del hidrógeno,H (g), por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.

b)Falso.Laestequiometríanoeslaadecuada..

c)Falso.SepartedeuncompuestoC H ,portanto,nosepuedeclasificarcomoreaccióndeformación.


5.188.Sisequema1gdefósforoenunaatmósferadecloroalapresiónconstantede1atm,seobtiene (g)yseliberan9,87kJdeenergía.Laentalpíaestándardeformacióndel (g)es:a)‐9,87kJ· b)‐31,0·9,87kJ· c)+31,0·9,87kJ· d)‐137·9,87kJ· Datos.Masasatómicas:P=31;Cl=35,4.


LaecuacióncorrespondientealaformacióndePCl es:

P(s)+32Cl2(g)PCl (g)


‐9,87kJ1gP

31,0gP1molP

1molP

1molPCl=‐31,0·9,87kJ·


5.189.Cuandoelcambiodeentalpíaespositivoparaladisolucióndesolutoenaguaenunvasodeacero,¿cuáldelassiguientesafirmacionesseobservará?a)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.b)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.c)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.d)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.



SiΔH>0,setratadeunprocesoendotérmico,portantoseabsorbecalordesdemedioyporloquebajalatemperaturayelvasodeacerosesientefrío.

Eselcasodelassustanciasqueseempleanparaprepararmezclasfrigoríficas(KCl,NH Cl,NH NO ,etc)



A(g)+B(g)C(g), ΔH°=‐40kJ/molyΔS°=‐40J/molKa25°C.Suponiendoquelasvariacionesdeentalpíaentropíanosemodifiquenconlatemperatura:a)Setratadeunareacciónespontáneasiempre.b)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1K.c)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea100K.d)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1000K.


Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.

UnareacciónesespontáneasiΔG°<0ynoespontáneasiΔG°>0.

LarelaciónentreΔS°yΔH°vinedadaporlaecuación:


ΔG°=‐40000Jmol

‒298,15K‐40Jmol K

=‐28074J·mol

Setratadeunareacciónespontánea298,15K.

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=‐40000J·mol‐40J·mol ·K

=1000K

SiT>1000K,secumpleque:

|ΔH°|<|TΔS°|ΔG>0reacciónnoespontánea


5.191.Lareacción:

4Ag(s)+ (g)2 (s) esexotérmica.¿Cuáleslaafirmacióncorrecta?a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Esespontáneasoloatemperaturasbajas.c)Esespontáneasoloatemperaturasaltas.d)Esnoespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.L.LaRioja2010)



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.


Esteprocesosecaracterizaportener:

ΔH°<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

SiΔS°<0(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:

|ΔH°|>|TΔS°|ΔG°<0reacciónespontánea


(CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009).

5.192.¿Quéafirmaciónessiemprecorrectaparaunareacciónexotérmica?:a)Lavariacióndeentalpíaesnegativa.b)Lavariacióndeentropíaesnegativa.c)Lareacciónabosrbecalordelentorno.d)Lareacciónesespontánea.

(O.Q.L.LaRioja2010)

EnunprocesoexotérmicosedesprendecaloralentornoyΔH<0.


5.193. La siguiente reacción forma parte del mecanismo de formación de la nieblafotoquímica:

(g)+ (g)2NO(g)Teniendoencuentalossiguientesdatos:

Enlace N–N N=N N≡N O–O O=O N=OE(kJ ) 193 418 941 142 498 629Sustancia (g) (g) NO(g) S°(J · ) 191,5 205,0 210,6

a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)5978Kc)7328kJd)Ningunadelasrespuestasanteriores.

(O.Q.L.LaRioja2010)



En la reacciónpropuestase forman2molesdeenlacesN=O,mientrasquese rompen1moldeenlacesO=Oy1moldeenlacesN≡N.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelNOes:

ΔH°=[2·E ]–[E ≡ +E ]=[2 ‐629kJ ]–[ ‐941kJ + ‐498kJ ]=181kJ



oreactivos

Sustituyendo:


ΔS°= 2SNOo SN2

o +SO2o =

= 2molNO210,6JK·mol

1molN191,5JK·mol

+1molO205,0JK·mol

=24,7JK

Se trata de una reacción en la que ΔH° > 0 y ΔS° > 0. En este tipo de reacciones, laespontaneidadde lamismadependedelvalorde la temperaturaa laque tenga lugar lareacción.



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.

EnelequilibriosecumplequeΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=181kJ

24,7J·K10 J1kJ

=7328K

ParaT>7328K,secumplequeΔG°<0ylareacciónesespontánea.


5.194.¿Cuáleselvalorde °(enkJ)paraestareacción?

2CuO(s) (s)+½ (g)a)141,5b)14,6c)‐14,6d)‐141,5

(ΔfH°/kJ· :CuO=‐156,1; =‐170,7)(O.Q.L.LaRioja2010)


ΔrH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔrH°=1molCu O‐170,7kJmolCu O

‒2molCuO‐156,1kJmolCuO

=141,5kJ



5.195.Unprocesoserásiempreespontáneosies:a)Exotérmicoycondisminucióndeentropía.b)Endotérmicoyconaumentodeentropía.c)Todaslaspropuestassonfalsas.d)Exotérmicoyconaumentodeentropía.

(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.CastillayLeón2011)

La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:


ΔG=ΔH–TΔS

a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0yΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

d)Verdadero. Una reacciónque se caracteriza por tenerΔH<0 (exotérmica) yΔS>0(aumentaeldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.


5.196.Silavariacióndeentalpíadeformacióndelagualíquidaes‐285,84kJ.ElvalordeΔH°paralareacción2 (l)2 (g)+ (g)será:a)‐285,84kJb)+285,84kJc)+571,68kJd)‐571,68kJ


Teniendoencuentaque siuna reacciónes exotérmicaenun sentidoes endotérmicaensentidocontrario:

2molH O285,84kJ1molH O

=571,68kJ


5.197.Siunprocesotranscurreenvariasetapas,lavariacióndeentalpíadelprocesoglobal:a)Eselproductodelasentalpíasdelasetapasindividuales.b)Eslasumadelaentalpíadelaetapainicialyfinal.c)Eslasumadelasentalpíasdelasetapasindividuales.d)Esladiferenciaentrelaentalpíadelaetapainicialyfinal.


DeacuerdoconlaleydeHess:

“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunasolaetapaoenvariasetapassucesivas”.

Dichoenotraspalabras,lavariaciónentalpíadelprocesoeslasumadelasvariacionesdeentalpíadetodaslasetapasquelointegran.


5.198. Para la reacción de descomposición del clorato de potasio en cloruro de potasio yoxígenosesabequeΔH°=‐89,2kJa25°Cy1atm.¿CuáleselvalordeΔU°enkJ?a)‐82b)‐97c)+97d)‐89,5(Dato.R=8,314J/mol·K)


LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadelKClO3es:


2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)

LarelaciónentreΔH°yΔU°vienedadaporlaexpresión:

ΔU°=ΔH°−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

ΔU°=‐89,2kJ– 3–08,314·10 3kJ

mol·K298K=‐97kJ


5.199.¿ParacuáldelassiguientesreaccionesΔH=ΔU?(Urepresentalaenergíainterna)a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HBr(g)c)C(s)+2 (g)2 (g)+ (g)d) (g) (g)+ (g)


LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:

ΔU=ΔH−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

AmbosvaloresseránigualescuandoΔn=0.

a)Falso.Δn=(2−3)=‐1

b)Verdadero.Δn=(2−2)=0

c)Falso.Δn=(3−2)=1

d)Falso.Δn=(2−1)=1


5.200.Laentalpíaestándardeformacióndelaurea, (s),es332,2kJ· .¿Aquéreacciónquímicahacereferenciaestedato?a)CO(g)+ (g)+2 (g) (s)b)C(s)+O(g)+2N(g)+4H(g) (s)c)C(s)+O(g)+ (g)+2 (g) (s)d)C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)e)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.N.Valencia2011)

Laentalpíadeformacióndeunasustanciasedefinecomo:

“elcalor intercambiado,medidoenapresiónconstante,en laformacióndeunmoldesustancia a partir de los elementos que la integran en su forma más estable encondicionesestándar”

Lareacciónquecumpleesacondiciónes:

C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)



5.201.¿Cuáldelassiguientesreaccionesessiempreespontáneaacualquiertemperatura?a) (s)2 (g)+4 (g)+ (g) °=‐225,5kJ· b)4Fe(s)+3 (g)2 (s) °=‐1648,4kJ· c) (g)+3 (g)2 (l) °=+230,0kJ· d)2 (g)+ (g)2 (l) °=‐571,6kJ· e)Ningunadelasanteriores.


LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°yconéldeterminarlaespontaneidaddelareacciónes:


Paraquesuvalorseasiemprenegativo(reacciónespontánea)esprecisoquesecumplaque:

ΔH°<0(procesoexotérmico)

ΔS°>0(aumenteeldesorden)

La única reacción que cumple esa condición es la del apartadoa ya que corresponde aprocesosexotérmicosyenelqueaumentadesorden(molesdegasenproductosyningunoenreactivos).


5.202. Un gas ideal absorbe una cantidad de calor de 1000 cal y, simultáneamente seexpanderealizandountrabajode3kJ.¿Cuáleslavariacióndeenergíainterna?a)+4000Jb)‐2000Jc)+7180Jd)‐1180Je)Ningunadelasanteriores.(Dato.1cal=4,18J).


Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔU=Q+W

Sielsistemamodificasuenergíainternaesqueentraosaleenergíadeélenformadecalorotrabajo.

CuandoelsistemaganaenergíaΔU>0

CuandoelsistemapierdeenergíaΔU<0

Qrepresentaelcalorintercambiadoporelsistemaconelentorno.

SielcaloresabsorbidoporelsistemaQ>0

SielcaloresdesprendidoporelsistemaQ<0

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.

SieltrabajoesrealizadoporelsistemaW<0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueabandonaelsistema.


Si el trabajo es realizado contra el sistema W > 0, ya que corresponde a unaenergíaqueentraelsistema.

Sustituyendolosvaloresdados:

ΔU=1000cal4,18J1cal

+ ‐3000J =1180J


(CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008).

5.203.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Unprocesoendotérmicoyespontáneotiene <0yΔrS<0b)EnelprocesoA(l)A(g),laentropíadisminuye.c)Encualquiersistema,losprocesossonespontáneoscuando >0.d)Unprocesoendotérmicoynoespontáneopuede llegaraserespontáneoaumentando latemperatura.e)Ningunadelasanteriores.


La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de Δ G que a su vezdependedelosvaloresdeΔ HyΔ Sdeacuerdoconlaexpresión:

Δ G=Δ H−TΔ S

a)Falso.SielprocesoesespontáneosecumplequeΔrG<0,ysiesendotérmicoΔ H>0,locualimplicaquesiΔrS>0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔ G<0.

b)Falso.Siellíquidoseconvierteenvaporserompenlosenlacesquemantienenunidosalosátomosyaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.

c)Falso.LaespontaneidaddeunareacciónimplicaqueelvalordeΔ G<0.

d)Verdadero.UnprocesoquesecaracterizaportenerΔ H<0(endotérmica)yΔ G>0(no espontánea) solo se vuelve espontáneo temperaturas temperaturas elevadas siaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.


5.204. Para la reacción exotérmica 2NO (g) + (g) 2 (g) que tiene lugar apresiónytemperaturasconstantes,¿quéexpresióndelassiguientesescorrecta?a) >0b) < c) = d) > e)Ningunadelasanteriores.


Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ U=Q+W

Altratrasedeunprocesoapresiónconstante,Q=Δ H:

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema,W=‐pΔV

Δ U=Δ H−pΔV


Como el volumen que ocupan los productos es menor que el que ocupan los reactivosW>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistema.

Enestecasosecumpleque:

<


5.205.Sabiendoque lasenergíasmediasde losenlacesC−H,C−C,C=CyH−H,son414,347,623y435kJ· ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:

1,3‐butadieno+2 butano será(kJ· )a)‐594b)‐297c)‐234d)+594


Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:

CH =CH−CH=CH (g)+2H (g)CH −CH −CH −CH (g)



En la reacción propuesta se forman 4moles de enlaces C−H y 2moles de enlaces C−C,mientrasqueserompen2molesdeenlacesC=Cy2molesdeenlacesH−H.


ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +2E ]

ΔH°=[4 ‐414kJ +2 ‐347kJ ]–[2 ‐623kJ +2 ‐435kJ ]=‐234kJ


5.206.¿Cuáldeestosprocesosesexotérmico?a)Condensaciónb)Fusiónc)Sublimaciónd)Vaporización

(O.Q.L.LaRioja2011)

Setratadecuatrocambiosdeestado.Tresdeellossonendotérmicos(ΔH>0)yaqueseabsorbecalorpararomperenlaces intermoleculares: fusión,sublimaciónyvaporización.Elcuarto,condensación,esexotérmico(ΔH<0)yaquesedesprendecaloralformarseenlacesintermoleculares.



5.207.Determineelcambiodeentalpíapara lareacciónde5,00gdeFe2O3conaluminiometálicodeacuerdoconlaecuación:

(s)+2Al(s) (s)+2Fe(l)a)‐25,8kJb)‐26,2kJc)‐54,2kJd)‐77,9kJDatos. °(kJ· ): (s)=‐825,5; (s)=‐1675,7;Fe(l)=12,4

Masas(g· ):Fe=55,8;O=16;Al=27(O.Q.L.LaRioja2011)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 1molAl O‐1675,7kJmolAl O

+2molFe12,4kJmolFe

1molFe O‐825,5kJmolFe O

=‐825,4kJ

Lavariacióndeentalpíacorrespondientea5,00gdeFe O es:

5,00gFe O1molFe O159,6gFe O

‐825,4kJmolFe O

=‐25,8kJ


5.208.¿CuáldelassiguientesreaccionestieneelmayorvalordeΔS°positivaencondicionesestándar?a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (s) (g)+CaO(s)c) (g) (aq)d) (l) (s)

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)





oreactivos

a)Descenso.LaentropíadelH esmenorqueelresto.

b)Aumento.Elsistemasedesordenaalformarseungas.

c‐d) Descenso. Se trata de cambios de estados en los que se forman enlacesintermolecularesyelsistemaseordena.



5.209. ¿Cuáles son los signosde ΔH y ΔSparauna reacción espontánea solamenteabajastemperaturas?a)ΔHesnegativa,ΔSesnegativab)ΔHespositiva,ΔSesnegativac)ΔHespositiva,ΔSespositivad)ΔHesnegativa,ΔSespositiva

(O.Q.L.LaRioja2011)



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.

Unprocesoqueesespontáneosoloabajastemperaturassecaracterizaportener:

|ΔH|>|TΔS|ΔH<0(exotermico)

ΔS<0(disminuyeeldesorden)ΔG<0(espontaneo)


5.210.Encondicionesestándarparalareacción:

2PbO(s)+2 (g)2PbS(s)+3 (g) ΔH°=830,8kJΔS°=168J· puedeafirmarseque:a)Noesespontáneaenlascitadascondiciones.b)Esexotérmica.c)Suecuacióndevelocidadesv= [PbO].d)Esunareacciónmuylenta.

(O.Q.L.Murcia2011)




Encondicionesestándar:

ΔG°=830,8kJ 25+273 K168JK

1kJ10 J

=780,7kJ>0


5.211.Dadaunareacciónquímicaquecomienzaespontáneamentealsubirlatemperaturaa83°Cpuededecirseque:a)Esendotérmica.b)Laenergíadeactivaciónvaríaconlatemperatura.c)A25°CelvalordeΔGespositivo.c)A48°Clareacciónesrapidísima.

(O.Q.L.Murcia2011)

a)Falso.Nosepuededeterminar.

b)Falso.Laenergíadeactivaciónesunparamétrocinéticodelareacciónquenodependedelatemperatura.


c)Verdadero. Si a partir de una temperatura de 83°C un proceso se hace espontáneo(ΔG°<0)quieredecirquealatemperaturade25°Celprocesoesnoespontáneo(ΔG°>0)

d)Falso.Nosepuededeterminarsindatoscinéticos.


5.212.Enmuchasgasolinerasseencuentranrecipientesconcafé“autocalentable”.Elsistemafunciona porque el recipiente tiene un compartimento estanco en el que se produce unareacciónquímica.Sepuedededucirqueestareacciónquímica:a)Hadeserendotérmica.b)DebetenerunaΔG<0.c)Debesermuylenta.d)mejoralascualidadesorganolépticasdelcafé.

(O.Q.L.Murcia2011)

Si se trata de un proceso en el que al mezclarse una sustancia, generalmente CaCl oMgSO se con agua se produce una reacción exotérmica de forma espontánea (ΔG < 0)desprendiéndosecaloryaumentandolatemperaturadelconjunto.


5.213.Para la reacciónA+BC +D, la energíadeactivación es40 kJ/mol.Para lareacción inversa la energía de activación es 60 kJ/mol. Se puede afirmar que la reacciónescrita:a)Esendotérmica.b)Esexotérmica.c)Tieneunaentalpíadereacciónde100kJ/mol.d)Esunareacciónmuylenta.

(O.Q.L.Murcia2011)

Comosededucedeldiagramaentálpicodelareaccióndada,lavariacióndeentalpíadedelareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH=E –E =40kJ/mol–60kJ/mol=‐20kJ/mol

ComoΔH<0setratadeunareacciónexotérmica.



5.214.Enunareacciónentregasesexistiráunaumentodeentropíasi:a)Elnúmerodemolesdelosproductosesmayorqueeldelosreactivos.b)Elnúmerodemolesdelosproductosesmenorqueeldelosreactivos.c)Elnúmerodemolesdelosproductosesigualqueeldelosreactivos.d)Enlareacciónsolamenteseproducencompuestossólidos.






oreactivos

Paraqueenunareacciónfasegaseosaexistaaumentodeentropíadebecumplirseque:

ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos


5.215.Respondacuáldelassiguientespropuestaeslaverdadera:a)Elincrementodeentalpíadependedelnúmerodeetapasenqueseverificalareacción.b)Lavariacióndeentalpíaesigualalincrementodetemperatura.c)Enunprocesoespontáneolavariacióndeenergíalibreespositiva.d)Enlosprocesosexotérmicoslavariacióndeentalpíaesnegativa.


a)Falso.DeacuerdoconlaleydeHess,

“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunsolaetapaotranscurreenvariasetapasdiferentes”

b)Falso.Lavariacióndeentalpíaesigualalcalorintercambiadoenunprocesomedidoapresiónconstante.

c)Falso.UnprocesoespontáneosecaracterizaporqueΔ G<0.

d)Verdadero.UnprocesoexotérmicosecaracterizaporqueΔ H<0.


5.216.¿Quéreaccióntienelugarconmayoraumentodeentropía?a) (g)+ (g) (l)b) (l)+ (g)2BrF(g)c) (aq)+Zn(s)Cu(s)+ (aq)d)4 (g)+7 (g)4 (g)+6 (g)






oreactivos

a)Falso.En laecuación correspondientea la formacióndelH O (l), al finalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:


ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos

b)Verdadero. La ecuación correspondiente a la formación de BrF (g), al final haymásmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos

c) Falso. En la ecuación correspondiente a la reducción de Cu (aq), los estados deagregaciónalprincipioyalfinalsonlosmismos,portantosecumpleque:

ΔS°≈0Σ νi·Sioproductos≈Σ νi·Si

oreactivos

d) Falso. En la ecuación correspondiente a la oxidación del NH (g) al final haymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos


5.217. El carbón reacciona con el vapor de agua para producirmonóxido de carbono ehidrógeno. Las entalpías normales de formacióndelmonóxido de carbono ydel vapor deaguason,respectivamente, ‐110,52y ‐241,82kJ.Lasentropíasnormalesdelhidrógenogas,monóxido de carbono gas, carbono sólido y vapor de agua son, respectivamente, 130,68;197,67;5,74y188,82J/mol·K.Conestosdatos:a)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.b)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.c)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.d)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.


Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndadaes:

C(s)+H O(g)CO(g)+H (g)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=1molCO‐110,52kJ1molCO

1molH O‐241,82kJ1molH O

=131,30kJ



oreactivos

Sustituyendo:

ΔS°= 1molH2130,68JK·molH2

+1molCO197,67JK·molCO

1molH2O188,82JK·molH2O

+1molC5,74JK·molC

=133,79JK

LaexpresiónquerelacionaΔG°conΔH°yΔS°es:




Encondicionesestándar:

ΔG°=131,30kJ 25+273 K133,79J

K1kJ10 J

=91,43kJ>0


5.218.¿Cuálserálavariacióndeentalpíalibrealcomprimir2,5molesdegasidealdesdelapresiónde1atma1,5atmyalatemperaturade25°C?a)1,51kJb)0,21kJc)2,51kJd)1,58kJ

(R=8,314·10 kJ· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)

Laentalpíalibreserefierealtrabajoútil,queenelcasodeexpansiónisotérmicadeungasidealpuedecalcularsepormediodelaexpresión:

W=‐nRTlnV2V1

Comop V =p V ,tambiénsepuedeescribir:

W=‐nRTlnp1p2

Sustituyendo:

W=‐2,5mol·8,314·10kJ

mol·Kln

1atm1,5atm

=2,51kJ


5.219.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJSeñalecuálesdelassiguientesafirmacionessoncorrectas:a)Alformarse18gdeaguaencondicionesestándarsedesprenden483,6kJ.b)Dado que ΔH° < 0, la formación del agua es, casi con completa seguridad, un procesoespontáneo.c)Lareaccióndeformacióndelaguaserámuyrápida.d)Elcaloravolumenconstanteeselmismoqueapresiónconstante.e)Lareacciónnecesitacalorparaquetranscurra.f)Eldatonuméricoeselcalordeformacióndelagua.


a)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

18gH O1molH O18gH O

‐483,6kJ2molH O

=‐241,8kJ


b)Verdadero.ParadeterminarsiunprocesoesespontáneoesprecisoconocerelvalordeΔG°. Si este valor es < 0 entonces se trata de un proceso espontáneo. La expresión quepermitecalcularΔG°es:


En este caso se cumple que ΔH° < 0 y además, ΔS° < 0, ya que todas las especies songaseosasyexistenmásmolesenreactivosqueenproductos.

c)Falso.Nosepuedeconocerlarapidezdelareacciónsindisponerdedatoscinéticos.

d)Falso.Elcaloravolumenconstanteeslavariacióndeenergíainterna,ΔE°,yelcalorapresiónconstanteeslavariacióndeentalpía,ΔH°.Larelaciónentreambosvienedadaporlaexpresión:

ΔE°=ΔH°−ΔnRT

dondeΔnRTrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.

Comoenestecaso,elvolumenqueocupanlosproductosesmenorqueelqueocupanlosreactivos,Δn<0,entoncessecumpleque,W>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistemayΔE°≠ΔH°.

e)Falso.Setratadeunprocesoexotérmico,ΔH°<0,enelquesedesprendecalor.

f) Falso. El calorde formación sedefine comoel calor intercambiado,medido apresiónconstante,enlaformacióndeunmoldesustanciaapartirdeloselementosquelaintegranensuformamásestableencondicionesestándar.

Enlareaccióndadasecumplentodaslascondiciones,exceptoqueseforman2molesdesustancia.



6.CINÉTICAQUÍMICA

6.1.ParalareacciónenfasegaseosaA+BX,laecuacióndevelocidades:v=k[A]2[B]

¿Cuálseráelfactordeaumentodevelocidadsielvolumensereducecuatroveces?a)16b)256c)2√2d)Ningunodeellos.

(O.Q.L.Murcia1996)

Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:

r=k[A]2 B =knA 2

V2nBV

Sielvolumensereducecuatroveces,laecuacióndevelocidades:

r'=k[A]2 B =knA 2

V/4 2 nBV/4

=64knA 2

V2nBV

Larelaciónentreambasvelocidadeses:

r'r=64k

nA 2

V2nBV

knA 2

V2nBV

=64

Elfactordeaumentodevelocidadnocoincideconningunodelospropuestos.


6.2.Lasunidadesdelaconstantedevelocidaddeunareaccióndesegundoorden:a)L· · b)mol· · c) · · d)

(O.Q.L.Murcia1996)

Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A]2

Laconstantedevelocidades:

k=r

[A]2ylasunidadesson

mol·L ·smol·L 2 = ·L·


Proble

6.3.¿aumea)Imb)Auc)Had)Dis

Eldia

a) Fpor idela

b) Fapartíaumetemp

c) Fmismexoté

d)dismdela

Lare

6.4. ¿oportauno

Laecreact

Siselínea

Lare

emasyCuestio

Cuáldelassentalavelocimpidequeocuumentalaenacequelavarsminuyelae

agramaener

also. El caigual las ensreacciones

also. La eneículas reenta alperatura.

Falso. El cmo efecto sérmicasque

Verdaderominuye la enreacción.

espuestacor

¿Cuálde lastunas,serepodelosreact

a)

cuacióndevtivoAes:

r=k[A]

representaarectacuya

espuestacor

onesdelasOlim

siguientesafiidaddeunaurralareaccergíacinéticriacióndelanergíadeac

rgéticocorr

talizador dnergías de asdirectaein

ergía cinétieaccionantes

aument

catalizadorsobre las reeendotérmic

o. El canergía de a

rrectaeslad

siguientesgpresentelavetivos,frentea

velocidadco

lavelocidapendientee

rrectaeslaa

mpiadasdeQu

firmacionesedeterminadacióninversa.cadelaspartentalpíadectivacióndel

respondiente

disminuyeactivaciónnversa.

ca de lass solotar la

tiene eleaccionescas.

atalizadoractivación

d.

gráficas seoelocidadinicalaconcentr

b)

orrespondie

d,r,frenteeslaconstan

a.

uímica.Volume

eslaquemejareacción?

tículasdelaslareacciónslareacción.

eaunareac

obtendrá cuacialdeunareracióninicial

)

enteaunar

alaconcenntedeveloci

EEEE

ReactivosReactivosReactivosReactivos

en2.(S.Menar

jorexplicala

ssustanciasrseamásnega

ccióncataliz

ando,una veeacciónquímldeéste?

c)

reacciónde

tracióndelidadk.

CoordenadaCoordenadaCoordenadaCoordenada

EEAA (no (no EEAA (no (no

rgues&F.Latre

aaccióndeu

reaccionanteativa.

adaes:

ez realizadamicadeprim

)

primerord

reactivo,[A

a de reaccia de reaccióónna de reaccia de reaccióónn

catalizada)catalizada)catalizada)catalizada)

EEAA (catalizador(catalizadorEEAA (catalizador(catalizador

e)

uncatalizado

es.

(O.Q.L.Murcia

as las experieerorden,res

d)(O.Q.L.Murcia

denrespecto

A],seobtien

r)r)r)r)

ProdProdProdProd

108

orque

a1997)

enciasspecto

a1997)

oaun

euna

ductosuctosductosuctos


6.5.En lareacciónentre lassustanciasXeYseapreciaquealgunosde loschoquesentre laspartículasdeXylasdeYnodanlugaraproductos.¿Cuáleslaafirmaciónmásadecuadaparaexplicarlo?a)Elsistemayahaalcanzadoelequilibrio.b)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaesmuybaja.c)LaspartículasdeXeYnocolisionanconladebidaorientación.d)El“complejoactivado”esmuyinestable.

(O.Q.L.Murcia1998)

Deacuerdoconlateoríadelascolisiones,paraquelaspartículasquecolisionandenlugaraunproducto,esnecesarioque lohaganconsuficienteenergíacinéticay laorientaciónadecuada.


6.6.Laecuacióndevelocidadparalareacción:

aA+bBProductosvienedadaporlaexpresiónv=k[A][B]2.Portanto,sepuedeafirmarque:a)a=1yb=2.b)Lareacciónesdeorden2.c)Lavelocidadde lareacción sehacecuatrovecesmayoralduplicar laconcentracióndeB,manteniendoconstanteladeA.d)Laconstantedevelocidad(k)esindependientedelasconcentracionesdelosreactivosydelatemperatura.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadparaestareacciónsonmol·L−1·s−1.

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.LaRioja2011)

a)Falso.Loscoeficientesestequiométricosnotienenporquécoincidirconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.Solocoincidenenlasetapaselementales.

v=k[A]a[B]b

donde a y b son los órdenes parciales respecto a los reactivos A y B, y sus valoresnuméricosenestecasoson,a=1yb=2.

b)Falso.Elordentotaldelareacciónes(2+1)=3.

c)Verdadero.SiduplicalaconcentracióndeBlavelocidaddelareacciónes:

v'=k A [2B]2 4k A [B]2

Relacionandoambasvelocidades:

v'v=4k A [B]2

4 A [B]2=4

d) Falso. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius, la constante de velocidad dependeexclusivamentedelvalordelatemperatura.

k k exp ‐ERT

yquiendependedelasconcentracionesdelosreactivoseslavelocidaddelareacción.

e)Falso.Lasunidadesdelaconstantedevelocidadson:


k=v

A [Bylasunidadesson

mol·L ·smol·L 3 =mol

2·L ·s


6.7.Enunareacciónquímica,lapresenciadeuncatalizadoralteraomodificala:a)Entalpíadelareacción.b)Energíadeactivación.c)Concentracióninicialdelosreactivos.d)Entropíadelproceso.

(O.Q.L.Murcia1998)

Como se observa en la gráfica, el catalizador disminuye la energía de activación de lareacción.


6.8.Lasumade losexponentesalosqueseelevantodaslasconcentracionesdelassustanciasqueparticipanenlaecuacióndevelocidaddeunareacciónquímicasedenomina:a)Velocidaddelareacción.b)Mecanismodelareacción.c)Ordendelareacción.d)Secuenciadereacción.

(O.Q.L.Murcia1999)

Enunareacciónquetranscurreenunaetapaelemental,comoporejemplo:

aA+bBProductos

loscoeficientesestequiométricoscoincidenconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.


r=k[A]a[B]b

dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).


EE

Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn

EE


EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)

EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos

ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


6.9.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Laconstantedevelocidaddeunareaccióndeprimerordensepuedeexpresarenmol·dm−3·s−1.b)Lavelocidaddeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendecualquierreacciónessiempreunnúmeroenteroymayorquecero.d)Ningunadelasanterioresescierta.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeprimerordenes:

r=k[A]


k=rAylasunidadesson

mol·L ·smol·L

=

b) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

c) Falso. Desde el punto experimental el orden de una reacción puede tener cualquiervalor.


6.10.Unadisoluciónacuosadeiodoreaccionaconunadisoluciónacuosadepropanona,puestaenexcesoyenpresenciadelasuficienteconcentracióndeunácido,deacuerdoalaecuación:

−CO− (aq)+ (aq) −CO− (aq)+HI(aq)

Lagráficadelafigurarepresentalaconcentracióndeiodoquepermaneceenladisolución,sinreaccionar,a lo largodel tiempo.Segúnella,yen lascondicionesde laexperiencia,sepuededecirquelavelocidaddelareacciónes:a)Directamenteproporcionala[I2].b)Inversamenteproporcionala[I2].c)Directamenteproporcionala[I2][CH3‐CO‐CH3].d)Independientede[I2].

(O.Q.L.Murcia1999)

Comoseobservaenlafigura,[I ]:

I2 =[I2]0–kt

Lavelocidaddelareacciónsedefinecomo:

r=‐d I2dt

=‐d [I2]0–kt

dt=‐k


tiempo

[I2]


6.11.Cuando las sustanciasPyQ reaccionanpara formardeterminadosproductos,elordenglobaldelareacciónes3.¿Cuáldelassiguientesecuacionesdevelocidad,correspondientesalareacciónindicada,noseráposible?a)v=k[P]2[Q]b)v=k[P]0[Q]3c)v=k[P][Q]3d)v=k[P][Q]2[H+]0


Elordentotaldelareacciónesparacadaunodeloscasos:

a)orden=2+1=3

b)orden=0+3=3

c)orden=1+3=4

d)orden=1+2=3



2NO(g)+ (g)2NOCl(g)laecuacióndevelocidadvienedadaporlaexpresión: v=k[NO]2[ ].SilasconcentracionesdeNOy aliniciodelareacciónsonambasde0,01mol· ,¿cuálserálavelocidaddelareaccióncuandolaconcentracióndeNOhayadisminuidohasta0,005mol· ?a)k(0,005)(0,0025)b)k(0,005)(0,005)c)k(0,005)2(0,0025)d)k(0,005)(0,0075)e)k(0,005)2(0,0075)

(O.Q.N.Murcia2000)

RelacionandoNOconCl :

0,005molNOdm3

1molCl2molNO

=0,0025molCl

dm3

Elvalorde[Cl ]cuando[NO]0,005mol·dm es:

Cl0,01molCl

dm3 0,0025molCl

dm3 =0,0075molCl

dm3

Sustituyendoenlaecuacióndevelocidad:

v=k 0,005 0,0075


6.13.Cuandoseañadeaunsistemaquímicoenequilibriouncatalizadorpositivo:a)Disminuyeelcalordereacción,ΔH.b)SehacemásnegativoelvalordeΔGy,portanto,lareacciónesmásespontánea.c)Aumentaúnicamentelavelocidaddelareaccióndirecta.d)Aumentanporiguallasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversa.

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2011)


La adición de un catalizador no tieneningún efecto sobre la entalpía o laenergíalibredeGibbsdeunareacción.El catalizador actúa sobre la energíadeactivacióndelareacción.Talcomose observa en la figura, el catalizadordisminuye por igual las energías deactivación de las reacciones directa einversa.

Al disminuir la energía de activaciónlas reacciones transcurren en menostiempo por lo que aumenta lavelocidaddeambasreacciones.


6.14.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a) Aumenta la velocidad de la reacción si ésta es endotérmica, pero disminuye si esexotérmica.b)Aumentalavelocidaddelareacción,tantosilareacciónesexotérmicacomoendotérmica.c)Disminuye la concentración de los reactivos y, a consecuencia de ello, la constante develocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelaspartículasy,conella,laenergíadeactivación.e)Disminuyelaenergíadeactivación.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)

LavelocidaddeunareacciónAB,vienedadaporlaexpresión:

r=k[A]n

LarelaciónentrelaconstantedevelocidadkylatemperaturavienedadaporlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

a)Falso.Deacuerdocon laecuacióndeArrhenius, laconstantedevelocidad,k,aumentacon al aumentar la temperatura, indistintamente, que la reacción sea endotérmica oexotérmica.

b)Verdadero.Segúnsehavistoenlaopciónanterior.

c) Falso. No existe relación entre el aumento de temperatura y la disminución de laconcentracióndelosreactivos.

d‐e) Falso. Aunque al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de laspartículas, tanto la energía de activación, E , como el factor preexponencial o defrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacción.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


6.15.Lavelocidaddeunareacciónquímicasedebeexpresaren:a)s· b) · c)mol·L−1· d) ·L· e)Lasunidadesdependendelordentotaldelareacción.f)Lasunidadesdependendelaenergíadeactivación.

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2007)

Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=‐d[A]dt

ylasunidadessonmol·L

s=mol· ·


6.16.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareaccióndeformacióndeagua,apartirdehidrógenoyoxígeno,vienedadaporlaexpresión:

v=k[ ]2[ ]Lasunidadesdekdebenser:a) · · b) · ·sc) · · d)mol· ·

(O.Q.L.Murcia2000)

Despejandoelvalordelaconstantedelaecuacióndevelocidad:

k=r

[H2 O2ylasunidadesson

mol·dm ·smol·dm 3 =mol

2· ·


6.17.EnunareacciónA+BC,conunaecuacióndevelocidad:v=k[A]½[B]

indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsa:a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidadnosemodifica.c)Elordendereacciónes1,5.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.

(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2003)(O.Q.L.Asturias2005)

a)Verdadero.Laecuacióndevelocidades:

v=k[A]½[B]

Laecuacióndevelocidadsi[B]=[B]/2y[A]semantieneconstantees:

v'=k[A]½[B]2


v'v=k[A]½

[B]2

k[A]½[B]=12


AlreducirlaconcentracióndeBalamitad,lavelocidadsereducealamitad.

b)Falso.Laecuacióndevelocidades:

v=k[A]½[B]

Laecuacióndevelocidadsi[A]=[2A]y[B]=[2B]es:

v'=k[2A]½[2B]


v'v=k[2A]½[2B]

k[A]½[B]=2√2

AlduplicarlasconcentracionesdeAyB,lavelocidadnosemantieneconstante.

c)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(0,5+1)=1,5.

d)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k A]a[B]bsuordendereacciónrespectoalreactivoAesa.Enestecasosetienequea=0,5.


6.18.Elmecanismopropuestoapara ladescomposicióndelozonomedianteelóxidonítricoes:

1)NO+ +

2) + 2 +O

3) +ONO+ Sepuedeafirmarque:a)Laecuacióndevelocidadseráv=k[NO][ ].c)Elmecanismoesimposible.d)ElNOactúacomocatalizador.e)Laetapadeterminantedelavelocidadesla3.

(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2005)

a)Falso.Sindatoscinéticosnosepuededeterminarcuáleslaecuacióndevelocidad.

b)Falso.Elmecanismopropuestoescorrecto.

c) Verdadero. Sumando las ecuaciones dadas se obtiene la ecuación químicacorrespondientealareacciónglobales:

2O 3O

Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto,sinodeuncatalizador.

d)Falso.Sinconocerlasconstantesdevelocidadnosepuededeterminarcuáleslaetapadeterminante.



6.19.Señalelaproposicióncorrecta:a)A25°Cy1atm laenergíacinéticamediade lasmoléculasdeH2esmayorque lade lasmoléculasde .b)Laenergíadeactivacióndeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendereacciónnopuedesercero.d) Un catalizador modifica el estado de equilibrio de una reacción aumentando elrendimientodelosproductos.e) Conociendo la constante de velocidad de una reacción a dos temperaturas, se puedecalcularlaentalpíadedichareacción.e)Lasumadelosexponentesalosqueseelevantodaslasconcentracionesdelassustanciasqueparticipanen laecuacióndevelocidaddeunareacción sedenominamecanismode lareacción.

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Valencia2011)

a) Falso. De acuerdo con la teoría cinético‐molecular deBoltzmann, como ambos gasesestánalamismatemperaturatienenlamismaenergíacinéticamedia:

Ek=32kTsiendoklaconstantedeBoltzmann

b)Verdadero.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:

k=k exp ‐ERT

laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencialodefrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.

Si se representa gráficamente ln k frente a 1/T se obtiene una recta cuya pendiente es‐E /Rycuyaordenadaenelorigeneslnk .

c)Falso.Sea,porejemplo,lareacción:

A+B+CProductos

cuyaecuacióndevelocidades:

r=k A]a B b C]c

enlaqueelordendeunareacciónesigualalasuma(a+b+c)quesípuedeser0.

Enunareacciónmássimple:

AProductos


laecuacióndevelocidades:

r=k A a

silareacciónesdeordencero(a=0),secumpleque:

r=k

Enestecasolavelocidaddelareacciónpermanececonstantealolargodetodalareacción.

d)Falso.Uncatalizadornoactúasobreelestadodeequilibriodeunareacción,sumisiónesdisminuir laenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectae inversahaciendoqueseconsiga el equilibrio en menos tiempo, por tanto, no aumenta el rendimiento de losproductos.

e)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,conociendolasconstantesdevelocidadde una reacción a dos temperaturas, se puede obtener su energía de activación, no suentalpía.

lnk2k1

EAR

1T1

1T2

f) Falso. Elmecanismo de una reacción es el conjunto de reacciones que hacen que losreactivossetransformenenproductos.


(EnValencia2011sereemplazalaopciónaporlaf).

6.20. En una reacción química, en la que k es la constante cinética y K la constantetermodinámica,alaumentarlatemperatura,siempretienequeocurrirque:a)AumentankyK.b)DisminuyenkyK.c)EnalgunasreaccionesKaumentayenotrasdisminuye,peroksiempreaumenta.d)Enalgunasreaccioneskaumentayenotrasdisminuye,peroKsiempreaumenta.e)Laenergíadeactivaciónaumenta.

(O.Q.N.Barcelona2001)

a‐b‐d) Falso. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.

c) Verdadero. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.

e)Falso.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:

k=k exp ‐ERT

laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencialodefrecuencia,E ,sonconstantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.

Si se representa gráficamente ln k frente a 1/T se obtiene una recta cuya pendiente es‐E /RycuyaordenadaenelorigeneslnE .




4HBr(g)+ (g)2 (g)+2 (g)a)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadnodependendelaecuacióndevelocidad.b)Elorden totalde reacciónpuedepronosticarseapartirde laecuaciónestequiométricaanterior.c)LavelocidaddeformacióndeaguaeslamitaddelavelocidaddedesaparicióndeHBr.d)LavelocidaddeformacióndeaguaesigualalavelocidaddedesaparicióndeHBr.e)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .f)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .g)Lavelocidaddereacciónesmuyelevadayaquesetratadeunareacciónenfasegaseosa.

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.N.Sevilla2010)

a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaestareacciónes:

r=k[HBr]a[O2]b

Laconstantedevelocidad,k,es:

k=r

[HBr]a[O2]b

Teniendo en cuenta que las unidades de la velocidad son, mol·L ·s y las de lasconcentracionesdelosreactivos,mol·L ,lasunidadesdekson:

k=mol·L ·s

mol·L mol·L=mol ·L ·s

Comoseobserva, lasunidadesdekdependende los valoresdea y b, quea suvez sonespecíficosdecadareacción.

b) Falso. El orden total de la reacción no se obtiene a partir de la estequiometría de lareacción,seobtienedelaecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:

r=k[HBr [O2]b

Elordentotaldelareacciónesigualalasuma(a+b).

c) Verdadero. Las velocidades de desaparición del HBr y de formación del H2O son,respectivamente:


rHBr=‐14d[HBr]dt

rH2O=12d[H2O]dt

Relacionandoambasvelocidadesseobservaque:

rHBrrH2O

=12

d)Falso.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.

e)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo:

rHBr=‐14d[HBr]dt

Lasunidadessonmol·L ·s .

f)Verdadero.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.

g) Falso. El que la velocidad de una reacción sea elevada depende cual sea el ordenmagnitud de la constante de velocidad, no depende del estado de agregación de lasespeciesreaccionantes.


(EnSevilla2010cambianlaspropuestascpordyeporf).

6.22.Lavelocidaddeunareacciónsecuadruplicacuandolaconcentracióndeunreactivoseduplica.¿Cuáleselordendereacciónrespectodeestereactivo?a)1b)2c)3d)4

(O.Q.L.Murcia2001)

Suponiendolareacción:

AP

Laecuacióndevelocidades:

r=k[A]n

Siseduplicalaconcentración:

r'=k[2A]n


r'r=k[2A]n

k[A]n=42n=4n=2

Setratadeunareaccióndesegundoorden.



6.23¿CuáldelassiguientesgráficaspodríallevarrotuladoenelejeX:tiempo,yenelejeY:masadereactante,enunareacciónde1erorden?

a) b) c) d)

(O.Q.L.Murcia2001)

La ecuación que la relaciona la cantidad de reactante con el tiempo en una reacción deprimerordenes:

A=A0·e

Se tratadeunaecuaciónexponencial cuya representacióngráfica se correspondecon lafiguraa.


6.24.Laenergíadeactivacióndeunareacciónquímicapuededisminuirse:a)Aumentandolatemperaturaalaquetienelugarlareacción.b)Aumentandolaconcentracióndeunoodetodoslosreactivos.c)Introduciendouncatalizadorenelsistemaenreacción.d)Comprimiendoelsistemaenreacción.

(O.Q.L.Murcia2001)

Tal como se observa en la figura, la adición de un catalizador disminuye por igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.


6.25.Lateoríadeloschoquesparalasreaccionesquímicasestableceque:a)Encadachoquemoleculartienelugarunareacciónquímica.b)Soloseproducenchoquesenergéticos.c)Lasvelocidadesdereacciónsondelordendelasvelocidadesmoleculares.d)Lavelocidadesdirectamenteproporcionalalnúmerodechoquesporsegundo.


La teoría de los choques dice que solo los choques que tengan la suficiente energía yorientaciónfavorabledanlugaralaformacióndeproductos.

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos



6.26.Lateoríadeloschoquesexpresaalgunasveceslavelocidaddereacción(v)delaformasiguiente: v=pZexp(‐ /RT)siendoZlafrecuenciadeloschoques,laexponenciallaprobabilidaddequelaenergíadeunchoqueseaigualomayorque yelfactorestéricopproporcionaunaexplicaciónde:a)Loschoquesmoleculares.b)Loschoquesconenergíainsuficiente.c)Loschoquesconenergíasuficiente.d)Loschoquesconorientaciónfavorable.


El factor estéricop indicaque solo los choques conorientación favorabledan lugar a laformacióndeproductos.Porejemplo,enlareacción:

N O(g)+NO(g)N (g)+NO (g)

Loschoquesconorientaciónfavorableson:

Loschoquesconorientacióndesfavorableson:


6.27.Lavelocidaddeunadeterminada reacciónaumentaenun factordecincocuando latemperaturaasciendedesde5°Chasta27°C.¿Cuáleslaenergíadeactivacióndelareacción?a)6,10kJ· ·b)18,9kJ· ·c)50,7kJ· ·d)157kJ· ·e)15,7kJ· ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Oviedo2002)

Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,5/1.

La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:

lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln5=EA

8,314·10 3

1273+5

1

273+27EA=50,7kJ·


NN NN NNOO

OONN NN OO NN OO NN NNNN NN NN

OO

OONN

OO

OONN NN OONN NN OONN NN OO NN OONN OONN OO

NN NN OO NNOO NN NN OO NNOONN NN OONN NN OONN NN OO NNOO NNOO NN NN OONN NN OO NNOO NNOO

NN NN OONNOO NN NN OONNOONN NN OONN NN OONNOO NNOO NN NN OONN NN OONNOO NNOO


6.28.¿Cuáldelassiguientesafirmacionessobrecatalizadoresesincorrecta?a)Loscatalizadoressongeneralmenteespecíficos.b)Loscatalizadoresnoafectanalequilibrio.c)Paraconseguirunaumentoapreciabledelavelocidaddereacciónhayqueañadirmuchocatalizador.d)Haymuchassustanciasquepuedenenvenenarloscatalizadores.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Verdadero.Loscatalizadoressonespecíficosdecadareacción.Porejemplo, lasíntesisde NH está catalizada por Fe O ; el níquel Raney cataliza la hidrogenación de aceitesvegetales;platinoypaladioseusancomocatalizadoresenladestruccióndecompuestosorgánicos volátiles (COV) en las incineradoras y las enzimas son biocatalizadores quecatalizanreaccionesenlosorganismosvivos.

b)Verdadero.Loscatalizadoresnoafectanalequilibrioyaquedisminuyenpor igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.

c)Falso.Loscatalizadoresactúanenpequeñascantidadesyserecuperaníntegrosalfinaldelareacción.

d)Verdadero.Porejemplo,enobtencióndeNH ,lapurezadelN yH gaseososinfluyenenelenvenenamientodelcatalizadorFe O y lapresenciadesilicio, fósforo,arsénico,uotrosmetalespesadosenlascorrientesdedesechodeCOVproducenelenvenenamientodelcatalizadordeplatino.


6.29. En una reacción que se desarrolla en varias etapas, ¿cuál es la etapa que limita lavelocidaddelareacción?a)Laprimera.b)Laúltima.c)Lamásrápida.d)Lamáslenta.

(O.Q.L.Murcia2002)

Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.


6.30.Enunareacciónenlaqueintervienendosreactivos,lavelocidaddereacciónsehizoeldoblecuandolaconcentracióndeunodelosreactivossehizoeldobleyelotrosemantuvoconstante.Enotraexperienciasimilar,lavelocidaddereacciónsemultiplicóporunfactorde9cuandolaconcentracióndelsegundodelosreactivossetriplicó,manteniendoconstantelaconcentracióndelprimero.¿Cuáleselordendelareacción?a)23c)5d)6

(O.Q.L.Murcia2002)

Suponiendolareacción:

aA+bBP


r1=r=k[A]a[B]b

Proble

Sise

Sise

Relac

Elor

Lare

6.31.a)Veb)Enc)End) Enreacc

a)Fa

al auveloc

Eldia

b)Ve

emasyCuestio

duplicalac

r2=2r=k

triplicalaco

r3=9r=k

cionandolas

r2r1=k[2A

k[A]

r3r1=k[A]a

k[A]

dentotalde

espuestacor

Enunareacelocidaddernergíadeactnergíadeactnergía de ación.

also.Deacue

k k exp

umentar lacidaddelar

r=k[A]a

agramaener

erdadero.C

onesdelasOlim

oncentració

[2A]a[B]b

oncentració

[A]a[3B]b

svelocidade

A]a[B]b

]a[B]b=2

a[3B]b

]a[B]b=9

elareacción

rrectaeslab

cciónquímicreacciónnostivacióndeltivacióndelaactivación de

erdoconlae

p ‐ERT

temperaturreacciónind

rgéticocorr

Comoseobs

mpiadasdeQu

óndeA:

óndeB:

es:

nes(a+b)=

b.

caendotérmseveafectadareaccióninareacciónine la reacció

ecuaciónde

ra aumentaistintament

respondiente

ervaenlafi

uímica.Volume

2a=2

3b=9

=(2+1)=3.

icasecumpdaporlatemnversaesmenversaesmaón directa a

Arrhenius:

la constantequelarea

eaunareac

igura,E

en2.(S.Menar

a=1

b=2

.

lequela:mperatura.enorqueladayorqueladaumenta cua

te de velocacciónseaex

cciónendoté

>E

rgues&F.Latre

delareacciódelareaccióantomás en

cidad y porxotérmicao

érmicaes:

.

e)

óndirecta.óndirecta.ndotérmica

(O.Q.L.Murcia

r consiguienendotérmic

123

es la

a2002)

nte, laca.


c)Falso.Comoseobservaenlafigura,E >E .

d)Falso.Comoseobservaenlafigura,Δ H=E E .


6.32.Entodareacciónquímicasecumpleque:a)Lavelocidaddereacciónsueledisminuirconeltranscursodeltiempo,alirdisminuyendolaconcentracióndelodelosreactivos.b)Laconstantedevelocidadsueledisminuirconeltranscursodeltiempo,alirdisminuyendolaconcentracióndelodelosreactivos.c) El orden de reacción depende tanto del número de reactivos como de los coeficientesestequiométricosdeestos.d)Lavariacióndeentalpíaasociadaaunareaccióndeorden2essuperioralavariacióndeentalpíaasociadaaunareaccióndeorden1.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Verdadero. La velocidad de una reacción se definecomo:

r=‐d[A]dt

Al disminuir la concentración del reactivo con eltranscursodeltiempo,lavelocidadsehacemenor.Siserepresentagráficamenteseobtiene:

b)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

laconstantedevelocidaddeunareacciónsolodependedelatemperatura.

c)Falso.Solocoincidenenunareacciónquetranscurraenunaetapaelemental,comoporejemplo:

aA+bBProductos

solo entonces, los coeficientes estequiométricos coinciden con los órdenes de reacciónrespectodecadaunodelosreactivos.


r=k[A]a[B]b

dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).

d) Falso. No existe ninguna relación entre el orden de una reacción y su variación deentalpía.


[A]

t

[A]

t


6.33.Enlareaccióndecombustióndelcarbón,éstedebecalentarsepreviamente,¿porqué?a)Lareaccióndecombustiónesendotérmica.b)Elnúmerodemoléculasquepuedensobrepasarlabarreradeactivaciónesmayor.c)Lareaccióndecombustiónesexotérmica.d)Lareacciónatemperaturaambientenoesespontánea.


Enlareaccióndecombustión,conelcalentamientopreviodelasmoléculasdeoxígenoyde los átomosde carbono se consiguequemáspartículas consigan la suficiente energíaparasuperarlaenergíadeactivacióndelprocesoquelasconviertaendióxidodecarbono.


6.34.Paraunadeterminadareacciónquímicaseproponeelsiguientemecanismo:

A+BC+D

3D2E

2E+B3A+Falavistadelmismo,sepuedeasegurarque:a)AyBsonreactivos,FeselúnicoproductoyC,DyEsonespeciesintermedias.b)DyEsocatalizadores,AyBsonreactivosyFeselúnicoproducto.c)Beselúnicoreactivo,AesuncatalizadorylosproductossonCyF.d)BeselúnicoreactivoylosproductossonA,C,EyF.

(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Murcia2006)

Reescribiendo las ecuacionesquímicasdelprocesoy sumándolas seobtiene la ecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobal:

3A+3B3C+3D

3D2E

2E+B3A+F

Laecuaciónglobales:

4B3C+F

Delasreaccionesparcialesydelareacciónglobal,sededuceque:

Besunreactivo,

CyFsonproductos,

DyEsonproductosintermediosy

Aesuncatalizador.


6.35. En una reacción cuya ΔH = 15 kJ tiene una energía de activación de 70 kJ. Si seintroduce un catalizador la energía de activación baja a 40 kJ. ¿Cuánto vale ΔH para lareaccióncatalizada?a)‐15kJb)15kJc)45kJd)‐45kJ



Como se observa en la figura, laadicióndeuncatalizadordisminuyepor igual las energías de activaciónde las reacciones directa e inversa.Delafigurasededuceque:

Δ H=E E .

Si las energías de activación deambas reacciones descienden lomismo, la entalpía de la reacciónpermanececonstante.


6.36.Enunareaccióndeprimerordendeltipo:

AProductostiene una vidamedia ( ½) de 55,0min a 25°C y 6min a 100°C. ¿Cuál es la energía deactivaciónparaestareacción?a)‐25,8kJ· b)‐38,8kJ· c)347kJ· d)25,8kJ· e)38,8kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Tarazona2003)

Laecuaciónquerelacionalaconstantedevelocidadylavidamediaparaunareaccióndeprimerordenes:

ln2=k·t½

Lasconstantesdevelocidada25°Cy100°Cson,respectivamente:

k25°C=ln255,0

min 1 k100°C=ln26,0

min 1


lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln

ln26,0ln255,0

=EA

8,314·10 3

125+273

1

100+273EA=27,3kJ·

No coincide con ninguno de los valores propuestos y el que más se aproxima es 25,8kJ·mol .


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

Proble

6.37.a)Deb)Dec)Ded)Aue)Es

Eldia

a) Fareactloqu

Resp

b)VelosreΔH.

c)Fasiem

d)Fa

laenespec

e) Vedirec

Lasr

emasyCuestio

Paraunadeebeserigualebetenerunebeserigualumentarácomenorquel

agramaener

also. La enetivosseconvueΔH<0.

pectoalvalo

erdadero.Leactivossec

also.Comospremenorq

E

also.Talcom

k k exp

nergíadeactcíficasdeca

erdadero.ctaessiemp

E

respuestasc

onesdelasOlim

eterminadalydelmismovalorpositialadelproonlatemperalaenergíad

rgéticodelp

ergía de actviertanenp

rabsoluto,s

Laenergíadconviertane

seobservaequelaenerg

<E

mosemuestr

p ‐ERT

tivación,E ,adareacción

Como se obremenorqu

<E

orrectasson

mpiadasdeQu

reacción,ΔHosignoqueΔvo,independcesoinversoatura,indepeactivación

procesoexo

tivación repproductos,p

síquesería

deactivaciónenproducto

enlagráficagíadeactiva

raenlaecua

,yelfactornynodepen

bserva en luelaenergía

nbye.

uímica.Volume

H=‐100J·ΔH.dientementeocambiadadpendientemendelproceso

térmicoes:

presenta elportantoEA

posibleque

nrepresentos,portanto

a, laenergíaacióndelare

acióndeArr

preexponenndendelate

la gráfica, laadeactivac

en2.(S.Menar

.Suene

edelvalordedesigno.entedelvalooinverso.

máximo de>0yéstee

ambasener

taelmáximoEA>0suv

adeactivacieaccióninve

rhenius:

ncialodefremperatura.

a energía dióndelarea

rgues&F.Latre

rgíadeactiv

eΔH.

rdeΔH.

(O

energía reqsunproceso

rgíasfueran

odeenergíaalornodepe

ióndelareersa:

recuencia,k

de activaciónaccióninver

e)

vación:

O.Q.N.Tarazona

querido paroexotérmic

nidénticas.

arequeridoendedelval

accióndirec

,sonconst

n de la rearsa:

127

a2003)

ra loscopor

oparalorde

ctaes

tantes

acción


6.38.La lechefrescasecortaaproximadamenteen4ha28°Cperotarda48hsiestáenelfrigoríficoa5°C.¿Cuáleslaenergíadeactivaciónparaquesecortelaleche?a)32,6kJb)‐32,6kJc)9,04kJd)75,2kJe)‐75,2kJ

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Tarazona2003)

La constantedevelocidadesproporcional a la velocidadde reacción, y ésta a suvez esinversamenteproporcionalaltiempo,portanto,larelaciónentreconstantesdevelocidadeslarelacióninversaentrelostiempos,(1/4)/(1/48)=12.


lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln12=EA

8,314·10 3

15+273

1

28+273EA=75,2kJ·mol

–1


6.39.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:

A(g)+B(g)C(g)vienedadaporlaexpresiónv=k[A][B].Endosexperienciasdistintas,IyII,sehanutilizadolosmismosmolesdegasesreaccionantes,peroenIelvolumenocupadoporelloseraeldoblequeenII.¿CuálserálarelaciónentrelasvelocidadesdeformacióndeCenunayotraexperiencia?a)vI=vIIb)vI=2vIIc)4vI=vIId)2vI=vII

(O.Q.L.Murcia2003)

LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIes:

vI=k[A][B]=knA2VnB2V

LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIIes:

vII=k[A][B]=knAVnBV

Relacionandolasvelocidades:

vIvII=knA2V

nB2V

knAV

nBV=14seobtiene vI=vII



6.40.Lapropanonareaccionaconeliodoendisoluciónácidasegúnlaecuaciónquímica:

CO (l)+ (l) CO (l)+HI(g)

Losdatosobtenidosalestudiarlareacciónvienendadosenlasiguientetabla:[propanona],M [ ],M [ ],M Velocidadrelativa0,01 0,01 0,01 10,02 0,01 0,01 20,02 0,02 0,01 20,02 0,01 0,02 4

¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[ CO ][ b)v=k[ CO 2c)v=k[ CO ][ ][ ]d)v=k[ CO ][ ]

(O.Q.L.Murcia2003)

Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:

v=k[CH3COCH3]a[I2]

b[H+]c

Sustituyendoparacadaexperimento:

v1=k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=1

v2=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=2

v3=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c=2

v4=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c=4

Relacionandolasvelocidadesseobtienenlosórdenesdereacciónrespectoacadareactivo.

v2v1=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c

k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=212a=2a=1

v4v2=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c

k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=422c=2c=1

v3v2=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c

k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=222b=1b=0


v=k CH3COCH3 [H+]


6.41.SielordendeunareacciónrespectoalcomponenteAescero,esoquieredecirque:a)LavelocidaddereacciónesindependientedelaconcentracióndeA.b)Lavelocidaddereacciónesindependientedelatemperatura.c)Lavelocidaddereacciónnopuededeterminarseexperimentalmente.d)Lareacciónnoesapreciable


LaecuacióndevelocidaddeunareaccióndeordencerorespectodelcomponenteAes:

H


r=k[A =k

La velocidad de la reacción no depende de [A] y solo depende de k, es decir, según laecuacióndeArrhenius,solodependedelatemperatura.


6.42.Laecuacióndevelocidaddelareacción:

AProductos esv=k[A].Indicarcuáldelassiguientesafirmacionesnoescorrecta:a)Siseañadeuncatalizadorpositivoalmediodondeseproduce lareacción,sinvariar latemperatura,laconstantedevelocidad(k)nopuedeaumentar.b)Lavelocidaddereacciónylaconstantedevelocidadpuedenseriguales.c) La constante de velocidad no se ve afectada por las concentraciones de A y de losproductos.d)Laconstantedevelocidadseveafectadaporlatemperatura.


LaecuacióndeArrheniusrelacionalaconstantedevelocidadconlaenergíadeactivaciónylatemperatura:

k k exp ‐ERT

a) Falso. Si se añade un catalizador disminuye la energía activación de la reacción.DeacuerdoconlaecuacióndeArrheniussilaenergíadeactivacióndisminuye,laconstantekaumenta.

b)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndevelocidad,si[A]=1M,secumplequev=k.

c) Verdadero. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius la constante de velocidad solodependedelvalordelaenergíadeactivaciónydelatemperatura.

d)Verdadero.De acuerdo con la ecuacióndeArrhenius si la temperaturade la reacciónaumenta,laconstantekaumenta.


6.43. ¿Cuáles serán las unidades para la constante de velocidad (k) de una reacción desegundoorden,cuyaecuacióncinéticaesvreacción=k[A ,si laconcentraciónseexpresaenmol· yeltiempoenminutos(min)?a)mol· · b) c) ·L· d) · ·min


Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

v=k[A


k=v

[Aylasunidadesson

mol·L ·min(mol·L

= ·L·



(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996).

6.44.El de laatmósferaprotegea la tierrade laradiaciónultravioleta,quepodríaserpeligrosa,absorbiéndolayemitiendodenuevolaenergíaaunaλdiferente.Sehapropuestoelsiguientemecanismopara ladestruccióndel debidoalNOprocedentede losgasesdecombustióndeltransportesupersónico:

NO+ +

+ONO+ EnesteesquemaelNOes:a)Unproductodelareaccióntotal.b)Uninhibidor.c)Unreactivodelareaccióntotal.d)Uncatalizador.e)Ningunodelosanteriores.

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.Cádiz2008)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:

O +O2O

Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto.

Nosetratadeuninhibidor,yaquesinestasustancialareacciónglobalnoseproduce,sinembargo, la presencia de esta sustancia favorece la reacción la reacción dedescomposicióndelO ,portanto,elNOsecomportacomouncatalizador.


6.45.Lasíntesisdelamoníaco:

(g)+3 (g)2 (g) ΔH<0requiereuncatalizadorparaaumentarlavelocidaddelareacciónporque:a)Rebajalaenergíadeactivacióndelareaccióndirectaperonodelainversa.b)Disminuyelaenergíalibredelprocesoylohacemásespontáneoy,portanto,másrápido.c)Seconsiguequelareacciónseamásexotérmica.d)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.L.Murcia2004)

a)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióntantodelareaccióndirectacomoladelareaccióninversa.

b)Falso.LaadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaenergíalibredeGibbsdelareacción.Además,elhechodequeunprocesoseaespontáneonoquieredecirquesearápido.

c)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióntantodelareaccióndirectacomoladelareaccióninversaporloquenotieneningúnefectosobrelaentalpíadelareacción.

Comoseobservaenlafigura:

Δ H=E E

d)Verdadero.Yaquelastrespropuestasanterioressonfalsas.

Proble

Lare

6.46.a)Lab)Lac)Lad)La

Deac

al auveloc

Lare

6.47.secolobsera)Seb)Sec)Lad)La

En ereacc

Lare

emasyCuestio

espuestacor

Enunareacavelocidaddeavelocidaddevelocidaddeavelocidadde

cuerdoconl

k k exp

umentar lacidaddelar

r=k[A]n

espuestacor

Eshabituallocaoroenprvarcomoesdebetenercpuedeconclvelocidaddeaenergíadea

el caso de uciónaument

espuestacor

onesdelasOlim

rrectaeslad

cciónespontáereacciónauereaccióndiereacciónnoereacciónes

laecuación

p ‐ERT

temperaturreacción.

rrectaeslaa

encontrarapolvofinamespontáneamecuidadoconlluirquelaoxereacciónauactivaciónen

utilizar reactaalaument

rrectaeslac

mpiadasdeQu

d.

ánea:umentaalsuisminuyealsocambiaalssdemasiado

deArrheniu

ra aumenta

a.

nuestroalreentedivididoenteseprodulasjoyasporxidacióndeloumentaconlnlaoxidación

ctivos cuyotarlasuperf

c.

uímica.Volume

ubirlatempesubirlatempsubirlatempaltaparapo

us:

la constan

ededorjoyasoenunaatmuceunallamrsiprodujeraoroesunprolasuperficiendeloroest

estado deficieespecíf

en2.(S.Menar

eratura.peratura.peratura.odermedirla

te de veloc

sfabricadasmósferadeoma.Portanto:anquemadurocesoendotérdecontactotremendame

agregaciónficadelosm

rgues&F.Latre

.

cidad y por

conoro.Sinxígenopuro:ras.rmico.entrereactiventealta.

n es sólido,mismos.

e)

(O.Q.L.Murcia

r consiguien

embargo,cuosepuedelle

vos.

(O.Q.L.Murcia

la velocida

132

a2004)

nte, la

uandoegara

a2004)

ad de

Proble

6.48.sabiea)Lab)Lac)Noactivad)Nin

Eldia

Como

Lare

6.49.

¿Cóma)Mab)Iguc)Mad)No

Teniede cotenga

Lacoenergpreexpartí

emasyCuestio

Dadaunareendoquelareaenergíadeaaenergíadeao se tiene inación.ngunadelas

agramaener

oseobserva

E

espuestacor

Paralassig

+Cl+Br

moserálafraayorparalaualparaamayorparalaoesposibled

endoencueolisiones efamayorcon

r=k[reac

onstantedegía que debxponencial,ículassepro

k k exp

onesdelasOlim

eacciónquímeaccióndirecactivacióndeactivacióndenformación p

santeriores.

rgéticocorr

aenlafigura

>E

rrectaeslab

guientesreac

HCl+

HBr+accióndecolasegundarembasreaccionprimerareadeducirloco

entaqueamfectivas (manstantedeve

tivos]

velocidaddben superak0, que es

oduzcacone

p ‐ERT

mpiadasdeQu

micaquesepctaesendotéeambasseráelainversaspara afirma

respondiente

a:

b.

cciones,seha ΔH ΔH

lisionesefecacción.nes.acción.nestosdato

mbasreaccioayor velocidelocidad:

depende lar los reactitá relacionaenergíasufic

uímica.Volume

puedeproduérmica,sepuálamisma.serámenorqar nada resp

eaunareac

andetermin

H=‐4kJ

H=63kJctivasa270°

os.

onessonaladad de reac

energíadeivos para cado con lacienteyorie

en2.(S.Menar

ucirtantodeuedeafirmar

queladirectapecto a la re

cciónendoté

nadoestosda

Ea=17kJ

Ea=75kJ°C?

amismatemcción) corre

activación,convertirseprobabilidaentaciónade

rgues&F.Latre

formadirecrque:

a.elación entre

érmicaes:

atosa270°C

J

J

(

mperatura,lsponderá a

Ea,que inden productad de queecuada:

e)

ctacomoinv

re sus energí

(O.Q.L.Murcia

C:

(O.Q.L.Asturias

lamayorfraa la reacción

dica labarretos, y del fel choque

133

ersay

ías de

a2004)

s2004)

acciónn que

eradefactorentre


aunque se dispone de datos de energía de activación, se desconoce el valor del factorpreexponencialynosedisponededatosexperimentalesquepermitancalcularlo.


6.50.Señalelaproposicióncorrecta:a) Las unidades de velocidad de una reacción dependen del orden parcial del reactivorespectodelqueseexpresalavelocidad.b)Lasunidadesdevelocidaddeunareaccióndependendelordentotaldereacción.c)EnlaecuacióndeArrhenius:k=A·e /RT,Aeselfactordefrecuenciaytienelasmismasunidadesdelaconstantedevelocidad.d)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadenunareaccióndeorden2son .


a‐b)Falso.Lasunidadesdelavelocidad,pordefinición,sonmol·L ·s ,nodependennidelordenparcialnitotaldelareacción.

c)Verdadero.Eltérminoe /RTcarecedeunidadesportratarsedeunaexponencial.

d)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

v=k[A]2


k vA 2 ylasunidadesson

mol L smol L 2 mol L s


6.51¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Sepuedeacelerarunareacciónaumentandolatemperatura.b)Uncatalizadorpuedeacelerarunareacción.c) En catálisis heterogénea el catalizador está en una fase de lamateria igual que losreactivosyproductos.d)Lasenzimaspresentaactividadcatalítica.


a)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidadk:

r=k[reactivos]

Laconstantedevelocidaddependedelatemperatura:

k k exp ‐ERT

Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.

b)Verdadero.Generalmente, loscatalizadoresaumentan lavelocidaddeunareacciónaldisminuirsuenergíadeactivación.

c)Falso. En la catálisis heterogénea el catalizador tiene diferente estado de agregaciónquelasespeciesreaccionantes.

d)Verdadero.Lasenzimassonbiocatalizadores.



6.52.Lareacción:

A+BC+DesdesegundoordenenAydeordenceroenB,yelvalordekes0,012 · .¿Cuáleslavelocidaddeestareaccióncuando[A]=0,125My[B]=0,435M?a)5,0·10 M· b)3,4·10 M· c)1,3M· d)1,9·10 M· e)1,5·10 M·

(O.Q.N.Luarca2005)


r=k[A

Sustituyendo:

r=0,012 0,125 =1,9·10 M·


6.53.Enunareaccióndesegundoordensepuedeafirmar:A)Lasumadelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.B)Almenosunodelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.C)Lavidamedianoesconstante.D)Lavidamediaesconstante.E)Laconstantekpuedeexpresarseen · o · .

a)AyDb)ByDc)A,CyEd)AyCe)ByC

(O.Q.N.Luarca2005)

A) Verdadero. La ecuación de velocidad correspondiente a una reacción de segundoordenes:

r=k[A][B] otambién r=k[A

Lasumadelosexponentesdelamismaes(1+1)=(2+0)=2.

B)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A][B] otambién r=k[A

Comoseobserva,enelprimercasoambosexponentesson1.

C)Verdadero.Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1

[A0]=k·t

Lavidamedia,t½,sedefinecomoeltiempoquetardalasustanciainicialenreducirsealamitad:

[A]=[A0]2


Sustituyendoenlaecuacióndevelocidad:

2[A0]

1[A0]

=k·t½seobtienet½=1

k[A0]

Comoseobserva,t½noesconstanteyaquedependede[A0].

D)Falso.Talcomosehademostradoenelapartadoanterior.

E)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A


k=v

[A]2ylasunidadesson

mol·L ·minmol·L

=M ·min

Estasunidadesnocoincidenconlaspropuestas.


6.54.ParalareacciónAProductos,seobtienelossiguientesdatos:[A]=1,512mol· t=0min[A]=1,490mol· t=1,0min[A]=1,469mol· t=2,0min

¿Cuáleslavelocidadinicialdelareacciónenesteexperimento?a)0,40mol· · ·b)0,022mol· · ·c)0,089mol· · ·d)9,8·10 mol· · ·e)0,011mol· · ·

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Madrid2011)

Lavelocidadinicialsecalculamediantelaexpresión:

r=‐Δ[A]Δt

Seobtienenlossiguientesvaloresparalavelocidadinicial:

r=‐1,490–1,512 mol·L

1,0–0,0 min=0,022mol·L ·min

r=‐1,469–1,512 mol·L

2,0–0,0 min=0,0215mol·L ·min

r=‐1,469–1,490 mol·L

2,0–1,0 min=0,021mol·L ·min

r=0,022mol· ·


Proble

6.55L

¿Cuála)‐25b)25c)Med)Má

Eldia

Como

Lare

6.56.desdeordena)45b)75c)60d)Pa

Lavimitad

Laec

Susti

emasyCuestio

Lareacción:

A+2Blseráelvalo5kJ5kJenosde25kJásde25kJ

agramaener

oseobserva

E

espuestacor

Unareaccióe el inicio dn?5minutos5minutos0minutosaracalcularl

damedia,t½d:

[A]=[A0]2

cuacióndev

ln[A][A0]

=‐k

ituyendoen

lnA0 /2A0

=

onesdelasOlim

:

C+2Dordelaener

J

rgéticocorr

aenlafigura

>Δ H

rrectaeslad

ónABde la reacció

lotenemosq

½,sedefine

velocidadint

k·t

laecuación

=‐k t½

mpiadasdeQu

tirgíadeactiva

respondiente

a:

d.

B,transcurreón hasta qu

queconocerl

comoeltie

tegradapara

:

k=lnt

uímica.Volume

ieneΔH=+2ación?

eaunareac

eal50%enue transcurr

laconstante

empoqueta

aunareacci

n2t½

=0,69330mi

en2.(S.Menar

25kJ

cciónendoté

30minutosre el 75%, s

edereacción

ardalasusta

ióndeprime

3n=2,31·10

rgues&F.Latre

érmicaes:

s.¿Cuántotiuponiendo q

n.

anciainicial

erordenes:

min

e)

(O.Q.L.Murcia

iempodebeque es de p

(O.Q.L.Murcia

enreducirs

137

a2005)

pasarprimer

a2005)

seala

Proble

Cuanempl

Lare

6.57.

Sonca)iyb)Soc)Nind)iy

i) Vefigurrepredebeconv

ii)Vefácilprod

iii)Fqueprod

Lare

6.58.velocsea0a)v=b)v=c)v=d)v=

Laec

Susti

Losv

emasyCuestio

ndo la reaccleadoes:

ln0,25[A0[A0]

espuestacor

Delassiguii)Laenergii)Lasreaciii)Lasrea

correctas:iiiloingunaii

erdadero. Ca, la enesenta la bn superarertirseenp

erdadero. Squelosreacuctos.

also.Si,E

los reactivuctos.

espuestacor

La velocidacidadcuando0,2Msilaco=3k=0,5k=2k=8k

cuacióndev

v=k[A [

ituyendopar

8k=k 2

valoresde[A

0,2molC21

onesdelasOlim

ción ha tra

0]=‐2,31·10

rrectaeslac

entesafirmagíadeactivaccionesconpaccionescon

Como se obnergía debarrera der los reacroductos.

Si,E

ctivossetra

esavos se tran

rrectaeslad

ad inicial do[A]=2Myncentración

velocidadde

[B

ralosvalore

4

A]y[B]cuan

2molA1molC

=0,

mpiadasdeQu

nscurrido a

0 ·t

c.

aciones:cióneslampequeñaenealtaenergía

bserva en lactivaciónenergía dctivos par

esbaja,ensformenen

alta,esdifícinsformen en

d.

de la reaccióy[B]=4M.¿inicialdeca

elareacción

esdados:

3=a+

ndo[C]=0,2

4molA

uímica.Volume

al 75%, se

t=6

ínimaenergergíadeactiadeactivaci

landera

esn

iln

ón 2 A + B¿Cuálserálaadaunodel

es:

+2b

2Mson,res

[A]=

en2.(S.Menar

tiene que [

60min

gíaparaqueivacióntieneióntienenlu

B C esavelocidadclosreactivos

a=b=1

pectivamen

= 10,4 M

rgues&F.Latre

[A] = 0,25·

reaccionenenlugarfáciugarfácilmen

(O.Q.L.Casti

ocho vecescuandolacoera1M?

(

te:

M=0,6M

e)

[A]0 y el ti

lasmoléculailmente.nte.

tilla‐LaMancha

s la constanoncentración

(O.Q.L.Asturias

138

empo

as.

a2005)

nte dendeC

s2005)


0,2molC1molB1molC

=0,2molB[B]= 10,2 M=0,8M

Lavelocidadenestascondicioneses:

v=k 0,6 0,8 =0,48k

Nocoincideningunarespuestaylaquemásseaproximaeslab.

6.59.Lavidamediadeunareaccióndesegundoordenesde25scuando laconcentracióninicialdereactivoes0,5M.¿Cuáleslaconstantedevelocidaddeestareacción?a)3,22L b)8,00·10 c)8,00·10 L · d)2,77·10 e)2,77·10 L

(O.Q.N.Vigo2006)

Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1[A0]

=k·t


[A]=[A0]2

Sustituyendoenlaecuación:

2[A0]

1[A0]

=k·t½k=1

t½[A0]

Sustituyendolosdatosdados:

k=1

25·0,5=8,00·10 L· ·


6.60.Lareacción:

2 (g)2 (g)+ (g)

obedecealaleydevelocidad:Δ[ ]/Δt=6,21·10 [ ].Silaconcentracióninicialdees0,5M,¿cuántotiempotardaráendisminuirhastael30%delacantidadinicial?

a)5430sb)5647sc)1939sd)3877se)4354s

(O.Q.N.Vigo2006)

Se trata de una reacción de primer orden y la ecuación de velocidad integrada para lamismaes:

ln[N O ][N O

=‐k·t


Eltiempoquedebetranscurrirparaque[N O ]=0,3[N O ]0

ln0,3·0,50,5

=‐6,21·10 tt=1939s


6.61.Hacemuchotiempoquesequemalamaderaparacalentarse.Sinembargo,sisequieredisponer de este calor, el paso previo es encender el fuego. Esto es debido a que atemperaturaambiente:a)Lasmoléculasnopuedensuperarlaenergíadeactivación.b)Lareacciónnoesespontánea.c)Lareacciónesespontánea.d)Lamaderautilizadanoestáseca.

(O.Q.L.Murcia2006)

Suponiendoquelamaderaescelulosa,atemperaturaambiente,lasmoléculasdecelulosay de oxígeno no tienen la suficiente energía para superar la energía de activación delprocesoquelasconviertaendióxidodecarbonoyagua.


6.62.Unavezencendidoelfuego,lamaderasequemahastaqueseagota.Estodebeindicarque:a)ElvalordeΔGpasadepositivoanegativounaveziniciadoelproceso.b)Alaumentarlatemperaturacambialavelocidaddereacción.c)Alserunareacciónexotérmicacambialaenergíadeactivación.d)Lamaderaesdepinoresinero.

(O.Q.L.Murcia2006)

En la reacción de combustión de lamadera se desprende calor, se trata de un procesoexotérmico.Estecaloraumentalatemperaturadelprocesopor loquedeacuerdoconlaecuacióndeArrheniusaumentalaconstantedevelocidaddelareacción:

k k exp ‐ERT

yporconsiguiente,lavelocidaddelareacción.

r=k[A


6.63.Muchosdelosmodernospegamentosdeacciónrápidaygranfortalezasebasanenlareacción de polimerización del cianoacrilato. En esta reacción el vapor de agua de laatmósferaactúacomocatalizador.Portanto:a)EnausenciadeaguaΔGdelareacciónespositivo.b)Cuandoseproduzcalareacciónsevaaconsumiragua.c)Laenergíadeactivacióndelprocesocambiaconlahumedaddelambiente.d)Elprocesodeenvasadodelpegamentosehaderealizarenunaatmósferaseca.e)Todaslasrespuestassoncorrectas.

(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)

Sielvapordeaguaactúacomocatalizadordelareacciónylapresenciadeuncatalizadordisminuye la energía de activación de una reacción, al cambiar la humedad ambientecambialaenergíadeactivacióndelproceso.



6.64.SilareacciónA+BCesexotérmicaysuecuacióndevelocidades:v=k[A]2[B]

puededecirseque:a)Lareacciónesdeorden3.b)SiseaumentalaconcentracióndeAlavelocidadsemultiplicapor2.c)Siseaumentalatemperaturalavelocidadnovaría.d)Siseañadeuncatalizadorpositivolavelocidadnovaría.

(O.Q.L.Murcia2006)

a)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(2+1)=3.

b) Falso. Si se aumenta el valor de [A] sí que es cierto que aumenta la velocidad de lareacción,peroelfactordeaumentotambiéndependedelvalorde[B].

c)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedevelocidaddelareacciónytambiénlavelocidaddelareacción.

d)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióndelareacción.


6.65.Cuandosedicequeunareacciónesexplosiva,sepuedeafirmarque:a)Conesonosetieneinformaciónnidesucinéticanidesuentalpía.b)Esrápidaperonosabenadadesuentalpía.c)Esexotérmicaperonosesabenadadesucinética.d)Esrápidayexotérmica.

(O.Q.L.Murcia2006)

Unareacciónexplosivasecaracterizaporque:

Sedesprendeunagrancantidaddecalor,portanto,setratadeunprocesoexotérmico.

Estecalorsedesprendeenmuypoco tiempo, loque implicaque lareacciónse llevaacaboaunaelevadavelocidad.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


6.66.Paralasiguientereacción2A+BProductos.Determinalaleydevelocidaddereacción,apartirdelossiguientesdatos:

[A],M [B],M Velocidadinicial,M·

0,10 0,10 2,0·10

0,20 0,10 8,0·10

0,30 0,10 1,8·10

0,20 0,20 8,0·10

0,30 0,30 1,8·10 ¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[A]b)v=k[A]2c)v=k[B]d)v=k[A][B]

(O.Q.L.Madrid2006)


r=k[A]a[B]b

Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos1y2:

8·10–

2·10–=k(0,2)a(0,1)b

k(0,1)a(0,1)b2a=22a=2

Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos2y4:

8·10–

8·10–=k(0,2)a(0,2)b

k(0,2)a(0,1)b2b=1b=0

Laleydevelocidaddelareacciónes,v=k[A]2.


6.67.Enunareaccióndeprimerorden,despuésdeunperiododetiempodetresveceslavidamedia,lafraccióndereactivoinicialquequedasinreaccionares:a)1/12b)1/6c)1/16d)1/8

(O.Q.L.Madrid2006)

Enunareaccióndeprimerordenlaecuacióndevelocidadintegradaes:

lnAA0=‐kt

y larelaciónexistenteentre laconstantedevelocidady lavidamediavienedadapor laecuación:

k=ln2t½

Sustituyendo:


lnAA0=‐

ln2t½

3t½ AA0=18


6.68.Indicacuáldelossiguientesenunciadoseserróneo:a)Lavelocidaddereacciónindicalavariaciónquesufrelaconcentracióndelassustanciaspresentes(reactivooproducto)porunidaddetiempo.b)Lavelocidaddereacciónnoesconstanteydisminuyeamedidaquelareacciónavanza.c)Lavelocidaddereaccióndeunreactivoodeunproductoessiempreunvalorpositivo.d)Lavelocidadconlaqueunreactivodesapareceessiempreigualalavelocidadconlaqueseformanlosproductos.


a)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=1 d[A]dt

siendoνelcoeficienteestequiométricodelasustanciaA.

b)Verdadero.Aldisminuir laconcentracióndelreactivoconel transcursodel tiempo, lavelocidadsehacemenor.Siserepresentagráficamenteseobtiene:

c)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=1 d[A]dt

siendoelcoeficienteestequiométricoν,<0paraunreactivoy>0paraunproducto.

d) Falso. La velocidad de desaparición de un reactivo solo se iguala a la velocidad deformacióndeunproductocuandosealcanzaelequilibrio.


6.69.Muchasreacciones,aparentementesencillas,transcurrenenrealidadatravésdevariasetapas.Estohaceque lavelocidadglobalestéfuertemente influenciadapor lavelocidaddeaquéllas.Sepuededecirquelavelocidaddelprocesoglobal:a)Eslasumadelasvelocidadesdelasetapas.b)Dependefundamentalmentedelaetapamáslenta.c)Dependefundamentalmentedelaetapamásrápida.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.


(SimilaralapropuestaenMurcia2002).

[A]

t

[A]

t


6.70.Laconstantedevelocidaddeunareacciónquímica:a)Puedeexpresarseen·mol· · b)Puedeexpresarseen·mol· ·sc)Susunidadesdependendelordenglobaldelareacción

(O.Q.L.LaRioja2006)

Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeundeterminadoordennes:

r=k[A]n


k rA n lasunidadesdekson

mol L smol L n mol L s


6.71.Lareacción2AB+Cesdeorden2enA.Lavelocidadde lareaccióncuando[A]=0,2Mes2·10 mol· · .¿Cuáleslaconstantedevelocidad?a)1,5·10 ·L· b)5·10 mol· · c)5·10 ·L· d)5·10 ·L· e)10 ·L·


Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes

r=k[A


k=r

[A=2·10 mol·L ·min

0,2mol·L=5·10 ·L·


6.72.Elsmogfotoquímicoconsiste,entreotrosprocesos,enlageneraciónderadicalesOHatravésdelasecuenciadereacciones(contodoslosreactivosyproductosenfasegaseosa)

2NO+ 2 (muylentoaconcentracionesatmosféricas)

+hνNO+O(plenaluzsolar)

O+ 2OH(muyrápida)a)Laterceraetapaeslaetapadeterminantedelavelocidad(e.d.v.).b)El esuncatalizador.c)ElradicalOesuninhibidor.d)Laprimeraetapaeslae.d.v.e)Ningunadelasanteriores.


Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:

NO+O +H ONO +OH

a)Falso.La etapadeterminantede lavelocidades lamás lenta.Paraestemecanismo laetapamáslentaeslaprimera.


b)Falso.ElNO noesuncatalizadoryaqueesunproducto.Enlasegundaetapasoloseconsumelamitaddelqueseproduceenlaprimera.

c)Falso.Todolocontrariocatalizalatercerareacciónquetranscurremuyrápida.

d)Verdadero.Laetapadeterminantedelavelocidadeslamáslenta.Paraestemecanismolaetapamáslentaeslaprimera.


6.73.Sisedeseamodificarlaconstantedevelocidaddeunareacción,sepuederecurrira:a)Modificarlaconcentracióndelosproductosyreactivos.b)Introduciruncatalizador.c)Variarelvolumendelrecipientedelareacción.d)Reducirlapresiónatemperaturaconstante.

(O.Q.L.Murcia2007)

a)Falso.Sisemodificaelvalorde[A]yde[P]síqueesciertoquesemodificalavelocidaddelareacción,peronosemodificalaconstantedevelocidad.

b) Verdadero. La adición de un catalizador disminuye la energía de activación de lareacciónperomodificalaconstantedevelocidad.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

alcambiarlaenergíadeactivacióndelareacción,cambialaconstantedevelocidaddelamisma.

c‐d)Falso.Sisevaríaelvolumendelrecipienteo lapresiónenel interiordelmismo,semodifica el valor de [A] y de [P], quemodifican la velocidad de la reacción, pero no semodificalaconstantedevelocidad.


6.74.Lareaccióndedescomposicióndelaguaoxigenadaeslasiguiente:

(aq) (l)+½ (g)ylaecuacióndevelocidad:

v=k[ ]

Sabiendoquek=7,30·10 ,calculaeltiemponecesarioparaladesaparicióndel60%delaguaoxigenadaapartirdeunaconcentracióninicialde0,5Mes:a)545sb)304sc)20,9mind)11,7min

(O.Q.L.Madrid2007)

Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:

ln[H2O2][H2O2]0

=‐kt

Sustituyendo:

Proble

Lare

6.75.manifa)Disb)Disc)Cond)No

Eldia

La adismde adireccantiprese

Lare

6.76.losrea)Lab)Lac)Lad)Se

Segúenergreaccmayodeunla quenerg

Lare

emasyCuestio

ln0,4·0,50,5

espuestacor

Enunareacifiesta:sminuyendosminuyendonduciendoaoafectandoa

agramaener

adición deminuye poractivación dctae inversaidades deentesenele

espuestacor

Sienunareeactivos,separeacciónabareacciónesreacciónesnecesitaun

n se obsegético corciónen laqorenergíaqnareacciónue producegía.

espuestacor

onesdelasOlim

=‐7,30·10

rrectaeslac

cciónquímic

elvalordelaelvalordelaunamayorcalasconcent

rgéticocorr

e un cataligual las ende las reacaynoafectlas sust

equilibrio.

rrectaeslad

eacciónRpuedeafirmabsorbeenergsexotérmicasespontáneacatalizador

erva en errespondienue losprodquelosreactendotérmicuna absorc

rrectaeslaa

mpiadasdeQu

t

c.

aqueestáen

aenergíadeaenergíadecantidaddeptracionesdep

respondiente

lizadornergíasccionestaa lastancias

d.

P,sesabarque:gía.a.a.rparaquese

el diagramnte a unductostienentivossetratca,aquellaención neta d

a.

RReRRe

uímica.Volume

t=125

nequilibrio,

activacióndactivacióndproductos.productosy

eaunareac

bequelaene

everifiquela

manantande

EEEE

ReactivoseactivosReactivoseactivos

en2.(S.Menar

55s1min60s

=

laadicióna

delareaccióndelareacción

reactivos.

ccióncataliz

ergíadelosp

areacción.

Coordenada dCoordenada dCoordenada dCoordenada d

EEAA (no ca(no caEEAA (no ca(no ca

EEEE

rgues&F.Latre

=20,9min

alprocesode

ndirecta.ninversa.

(O.Q.L.

adaes:

productoses

de reaccide reaccióónnde reaccide reaccióónn

atalizada)atalizada)atalizada)atalizada)

EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)

e)

euncataliza

CastillayLeón

smayorque

(O.Q.L.Madrid

))))

ProdProduProdProdu

146

dorse

n2007)

elade

d2007)

uctosuctosuctosuctos

Proble

6.77.

ypar

¿Cuála)47b)68c)25,d)40Datos

Conl

deaq

Lare

6.78.a)Sub)Suc)Susd)Su

Deac

elvalE , stempdifer

emasyCuestio

Lainformac

ralareacció

+ lserálaene7,3kcal8,7kcal5,3kcal0,7kcals. (kcal

losdatospro

quísededuc

Δ H=E

espuestacor

Sidosreacciusconstantessconstantessconstantessconstantes

cuerdoconl

k k exp

lordeconstsino que dperatura. Poentevalord

onesdelasOlim

cióncinética

+ncatalizada

ergíadeactiv

l· ): 2

oporcionado

ceque:

E

rrectaeslac

ionestienensdevelocidadsdevelocidaddevelocidadsdevelocidad

laecuación

p ‐ERT

tantedevelodepende tamor tanto, audek tendrá

mpiadasdeQu

aparalarea

es EAa:

es EAvaciónpara

6=‐20,2;

ossepuede

c.

lamismaendpuedenserdseránsiempdseránsiempdseránigual

deArrheniu

ocidad,k,dembién delnque dos rándiferente

uímica.Volume

acción:

EA=58kcal

EA=10,7kcallareacción

2 4=12,5

dibujarels

E

ergíadeactirdistintasincpredistintaspreiguales.lessilatemp

us:

ependenosfactor de freacciones tvalordeka

en2.(S.Menar

lnocatalizad

5

siguientedia

=58k

ivación:clusoalamissindependien

peraturaesla

olodelvalofrecuencia,tengan el maunadeterm

rgues&F.Latre

da?

agramaener

kcal–32,7k

smatemperantementede

amisma.(

rdelaenergk , para u

mismo valorminadatemp

e)

(O.Q.L.Madrid

rgético:

kcal=25,3k

atura.latemperat

(O.Q.L.LaRioja

gíadeactivauna determde E , si tperatura.

147

d2007)

kcal

tura.

a2007)

ación,minadatienen



6.79.Laconstantedevelocidaddelareacción:

2 (g)4 (g)+ (g) es3·10 .Paraestareacciónpuedeafirmarseque:a)Lavelocidaddelareacciónesdirectamenteproporcionalalcuadradodelaconcentraciónde .b)Eltiemponecesarioparaquelaconcentracióninicialde sereduzcaalamitadvale231s.c)El tiemponecesarioparaque laconcentración inicialde sereduzcaa lamitadesmayorcuantomayoresdichaconcentracióninicial.d)Lareacciónesdeordenunorespectoal .e)Elordenglobaldelareacciónessiete.


Si la constante de velocidad tiene unidades de s quiere decir que se trata de unareaccióndeorden1.

k=r

[N2O5]

mol·L ·smol·L

=s

a‐d‐e)Falso.Se tratadeunareaccióndeorden1y lapropuestaseríacorrectaparaunareaccióndeorden2.

b)Verdadero.Silaconstantedevelocidadtieneunidadesdes–1quieredecirquesetratadeunareaccióndeorden1.

Enunareaccióndeorden1,t½seobtienemediantelaexpresión:

t½=ln 2k=

ln 2

3·10 s=231s

c)Falso.Enelcasodeunareaccióndeorden1eltiempoquetardaenreducirsealamitadlaconcentracióndeunreactivoesindependientedelaconcentracióninicialdelmismo.

t½=ln 2k

Sin embargo, sería correcto para una reacción de orden 2 en la que el valor de t½ seobtienemediantelaexpresión:

t½=1

k[A0]


6.80.¿Cuáleselefectodeuncatalizadorsobreunareacciónenequilibrio?a)Aumentarelrendimientodelareacción.b)LograrquelavariacióndelaenergíalibredeGibbs(ΔG)sehaganegativa.c)Ninguno,porqueafectaporigualalareacciónydirectaquealainversa.d)Permitequelasreaccionesendotérmicastranscurranatemperaturaambiente.

(O.Q.L.Murcia2008)

LaadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaentalpíaolaenergíalibredeGibbsdeunareacción.Elcatalizadoractúasobre laenergíadeactivaciónde lareacción.Tal como se observa en la figura, el catalizador disminuye por igual las energías deactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.


Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.Aplicadoalequilibrioquímico,éstenoseveafectadoporlapresenciadelcatalizador, loqueocurreesqueelequilibriosealcanzaantes.


6.81.ParalareacciónA(g)+B(g)C(g)lavelocidadvienedadapor:v=k[A][B]

Si se reducea lamitad el volumenocupadopor losgases reaccionantes, ¿cuánto variará lavelocidaddereacción?a)Seguirásiendolamisma.b)Sereduciráalamitad.c)Seharácuatrovecesmayor.d)Seduplicará.

(O.Q.L.Murcia2008)


r=k A B =knAVnBV

Sielvolumensereducealamitad,laecuacióndevelocidades:

r'=k A B =knAV/2

nBV/2

=4knAVnBV

Larelaciónentreambasvelocidadeses:

r'r=4knAV nBV

knAV nBV

=4

Elfactordeaumentodevelocidades4.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


6.82.DeunareacciónquímicaentreAyBsehanobtenidolossiguientesdatos:

[A]inicialM[B]inicialMvinicialM· Experiencia1 0,10 0,20 32Experiencia2 0,10 0,10 8Experiencia3 0,30 0,10 24

Sededucequelaecuacióndevelocidadesa)v=k[A][B]2b)v=k[B]2c)v=k[A][B]d)v=k[A]3[B]2

(O.Q.L.Murcia2008)


v=k[A]a[B]b


v1=k(0,10)a(0,20)b=32

v2=k(0,10)a(0,10)b=8

v3=k(0,30)a(0,10)b=24


v1v2=k(0,10)a(0,20)b

k(0,10)a(0,10)b=3282b=22b=2

v3v2=k(0,30)a(0,10)b

k(0,10)a(0,10)b=2483a=3a=1


v=k[A][B]2


6.83.¿Puededarseelcasodedosreaccionesquímicas,unaexotérmicayotraendotérmica,conlamismaenergíadeactivación?a)No,lasreaccionesexotérmicassecaracterizanporposeerenergíasdeactivaciónpositivasyenlasendotérmicaséstasiempreesnegativa.b)Sí,siemprequeunareacciónsealareaccióninversadelaotra.c)Sí,porqueelcarácterexo‐oendotérmicodeunareacciónesindependientedesuenergíadeactivación.d)Sí,siemprequesetratedereaccionescatalizadasendisolución.

(O.Q.L.Murcia2008)

Comoseobservaeneldiagramadeentalpíasambasreaccionestienenlamismaenergíadeactivacióndirectaydiferenteenergíadeactivacióninversa.

La entalpía de la reacción se obtiene a partir de la diferencia entre ambas energías deactivación,directaeinversa.

Δ H=E E

Proble

Lare

6.84.

Lavea)Esb)Esc)Esd)Es

Lave

a‐d)F

b)FaCO e

c)VedelH

Lare

6.85.calorsepua)12b)15c)59d)10

emasyCuestio

espuestacor

Paralasigu

2elocidaddedsigualalaveseldobledelatercerapstresvecesm

elocidadder

r=‐12d[CH

Falso.Larel

12r

also.Larelaes:

12r

erdadero.LH Oes:

12r

espuestacor

Paraunarerdereacciónuededescarta25kJ50kJ9kJ02kJ

onesdelasOlim

rrectaeslac

uientereacci

+6 desapariciónelocidaddelavelocidadpartedelavemayorquela

reacciónes:

H CH OH]dt

=

laciónentre

=16r

aciónentre l

=14r

Larelacióne

=16r

rrectaeslac

eacciónendon(ΔH=100karconsegur

mpiadasdeQu

c.

ióndecomb

4 +ndeetanoldesapariciónddeformacióelocidaddefavelocidadd

=‐16d[O ]dt

=

elasvelocida

lasvelocida

entrelasvel

c.

otérmica,qukJ).Delossigridad?

uímica.Volume

ustión:

6

ndeoxígenoónde .formaciónddedesaparic

=14d[CO2]dt

=

adesdedesa

r

adesdedesa

r

ocidadesde

r

ueserealizaiguientesval

en2.(S.Menar

o.

de .cióndeoxíge

=16d[H2O]dt

apariciónde

=13r

apariciónde

=12r

edesaparició

=13r

aenunasolaloresparala

rgues&F.Latre

eno.

eletanolyd

eletanolyd

óndeletano

aetapa,sehaenergíade

(

e)

(O.Q.L.Madrid

deloxígenoe

de formació

olydeform

hadeterminaeactivación,

(O.Q.L.Baleares

151

d2008)

es:

óndel

mación

adoel¿cuál

s2008)

Proble

Segúelvalvalor

Lare

6.86.respesiguie

¿Cuála)Sob)Soc)Sold)El

Laec

1)Si

2)Si

3)Dek:

ysia

Lare

emasyCuestio

nseobservlordelaenerde59kJes

espuestacor

En lasiguieecto a la suentescambi1.Unaume2.Unaume3.Unaumelócualesdeoloel1yel2oloel3.loel1yel3.1,el2yel3

cuacióndev

r=k[A

aumenta[A

aumenta[B

eacuerdoco

k k exp

aumentaelv

espuestacor

onesdelasOlim

vaeneldiagergíadeactisabsurdo.

rrectaeslac

entereaccióustancia A, sios:entodelacoentodelacoentodelateeloscambios.

.3.

velocidades

A]elvalorde

B]elvalorde

onlaecuació

p ‐ERT

valordekta

rrectaeslac

mpiadasdeQu

gramaenergivacióndire

c.

ón.A+Bsiendo el or

oncentraciónoncentraciónmperatura.spropuestos

:

eraumenta

erpermane

óndeArrhen

mbiénaume

c.

uímica.Volume

géticocorresectadebeser

C+D,enrden global

ndeA.ndeB.

saumentará

.

ececonstant

nius,siaum

entaelvalor

en2.(S.Menar

spondientermayorque

laque la le2. El sistem

álavelocidad

te.

entalatemp

rder.

rgues&F.Latre

aunareacceelvalorde

eydevelocidma puede se

ddelareacc

(

peraturaaum

e)

ciónendotéreΔH,portan

dadesdeorer sometido

ción?

(O.Q.L.Asturias

mentaelval

152

rmica,nto,el

rden2a los

s2008)

lorde


6.87.Paralareacción:A+BC,laecuacióndevelocidades:v=k[A]½[B].¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)Elordentotaldelareacciónes1,5.c)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidaddereacciónnosemodifica.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.


a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidadysuponiendoque[A]=cte:

v1=k[A ½[B]

sisereducelaconcentracióndeBalamitad,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[A ½ [B]2

relacionandoambasvelocidadessetieneque:

v1v2=2

Comoseobserva,lavelocidadsereducealamitad.

b)Verdadero.Elorden totaldeunareacciónes iguala lasumade losórdenesparcialesqueseindicanenlaecuación.Enestecaso,ordentotal=0,5+1=1,5.

c)Falso.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A ½[B]

siseduplicanlasconcentracionesdeAyB,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[2A ½[2B]


v1v2=2 ,

Comoseobserva,lavelocidadsemodifica.

d)Verdadero.ElordendelareacciónconrespectoalreactivoAes0,5.


6.88.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a)Aumentalavelocidadsilareacciónesendotérmica,perodisminuyesiesexotérmica.b)Aumentasiemprelavelocidaddereacción.c)Disminuyelaconcentracióndelosreactivosyporellodisminuyelaconstantedevelocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelasmoléculasyconellolaenergíadeactivación.


a)Falso.Alaumentar latemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconello la velocidad de la reacción independientemente de que ésta sea exotérmica oendotérmica.

b)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción.


c)Falso.Laconcentracióndelosreactivosesindependientedelatemperaturaalaqueserealizalareacción.

d)Falso.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción,perolaenergíadeactivaciónesunparámetrocinéticodelamismaynodependedelatemperatura.


6.89.Alañadiruncatalizadoraunareacción:a)Desplazaelequilibriohacialareaccióndirecta.b)LareacciónsehacemásespontáneaalhacersemásnegativoΔG.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversaaumentanporigual.d)Disminuyeelordentotaldelareacción.

(O.Q.L.LaRioja2008)

La adición de un catalizador notiene ningún efecto sobre laenergía libre de Gibbs de unareacción o sobre el orden dereacción de la misma. Elcatalizadoractúasobre laenergíadeactivacióndelareacción.

Tal como se observa en la figura,elcatalizadordisminuyeporiguallas energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.

Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.


6.90.Lacombustióndelgaspropanotienelugarsegúnlaecuación:

+5 3 +4 Conestainformaciónpuedeasegurarseque:a)Elordentotaldelareaccióndirectaes6.b)Elordentotaldelareaccióninversaes7.c)Paraquemarunmoldepropanosenecesitan5molesde .d)Elordentotaldelareaccióndirectadependedelapresiónde .e)Losmolesde necesariosparaquemar1moldepropanodependendelmecanismodelareacción.


a‐b) Falso. Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar el orden de unareacción.Laestequiometríade lareacciónsolocoincideconelordende lamismaen lasreaccioneselementales,aquellasquetranscurrenenunaúnicaetapa.

c)Verdadero.Laestequiometriadelareacciónindicaqueunmoldepropanoreaccionaconcincomolesdeoxígeno.

d)Falso.Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:

r=k C3H8 a O2 b

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar los valores de a y b, losórdenesparcialesrespectoacadareactivo.

e)Falso.LosmolesdeO necesariosparalacombustióndelpropanovienendeterminadosporlaestequiometríadelareacción.


(EnCastilla‐LaMancha2010sereemplazalapropuestadporlae).

6.91.Lareaccióndeoxidacióndelmonóxidodenitrógenoadióxidodenitrógeno:

2NO(g)+ (g)2 (g)a250°Cesdeordenparcial2respectoalmonóxidodenitrógenoyordenparcial1respectoaloxígeno y el valorde la constante cinética es k=6,5·10 · · .Por lo tanto,adicha temperatura, cuando las concentraciones inicialesde los reactivos son [NO]=0,100mol· y[ ]=0,210mol· ,lavelocidaddereacciónserá:a)13,7mol· · b)273 c)54,6mol· · d)6,8mol· ·

(O.Q.L.LaRioja2008)

Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:

r=k[NO]2[O2]

Sustituyendo

r= 6,5·10 mol ·L ·s 0,100mol·L 2 0,100mol·L =13,7mol· ·


6.92.Paraunareacciónquímica:a)Laecuacióndevelocidadv=k[A][B]2indicaquelasunidadesdelaconstantedecinéticasonL· · .b)Lasunidadesdelavelocidaddependendelordenlareacción.c)Laenergíadeactivaciónesindependientedelatemperaturaperovaríaconlapresenciadeuncatalizador.d)Lavelocidaddereacciónpuedeaumentarodisminuirdependiendodelsignodelaenergíadeactivación.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadsonsiempremol·L–1·s–1.

(O.Q.N.Ávila2009)

a)Falso.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:

k r

A B 2 mol L smol L 3 L mol s

b) Falso. La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia formada otransformadaporunidaddetiempo.Lasunidadesdelavelocidadsonmol·L ·s .

c)Verdadero.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius, laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencial, k , son los llamadosparámetros cinéticosde la reacciónque sonindependientesdelatemperatura.

k k exp ‐ERT


Sin embargo, la adición de un catalizador hace disminuir la energía de activación de lareacción,loquehaceaumentarlavelocidaddelamisma.

d)Falso.Comopuedeapreciarseenlaanteriorgráfica,laenergíadeactivaciónrepresentalabarreradeenergíaquedebenvencer losreactivosparaconvertirseenproductosyessiemprepositiva.

e) Falso. Tal como se ha demostrado en el apartado a) las unidades de la constante develocidaddependendelordentotaldelareacción.


6.93.Sisehabladeuncatalizadorsepuedeafirmarquealadicionarloenunareacción:a)Modificalaentalpíadelareacción.b)Modificalaenergíalibredelproceso.c)Rebajalaenergíadeactivación.d)Modificaelestadodeequilibriodelareacción.

(O.Q.L.Murcia2009)

Eldiagramaenergéticocorrespondienteaunareaccióncatalizadaes:

a‐b)Falso.Elcatalizadornoafectaal valor de la entalpía ni de laenergíalibredelareacción.

c) Verdadero. El catalizadordisminuyelaenergíadeactivacióndelareacción.

d)Falso.Elcatalizadornoafectaalestado de equilibrio de lareacción.


6.94.Elprocesodetransformacióndediamanteengrafitoesunprocesomuylento.Portanto:a)Coneltiempo,todoslosqueahorasondiamantestendráncolornegro.b)Estoaseguraqueelprocesonoesespontáneo.c)Estavelocidadnovaacambiaraunqueseaumentelatemperatura.d)Laenergíadeactivacióndelprocesohadesermuybaja.

(O.Q.L.Murcia2009)

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


Sielprocesoesmuylentoquieredecirquesuenergíadeactivaciónesmuyalta,porestemotivo,conelpasodeltiempo,muchotiempo,losdiamantesacabaránconvirtiéndoseengrafitodecolornegro.


6.95.ParaelprocesoA+B+C2Dseconoceexperimentalmenteque laecuacióndevelocidadesv=k[A][B].Portanto,¿cuáldelassiguientesexpresionesescorrecta?a)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .b)ElordendereaccióndelasustanciaCescero.c)ElreactivoCnoseconsumeduranteelproceso.d)Lasunidadesdekson ·L· .

(O.Q.L.Madrid2009)

a)Verdadero.Lavelocidaddereacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo,ydeacuerdoconellosusunidadessonmol·L ·s .

b) Verdadero. Al aparecer el reactivo C en la ecuación de velocidad quiere decir que elordenparcialconrespectoalmismoescero.

c)Falso.Todoslosreactivosseconsumenduranteeltranscursodelareacción.

d)Verdadero.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:

k v

A B

mol L s 1

mol L 2 L mol s

Larespuestaincorrectaeslac.

6.96. En relación con el llamado “smog fotoquímico” indica cuál de las siguientesproposicionesesincorrecta:a)Sedebe,sobretodo,alosóxidosdenitrógenogeneradosporlosautomóviles.b)Estípicodelosdíasdeniebla.c)Contieneelozonotroposféricoqueesmuyirritante.d)Esunfenómenocaracterísticodelasgrandesciudadesoccidentales.

(O.Q.L.Madrid2009)

Laformacióndelsmogenlasgrandesciudadessedebealasreacciones:

NO (g)NO(g)+O(g)

O (g)+O(g)O (g)

Larespuestaincorrectaeslab.

6.97.Lavelocidaddeuna reaccióna75°Ces30vecesmás rápidaquea25°C. ¿Cuáles laenergíadeactivaciónparadichareacción?a)58,6kJ· ·b)25,5kJ· ·c)7,05kJ· ·d)1,51kJ· ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.LaRioja2009)

Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,30/1.



lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln30=EA

8,314·10 3

125+273

1

75+273EA=58,6kJ·


(CuestiónsimilaralapropuestaenOviedo2002).

6.98.¿Cuálesdeestosfactoresafectanalvalordelaconstantecinéticadeunareacción?i)temperaturaii)concentracionesdereactivosiii)usodecatalizadores

a)Solamenteib)Solamenteiic)Solamenteieiiid)i,iieiii

(O.Q.L.LaRioja2009)

i)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k,yéstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

siendo,k =factorpreexponencialyE =energíadeactivación,losllamadosparámetroscinéticosdelareacción.

ii) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentacon lasconcentracionesde lasespeciesreaccionantesdeacuerdoconecuacióncinética:

r=k[reactivo

siendo,a=ordenparcialrespectoadichoreactivo.

iii)Falso.Elusodecatalizadoresmodificavelocidaddeunareacciónyaquehacedisminuirlaenergíadeactivacióndelamisma.


6.99. Los datos de las velocidades iniciales para la reacción, X+Y Z, se recogen acontinuación:

[X](M) 0,10 0,10 0,30[Y](M) 0,10 0,20 0,30Velocidad(M ) 0,020 0,080 0,540

¿Cuáleslaecuacióncinéticaparaestareacción?a)v=k[X]2b)v=k[Y]2c)v=k[X][Y]d)v=k[X][Y]2

(O.Q.L.LaRioja2009)



v=k[X]a[Y]b


v1=k(0,10)a(0,10)b=0,020

v2=k(0,10)a(0,20)b=0,080

v3=k(0,30)a(0,30)b=0,540


v2v1=k(0,10)a(0,20)b

k(0,10)a(0,10)b=0,0800,020

2b=22b=2

v3v1=k(0,30)a(0,30)b

k(0,10)a(0,10)b=0,5400,020

3a·3b=33sib=2a=1


v=k[X][Y]2


(CuestiónsimilaralaspropuestasenMadrid2006yMurcia2008).

6.100.Laecuaciónquímicay laecuacióncinéticade lareacciónen fasegasentreNOy son:

2NO(g)+2 (g) (g)+2 (g)

v=k[NO]2[ ]¿Cuálessonlasunidadesdeksieltiempoestáexpresadoensegundosylaconcentraciónenmolesporlitro?a)L·s· b) · · c)mol· · d) · ·

(O.Q.L.LaRioja2009)

Laecuacióndevelocidadcorrespondeaunareaccióndeorden3:

v=k[NO]2[H2]


k v

NO 2 H2 ylasunidadesson

mol L smol L 3 L2


6.101.EnunareaccióndeprimerordendeltipoAP,siel90%deAseconvierteenPen30min,¿cuáleseltiempodevidamedia?a)18,0minb)9,03minc)0,076mind)0,11mine)13,0min

(O.Q.N.Sevilla2010)


Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:

ln[A][A0

=‐kt

Sustituyendo:

ln0,11=‐

ln 2t½

30t½=9,03min


6.102.Yaquelareacción2A+BC,quetranscurreenunsolaetapa,esendotérmicayquesuecuacióndevelocidadesv=k[B]2:a)Setratadeunareaccióndeorden3.b)Alañadiruncatalizadorlareacciónsehacemenosendotérmicaysuvelocidadaumenta.c)LavelocidadconlaqueseformaCeslamismaconlaquedesapareceB.d)Encualquiermomentolavelocidadesconstantesilatemperaturanovaría.

(O.Q.L.Murcia2010)

a)Falso.Setratadeunareaccióndeorden2.

b) Falso. La adición de un catalizador hace disminuir la energía de activación de lareacción de las reacciones directa e inversa, lo que hace aumentar la velocidad de lamisma,sinparaellocambiarlaentalpíadelareacción.

c)Verdadero.ComosetratadeunareacciónelementalenlaqueloscoeficientesdeByC(νB=‐1yνC=+1),portantocomo:

rB=‐1νBd Bdt

rC=1νCd Cdt

secumplequerB=rC.

d) Falso. Si la temperatura no cambia, el valor de k se mantiene constante; pero lavelocidad de reacción también depende de [B], por ello para que la velocidad seaconstanteesprecisoque[B]=constante.


6.103.Siparalareacción:

2 (g) (g) laenergíadeactivaciónvale13kJyΔH=‐57kJ:

a)Elvalordelaenergíadeactivaciónparaelprocesoinversovaldrá70kJ.b)Setratadeunareacciónendotérmica.c)Sepuedeasegurarquev=k[ ½.d)Siseañadeuncatalizadorlaenergíadeactivaciónnovariará.

(O.Q.L.Murcia2010)

a)Verdadero.Comoseobservaeneldiagramadeenergía, laentalpíade la reacciónseobtieneapartirdeladiferenciaentreambasenergíasdeactivación,directaeinversa:

Δ H=E E

Proble

Enes

b)Fa

c)Fa

d)Fa

Lare

6.104a)Aub)Disc)Esd)Au

a)Veestaa

siendcinét

Noob

b‐d)

c)Fa

Lare

6.105uncaa)Meb)Evc)Fad)Am

emasyCuestio

stecaso:

‐57kJ=13

also.Setrata

also.Nosedi

also.Segúns

espuestacor

4.Lavelocidumentaalsusminuyealsunparámetumentacuan

erdadero. Laumentaco

k k exp

do,k =factticosdelare

bstante,lav

Falso.Lave

also.Laprop

espuestacor

5.Enelprocatalizadorpaejorarlapurvitarreacciovorecerlosfmortiguarlo

onesdelasOlim

3kJ–E

adeunproc

isponededa

seobservae

rrectaeslac

daddeunareubirlatempesubirlatemptroquenosentomásnega

La velocidadnlatemper

p ‐ERT

torpreexpoeacción.

velocidadau

locidaddeu

puestaesabs

rrectaeslaa

cesodeHabeara:rezadelnesexplosivfactorescinéosefectosde

mpiadasdeQu

.

esoexotérm

atoscinético

eneldiagram

c.

eacción:eraturasiΔHperaturasiΔepuedemedativoseaelv

ddeuna reaturadeacu

nencialyE

umentainde

unareacción

surda.

a.

er‐Bosch,pa

producido.vas.éticosdelprolapresencia

uímica.Volume

E

micoyaque

osparapod

madeenerg

H>0.ΔS>0.dir.valordeΔG.

eaccióndepeuerdoconla

=energía

ependientem

nnodepend

aralasíntes

.

oceso.adeimpurez

en2.(S.Menar

.=70kJ

Δ H<0.

erdetermin

gías.

endede laaecuaciónd

deactivació

mentedecua

dedelosval

isde a

zasenlosga

rgues&F.Latre

J

narlaecuaci

constante deArrhenius

ón,losllam

alseaelvalo

oresdeΔSy

partirde

sesdeorige

e)

ióndeveloc

(O.Q.L.Murcia

de velocidad:

madosparám

ordeΔH.

yΔG.

y ,seem

en.(O.Q.L.Murcia

161

idad.

a2010)

d, k, y

metros

mplea

a2010)


a‐d)Falso.Ambaspropuestascarecendesentido.

b)Falso.LareacciónentreN yH noesexplosiva.

c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadorhacedisminuir laenergíadeactivaciónde lareacción de las reacciones directa e inversa, lo que hace aumentar la velocidad de lamisma.


6.106.Laecuacióndevelocidaddeciertareacciónesv=k[A]2[B].Portanto:a)Lavelocidadserá8vecesmayorsisedisminuyeelvolumenalamitad.b)Lasunidadesdeksonmol/L.c)kesindependientedelatemperatura.d)Lavelocidadesconstantemientrastranscurrelareacción.

(O.Q.L.Murcia2010)

a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A]2[B]=k

[nA]2

V2nBV

sisereduceelvolumenalamitad,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[A]2[B]=k

[nA]2

½VnB½V


v2v1=8

b)Falso.Laconstantedevelocidades:

k=v

[A]2[B]ylasunidadesson

mol·L 1·s 1

mol·L 1 2=L·mol 1·s 1

c‐d)Falso.Lavelocidaddeuna reaccióndependede la constantedevelocidad,k, y estaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT




6.107.Silaecuacióncinéticaoleydevelocidadparaunareacciónquímicaesv=k[A]2[B].¿QuéleocurriráalavelocidaddelareacciónsiseduplicanlasconcentracionesdeAyB,enigualdaddecondiciones?a)Seduplicará.b)Seráochovecesmayor.c)Dependerádelvalordek.d)Serácuatrovecesmásgrande.

(O.Q.L.Madrid2010)


Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A]2[B]

siseduplicanlasconcentracionesdeambasespecies,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[2A]2[2B]


v2v1=8

Comoseobserva,lavelocidadsehaceochovecesmayor.



6.108.Paraestareacción:

+5 3 +4 ¿Cómoeslavelocidaddedesapariciónde enrelaciónconladeproducciónde ?a)Eslamismaquelavelocidaddeproducciónde .b)1/5lavelocidaddeproducciónde .c)3/5lavelocidaddeproducciónde .d)5/3lavelocidaddeproducciónde .

(O.Q.L.LaRioja2010)

Lavelocidaddereacciónes:

r=‐d[C H

dt=‐

15d[Odt

=13d[COdt

=14d[H2Odt

LarelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeO yproduccióndeCO es:

15r =

13r r =

3r


6.109.Bajodeterminadascircunstancias,lareaccióndeCOcon paradar yNOtienelasiguienteecuacióncinética:

v=k[CO][ ]¿Cuálessonlasunidadesdelaconstantecinética?a)mol· · b) · · c)L· d) · ·

(O.Q.L.LaRioja2010)


k=v

[CO][NO2]ylasunidadesson

mol·L ·minmol·L 2 =mol 1·L·


(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996yLaRioja2004).


6.110. De acuerdo con elgráfico adjunto, ¿cuál es lavelocidaddedesaparicióndelreactivoalos10s?a)0,025 · b)0,050 · c)0,40 · d)0,80 ·

(O.Q.L.LaRioja2010)

Lavelocidadinstantáneasedefinecomo:

v=‐dCdt=‐

ΔCΔt

Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos5y10s,seobtiene:

v=‐0,50‒0,65 M10‒5 s

=0,030·M·

Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos0y10s,seobtiene:

v=‐0,50‒0,83 M10‒0 s

=0,027·M·

Estevalortienemásincertidumbre,yaquelaconcentraciónparat=0sresultamásdifícildeleer.

Larespuestaquemásseaproximaeslaa.

6.111.Uncatalizadorhacequeunareaccióntranscurraaunamayorvelocidaddebidoaque:a)Proporcionaunamayortemperaturadereacción.b)Proporcionaunaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.c)Hacequelareacciónseamásexotérmica.d)Disminuyelaentropíadelareacción.


Laadicióndeuncatalizadornotieneningún efecto sobre la temperatura,la entalpía ni la entropía de unareacción. El catalizador actúa sobrela energía de activación de lareacción.

Tal como se observa en la figura, elcatalizador disminuye por igual lasenergías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.

Aldisminuirlaenergíadeactivaciónlasreaccionestranscurrenenmenostiempo por lo que aumenta la

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


velocidaddeambasreacciones.


6.112.La fosfinaseutilizaparamatar insectosyroedores.Ladegradaciónde la fosfinaesmuyrápidaysepuederepresentarporlareacción:

4 (g) (g)+6 (g)

queobeceauna leydeprimerordenv=1,98·10 [ ]. ¿Cuálesel tiempoparaque sedescompongael50%delafosfina?a)15sb)150sc)198sd)35se)350s


Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndeorden1es:

ln[A][A0

=‐kt

Sustituyendo:

ln0,51=‐1,98·10 tt=350s


6.113.Cuandoseañadeuncatalizadoralequilibrio:

2 (g)+ (g)2 (g) ΔrH=‐98,9kJa)Serebajalaenergíadeactivacióndelareaccióndirectaperonodelainversa.b)Disminuyelaenergíalibredelprocesoylohacemásespontáneoy,portanto,másrápido.c)Consiguelaquelareacciónseamásexotérmica.d)Consiguelaquelareacciónseamásendotérmica.e)Disminuyeporiguallaenergíadeactivacióndelareaccióndirectacomodelainversa.


La adición de un catalizador notiene ningún efecto sobre laenergía libre de Gibbs ni sobre laentalpía de una reacción. Elcatalizador actúa sobre la energíadeactivacióndelareacción.

Talcomoseobservaenlafigura,elcatalizadordisminuyeporiguallasenergías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.



6.114. Una reacciónmuy importante en la industria del caramelo es la hidrólisis de lasacarosa:

sacarosa+aguaglucosa+fructosaSetratadeunareaccióndeprimerordendonde v=k[sacarosa] por lo que lasunidadesdelaconstantedevelocidad,k,son:a)L· b) · · c) d)L· ·s

(O.Q.L.Murcia2011)


k=v

[sacarosa]ylasunidadesson

1s=


6.115.Unasustanciadesparecesiguiendounacinéticadeprimerorden,conun ½de34,0s.¿Cuántotiemposerequeriráparaque laconcentraciónde lasustanciadisminuyehastaun12,5%delvalorinicial?a)11sb)68sc)102sd)272s

(O.Q.L.LaRioja2011)


[A]=[A0]2

Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndeprimerordenes:

ln[A][A0]

=‐k·t

Sustituyendoenlaecuación:

ln[A0]/2[A0]

=‐k·t½k=ln2t½

=0,69334s

=2,04·10 s–1

Cuandoquedaun12,5%desustanciaeltiempotranscurridoes:

ln0,125[A0]

[A0]=‐2,04·10 ·tt=102s


6.116. Si para una reacción la constante de velocidad se duplica cuando la temperaturaaumentade15°Ca25°C.¿Cuáldebeserelvalordelaenergíadeactivación?a)487,88kJ· ·b)49,5kJ· ·c)243,94kJ· ·d)975,76kJ· ·(Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.L.LaRioja2011)



lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln2=EA

8,314·10 3

1(15+273)

1

(15+273)EA=49,5kJ·


(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2009).

6.117. Para una reacción irreversible, A B, ¿qué representación mostraría uncomportamientolinealsilareacciónesdesegundoordenrespectodeA?a)[A]vstiempob)1/[A]vstiempoc)[A]2vstiempod)1/[A]2vstiempo

(O.Q.L.LaRioja2011)

Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1[A0]

=k·t

Siserepresenta1/[A]frenteatseobtieneunalínearectacuyapendienteeslaconstantedevelocidadk,ycuyaordenadaenelorigenes1/[A0].


6.118.Uncatalizadorafectaalavelocidaddeunareacción:a)Incrementandolaenergíacinéticadelosreactivos.a)Aumentandoelnúmerodecolisionesentrelosreactivos.c)Disminuyendoladiferenciaenergíaentrereactivosyproductos.b)Proporcionandounaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.


Laadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaenergíacinéticanielnúmerodecolisionesquesufrenlosreactivos,nicambiandoadiferenciadeenergíaentrereactivosyproductos.Elcatalizadoractúasobrelaenergíadeactivacióndelareacción.


Tal como se observa en la figura,elcatalizadordisminuyeporiguallas energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.

Al disminuir la energía deactivación, las reaccionestranscurrenenmenostiempoporlo que aumenta la velocidad deambasreacciones.


(CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla‐LaMancha2010).

6.119. ¿Cuál(es) de las siguientes propuestas sobre la velocidad de una reacción escorrecta(s)?a)Puedeexpresarseen · .b)Puedeexpresarseenmol· · .c)Cuandoseadicionauncatalizadorlavelocidadsemodifica.d)Suvalornuméricoesconstantedurantetodoeltiempoqueduralareacción.e)Suvalornuméricodependedelatemperaturaaqueserealizalareacción.


a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=‐d[A]dt

ylasunidadessonmol·L

s=mol· ·

b)Verdadero.Segúnsehavistoenelapartadoanterior.

c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallasenergíasdeactivaciónde las reacciones directa e inversa. Al disminuir la energía de activación, las reaccionestranscurrenenmenostiempoporloqueaumentasuvelocidad.

d)Falso.LavelocidaddeunareacciónAP,sedefinecomo:

r=‐d[A]dt

=d[P]dt

Como se observa, [A] disminuye con el tiempo,mientras que, [P] aumenta; por tanto lavelocidadnopermanececonstante.

e)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k:

r=k[A]

yestaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


Lasrespuestascorrectassonb,cye.

Proble

7.EQ

7.1. Spenda)Nob)Cec)Nod)Poe)Ne

Unas

Comoposit

Lare

7.2.P

¿Cuála)13b)0,0c)96d)0,1e)0,7

(Dato

Lare

siend

Susti

Lare

emasyCuestio

QUILIBRIOQ

Siparaunadientedelacopuededeteero.opuededeteositiva.egativa.

sustanciaco

oseobservativa.

espuestacor

Paralareacc

2 (g)+leselvalor30024601877

o.R=0,0821

elaciónentre

K =K R

do

Δ=Σcoe

ituyendo:

K =13 0

espuestacor

onesdelasOlim

QUÍMICO

sustancia lcurvadelpunerminarsesin

rminarsesin

omolaques

a,lacurvad

rrectaeslab

ción:

+ (g)de alam

1atm·L·

elasconstan

RT

f.esteq.pro

0,082 900

rrectaeslad

mpiadasdeQu

ladensidadntodefusiónnelpuntocr

nelpuntotr

seproponep

elpuntode

b.

2 (gmismatempe

· )

ntesK yK

ductosgas–

=0,18

d.

uímica.Volume

del sólido enes:rítico.

riple.

presentaels

fusiónvien

g) =1eratura?

vienedada

–Σcoef.este

en2.(S.Menar

esmayor qu

siguientedia

edadaporl

13a900K.

aporlaexpr

eq.reactivo

rgues&F.Latre

ue ladensida

(O.Q.N

agramadef

líneaADque

(O.Q.N

resión:

sgas=2–(

e)

daddel líqui

N.Navacerrada

fases:

etienepend

N.Navacerrada

(2+1)=‐1

170

ido, la

a1996)

diente

a1996)


7.3.Paralareacción:Hg(l)Hg(g), a100°Ces0,00036atmyΔG°a100°Ces:a)‐(8,314)(100)(2,30)log(0,00036)b)+(8,314)(373)(2,30)log(0,00036)c)+(8,314)(100)(2,30)log(0,00036)d)‐(8,314)(373)(2,30)log(0,00036)e)0

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)


ΔG°=‐RTlnK =‐2,30RTlogK

Sustituyendo:

ΔG°=‐2,30(8,314)(373)log(0,00036)



NO(g)+CO(g)½ (g)+ (g) ΔH=‐374kJ¿Quécondicionesfavorecenlaconversiónmáximadereactivosaproductos?a)Altatemperaturaybajapresión.b)Bajatemperaturaybajapresión.c)Altatemperaturayaltapresión.d)Bajatemperaturayaltapresión.e)Ningunadeestascondiciones.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.Madrid2011)

DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:

“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.

Si se aumenta la presión, el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya, es decir, hacia donde se formen menos moles de gas, en este caso losproductos.

Si se disminuye la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido en el que sedesprenda calor y, por tanto, aumente la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos.



2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g) =8,0a900K.

Silaspresionesinicialesde (g)y (g)son0,10atmcadaunaylaspresionesdeHCl(g)y (g)son0,25atmcadauna,¿cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a) < ylareaccióntienelugarhacialaderecha.b) > ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.c) < ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.d) > ylareaccióntienelugarhacialaderecha.e)Lareacciónestáenequilibrio.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Sevilla2004)(O.Q.L.Madrid2009)


ElvalordeQ secalculaconlaspresionesparcialesantesdealcanzarseelequilibrio:

Q =pHCl p

p 2 p 2 =

0,25 0,250,1 2 0,1 2 =9,8

Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugarhacialaizquierda.



3Fe(s)+4 (g)Fe3O4(s)+4 (g)Unaumento en el volumendel recipientede reacciónproduce el siguiente efecto sobre elequilibrio:a)Noseproduceningúncambio.b)Elvalorde disminuye.c)Seproducemás (g).d)Seproducemás (g).e)Elvalorde aumenta.

(O.Q.N.Navacerrada1996)

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =H2H O

=

n 4

V4

n 4

V4

=n 4

n 4

LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=4–4=0

Seobtieneque,K =K .

Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


7.7.Lareacción:

(g)+ (g)2NO(g)se encuentra en equilibrioaunasdeterminadas condicionesdepresión y temperatura.Alañadirnitrógenoalamezcla,sucedeque:a)Nada,porquenosepuedealterarelequilibrio.b)Sedesplazaelequilibrioalaizquierda,paraquetambiénaumentelaconcentraciónde .c)Disminuyeelvalordelaconstantedeequilibrio.d)Sedesplazaelequilibrioaladerecha,conelfindecompensarelefectodelaumentodelaconcentraciónde .

(O.Q.L.Murcia1996)




a)Falso.AlañadirN atemperaturaconstanteelequilibrioserompe.

b)Falso.SiseañadeN ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconO hacialaformacióndeNO(derecha)porloquelaconcentraciónO disminuye.

c) Falso. Si se añade N a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirN perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeKpporloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.

d)Verdadero.Talcomosehaexplicadoenelapartadob).


7.8.Paraelequilibrio:

2 (g)2NO(g)+ (g)a)Kp=Kcb)SefavorecelaobtencióndelNOalaumentarlapresión.c)Sedesplazaalaizquierdaalañadir .d)Sedesplazaaladerechaalañadiruncatalizador.

(O.Q.L.Murcia1996)

a)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


EnestecasosecumplequeK ≠K .



b) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNO .

c)Verdadero. Si se añadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia reaccionando con NO hacia laformacióndeNO (izquierda).

d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.



7.9.Unareacciónquímicatieneunaconstantedeequilibriomuyelevada.Portanto:a)Elequilibriosealcanzarárápidamente.b)Lamezcladelosreactivospuedeserexplosiva.c)Lavelocidadnodependerádelasconcentracionesdelosreactivos.d)Nosepuededecirnadadelavelocidaddelareacción.

(O.Q.L.Murcia1996)

a) Falso. El tiempo que tarda en alcanzarse el equilibrio no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelvalor lasconstantescinéticasde lasreaccionesdirectaeinversa.

b) Falso. El que lamezcla de reactivos pueda ser explosiva no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelascaracterísticaspropiasdelosreactivos.

c)Falso.LavelocidaddeunareacciónABsedefinecomo:

r=k[A

dondekeslaconstantecinéticaodevelocidad,[A]eslaconcentraciónmolardelreactivoAyneselordenparcialdelareacciónrespectoalmismo.

d)Verdadero.SuponiendoelequilibrioAB,cuyaconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:

K =B A

el hechode que la constante de equilibrio seamuy elevada quiere decir que [B] >> [A]peronosuministraningunainformaciónsobrelavelocidaddelareacción.


7.10.UnasustanciaABsedescomponeparaformarAyBdeacuerdoconlareacción:

AB(g)A(g)+B(g)siendo laconstantedeequilibrio1,0.Siseintroducen2molesdeABenunrecipientedeunlitro,alalcanzarelequilibrioelnúmerototaldemolesserá:a)2b)2,3333c)3d)4

(O.Q.L.Murcia1996)

Latablademolescorrespondientealequilibrioes:

AB A Bninicial 2 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 2–x x x

Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

K =A BAB

SustituyendoenlaexpresióndeK yteniendoencuentaqueV=1L:


1,0=x2

2xx=1mol

Elnúmerodemolestotalesenelequilibrioes:

nt= 2–x +x+x=2+x=3mol


7.11.Supongaunareacciónendotérmicaenfasegaseosadeltipo2AB:a)Elequilibriosedesplazaalaizquierdaalaumentarlapresión.b)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedeequilibrio.c)Laconstantedeequilibrioesindependientedelatemperatura.d)Ningunadelasanterioresescorrecta.

(O.Q.L.Murcia1996)



a) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeB(derecha).

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeB(derecha).

AlalcanzarseelnuevoequilibriosetienequelacantidaddeBesmayorquelaexistenteenelequilibrioanterior,mientrasquelacantidaddeAesmenor.TeniendoencuentaquelaexpresióndeK es:

K =BA

elvalordelaconstanteK alanuevatemperaturaesmayorqueelanterior.

c)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioparacadatemperatura.

d)Notienesentido.


7.12.Latemperaturacríticaenundiagramadefasesparaunasustanciapuraes:a)Latemperaturaalaquetienelugarelpuntotriple.b)Latemperaturaalaqueterminalacurvadesublimación.c)Latemperaturaalaqueelsólido,líquidoygasexistenenequilibrio.d)Latemperaturaporencimadelacualelgasnosepuedelicuarporaumentodepresión.e)Latemperaturaalaqueterminalacurvadepuntosdefusión.

(O.Q.N.CiudadReal1997)

Alavistadelsiguientediagramadefases:

Proble

a‐c)Ftrese

b) Faencuelpu

d)Vepued

e) Faencu

Lare

7.13.a)Lab)Lac)Lad)Lae)Nin

Unlídeeb

Lare

7.14.Calcu

a)1,5b)1,0c)2,4d)7,2e)4,0(Dato

Laec

emasyCuestio

Falso.Latemestadosdea

also. La curventranelequntotriple.

erdadero.Ldelicuarunv

also. La cuentraneleq

espuestacor

Elpuntodeatemperaturatemperaturtemperaturatemperaturngunodelos

quidohiervbulliciónnor

espuestacor

La energíaulalaconsta

(g)+

57·10 07·10 47·10 24·10 06·10 o.R=8,314J

cuaciónterm

onesdelasOlim

mperaturadagregaciónd

vade sublimquilibrioels

La temperatvaporporm

rva de fusiquilibrioels

rrectaeslad

ebulliciónnraalaquelaraporencimraalaquesuraalaquessanteriores.

vecuandosurmalcorresp

rrectaeslac

a libre Gibbsantedeequil

(g)

J· ·

moquímicac

mpiadasdeQu

delpuntotrdeunasusta

mación (línesólidoconel

turadelpunmuchoquese

ión (línea Asólidoconel

d.

normaldeunapresióndemadelacualupresióndeealcanzael.

upresióndepondeacua

c.

s de formaclibriodelar

2NO(g)

)

correspondi

uímica.Volume

riple(A)esancia.

eaOA) estálvaporyter

ntocrítico(eaumentel

AD) está follíquidoyte

nlíquidoes:evaporiguallungasnopevaporesigulequilibrioe

evaporseiandolapres

ción delNOreacción:

entealafor

en2.(S.Menar

aquellaenl

á formadaprminaenel

(C)esaquelapresión.

ormada porerminaenel

laalapresiópuedeserconualaunaatentreellíquid

gualaalapiónatmosfé

(g) es 86,6

(O.Q.N.Ciuda

rmacióndeN

rgues&F.Latre

acoexisten

por los puntpuntoAdon

llaporencim

r los puntolpuntoD.

ónatmosférindensado.mósfera.doyelgas.

(O.Q.

resiónatmoricaes1atm

69 kJ·

adReal1997)(

NO(g)es:

e)

enequilibr

tos en los qndeseencu

madecual

s en los qu

ica.

.N.CiudadRea

osférica.Elpm.

a 25°C y 1

(O.Q.L.Asturias

176

riolos

que seuentra

nose

ue se

l1997)

punto

1 atm.

s2008)


12N (g)+

12O (g)NO(g)ΔG°=86,69kJ·mol

Comoen lareacciónpropuestase forman2molesdeNO,elvalordeΔG°eseldobledelvalordado,173,38kJ.

LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:

K exp‐ΔG°RT

Sustituyendo:

K =exp‐173,38kJ·mol

8,314·10 kJ·mol ·K (25+273)K=4,06·10

Comosededucedelvalordelaconstante,atemperaturaambiente,seformamuypocoNO.



(g)2 (g) ΔH=+58,2kJ¿Cuálde las siguientesmodificacionesproduciráunaumento en la concentraciónde (g)?a)Unaumentodelatemperatura.b)Unadisminucióndelvolumen.c)Laconcentraciónde (g)permaneceráconstanteyaqueestáenelequilibrio.d)Unaumentodelapresión.e)Unadisminucióndelatemperatura.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Madrid2010)



a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma calor y, por tanto, disminuya latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO .

b‐d)Falso.Sisedisminuyeelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle aumenta la presión. Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoN O .

c) Falso. Carece de sentido, ya que si se altera el equilibrio cambia la composición delmismo.

e) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeN O .




4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibriolaconcentracióndeaguaquequedasinreaccionares[ ]=0,60mol/L,calcule laconcentracióndeequilibriode (g)enmol/L.a)3,00b)2,00c)2,40d)0,90e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.

(O.Q.N.CiudadReal1997)

Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:

NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x

LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:

[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M

LaconcentracióndeNH enelequilibrioes:

[NH ]=4 0,5M =2,00M


7.17.Laposicióndeequilibrionoseveafectadaapreciablementeporcambiosenelvolumendelrecipienteparalareacción:a) (g)+ (g)2NO(g)b) (s)+6 (g)4 (l)c) (g)+3 (g)2 (g)d) (g)+ (s)2HI(g)e) (l) (l)+½ (g)

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Cádiz2008)

a)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =[NO]2

N O =

nNO 2

V2

nV

nV

=nNO 2

n n

b)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =1

[Cl ]6=

1n 6

V6

=V6

n 6 K sídependedeV

c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:


K =[NH ]2

N [H ]3=

n 2

V2

nV

n 3

V3

=n 2

n n 3 V2K sídependedeV

d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =IH]2

H=

nHI 2

V2

nV

=nHI 2

n1VK sídependedeV

e)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K = O ]½=n ½

V½K sídependedeV


7.18.Paralareaccióndedescomposicióndecarbamatodeamonio:

(s)2 (g)+ (g)enelequilibriolapresióntotaldelgases0,843atma400K.Laconstantedeequilibrio aestatemperaturaes:a)0,0222b)0,00701c)0,843d)0,0888e)0,599

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.LaRioja2011)


K = p p

Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:

p =2p =2p

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:

p =p +p =3pp=p3=0,843atm

3=0,281atm

SustituyendoenlaexpresióndeK :

K = 2p ·p=4 0,281 =0,0888


(EnAsturias2007ponenunidadesalaconstantedeequilibrio,atm ,yenLaRioja2011seproponeotratemperaturayotrapresióndeequilibrio).


7.19. Para una determinada reacción química entre sustancias gaseosas se sabe queKp=100.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG°=0,puestoqueelsistemaseencuentraenequilibrio.b)ΔG°<0c)ΔG°>0d)NoesposiblehacerningunaafirmaciónrelativaaΔG°.

(O.Q.L.Murcia1997)

LaexpresiónquerelacionaΔG°conK es:

ΔG°=‐RTlnK

ComoellnK >0,comolosvaloresdeRyTsonsiemprepositivos,entoncesΔG°<0.Setratadeunprocesoespontáneoaesatemperatura.


7.20.Elprocesodadoporlaecuaciónquímica:

(g)+ (g) (g)puededecirsequeestáenequilibriocuando:a)Lasconstantesdevelocidadseigualan.b)Lavelocidaddelareaccióndirectaylavelocidaddelareaccióninversasonnulas.c)Lasvelocidadesdelareaccióndirectaeinversasoniguales.d)Lavelocidaddelareaccióndirectaesdobledelavelocidaddelareaccióninversa.

(O.Q.L.Murcia1997)

Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1=k1 Cl a PCl b

r2=k2 PCl cenelequilibrior1=r2

donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [Cl ], [PCl ] y [PCl ] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.

Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.


7.21. La reacción de formación del amoníaco es exotérmica. ¿Cuál de las siguientesafirmacionesesfalsa?a)Lareacciónesmásrápidaalaumentarlatemperatura.b)Alaumentar lapresióndisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.c)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconcentracióndelosreactivosydisminuyeladelosproductos.d)Alaumentarelvolumendisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.

(O.Q.L.Murcia1997)

a)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,lasmoléculassemuevenconmayorvelocidad,seproducenmáschoquesentreellasyporlotantoaumentalavelocidaddelareacción.




ElequilibriocorrespondientealaformacióndeNH es:

N (g)+3H (g)2NH (g) ΔH°<0

b)Verdadero.Alaumentar lapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNH porloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciamientrasquedisminuyenlasconcentracionesdelosreactivos.

c)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformación de los reactivos por lo que aumenta la concentración de estos,mientras quedisminuyeladelproducto.

d)Falso.Alaumentarelvolumena temperatura constantedisminuye lapresión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación deN yH , por lo que aumenta la concentración de estassustancias(reactivos)mientrasquedisminuyelaconcentracióndelproducto.


7.22.Lapresióndevapordeunlíquidoenequilibrioconsuvapor:a)Aumentaconlatemperatura.b)Dependedelosvolúmenesrelativosdelíquidoyvaporenequilibrio.c)Dependedeláreadelasuperficiedellíquido.d)Dependedelacantidaddelíquidopresente.e)Nodependedelatemperatura.

(O.Q.N.Burgos1998)

Lapresióndevapordeun líquidosolodependede latemperatura,yaquesiaumenta latemperatura del líquido, éste gana energía que se emplea para romper los enlacesintermoleculares,quemantienenunidasalasmoléculasenlafaselíquida,ypasanalafasevapor haciendoque el número aumente el númerodemoléculas en la fase vapor y conestolapresióndevapor.



2 (s)2CuBr(s)+ (g)

lapresióndel (g)enelequilibrioes1,90·10 kPaa298K.CalculeΔGa298Kcuandolapresióndel (g)producidoenlareacciónes1,00·10 kPa.a)39,9kJ· b)0c)44,1kJ· d)‐3,2kJ· e)‐7,3kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Burgos1998)



ΔG°=‐RTlnK

AltratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresióndeK es:

K =p

Teniendoencuentaqueparacalcularlaconstantedeequilibriolapresióndereferenciaes1atm(101,3kPa),elvalordeK es:

K =1,90·10101,3

=1,88·10

Sustituyendo:

ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 1,88·10 =44,1kJ·mol

LaexpresiónquepermitecalcularΔGes:

ΔG=ΔG°+RTlnQ

ElvalordeQ es:

Q =1,00·10101,3

=9,87·10

Sustituyendo,elvalordeΔGes:

ΔG=44,1kJ·mol + ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 9,87·10 =‐7,3kJ·



4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibrio[ ]=0,60mol/L,calculelaconcentracióndeequilibriodel (g)enmol/L.a)2,40b)0,70c)3,50d)3,00e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)


NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x

LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:

[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M

LaconcentracióndeO enelequilibrioes:


[O ]=7(0,5M)=3,50M


7.25.Elequilibrio:

(g)2N(g) atemperaturaconstante.a)NovaríasiseañadeArapresiónconstante.b)NovaríasiseintroduceAravolumenconstante.c)Novaríasisereduceelvolumendelrecipiente.d)Solocambiasisemodificalapresión.e)Alaumentarelvolumendelrecipientealdoble,elequilibriosedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Extremadura2005)



a)Falso.SiseañadeAr(uninerte)alequilibrioapresiónconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentaelvolumendelrecipiente.

LaexpresióndelaconstanteK es:

K =N]2

N=

nN 2

V2

nV

=nN 2

n1V

Comoseobserva,laconstanteK dependedelvalordeV,siestecambiatambiénlohaceelvalordeK porloqueelequilibriosealtera.

b)Verdadero. Si se añadeAr (un inerte) al equilibrio a volumenconstante, aumenta lapresión total del sistema por la adición del nuevo componente, pero manteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdelassustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteK nosealterayelequilibrionocambia.

c)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN .Elequilibriosealtera.

d)Falso.Yaqueelequilibriosealteratambiénsicambiaelnúmerodemolesdecualquieradelasespeciesimplicadasenelequilibrio.

Tambiénsealterasisemodificalatemperaturayaquesetratadeunprocesoendotérmicoquesevefavorecidoportemperaturasaltas.

e)Falso.Eslapropuestacontrariaalapartadoc),siseduplicaelvolumendelrecipienteatemperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyle la presión en el interior delrecipientesereducealamitad.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN.Elequilibriosealtera.



7.26.Paralareacciónquímica:

3Fe(s)+4 (g)Fe3O4(s)+4 (g),larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y es:a) = b) = / c) = / d) = e) =

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Murcia2007)(O.Q.L.Murcia2008)

LarelaciónentrelasconstantesKcyKpvienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


Seobtiene, = .

Setratadeunequilibrioenelqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivos.Estetipodeequilibriosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


7.27.Unavezalcanzadoelequilibrioquímicoaunadeterminada temperatura,es incorrectoafirmarque:a)Lasconcentracionesdecadaunodelosreactivosyproductospermanecenconstantes.b)Losreactivosdejandetransformarseenproductos.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.d)Lavariacióndeenergíalibredelsistema(ΔGsistema)esiguala0.

(O.Q.L.Murcia1998)

Sea,porejemplo,elequilibrioA(g)B(g)+C(g).

a)Verdadero.Laexpresióndesuconstantedeequilibrioes:

K =B C A

En el instante en el que se alcanza el equilibrio los valores [A], [B] y [C] semantienenconstantes.

b)Falso.Unavezalcanzadoelequilibrioquímico,losreactivossiguentransformándoseenproductosalamismavelocidadquelosproductossetransformanenreactivoscon.

c) Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1 k1 A a

r2 k2 B b C cenelequilibrior1 r2


donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B] y [C] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.

Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.

d) Verdadero. Desde el punto de vista termodinámico, cuando un sistema alcanza elequilibriosecumplequelavariacióndeenergíalibredeGibbsdelareacción,ΔGr=0.


7.28.ParaunadeterminadareacciónenequilibriosesabequeKpa300Kvale1,0yqueKpa600Kvale2,0;portanto,sepuedeafirmarque:a)Kpa450Kvale1,5.b)Elaumentodelapresióndelsistemafavorecelaformacióndeproductos.c)Lareacciónesendotérmica.d)Kpaumentaalaumentarlapresión.e)Lapresiónesunavariablequenoinfluyesobrelaconstantedeequilibriodelsistema.

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)

a) Falso. La ecuación de van’tHoff relaciona la dependencia de la constante K con latemperatura:

lnK

K=ΔH°R

1T

1T

Comoseobserva,larelaciónentreTyK noeslineal.

b‐d)Falso.Nosepuedeconocercómoafectanlasvariacionesdepresiónalequilibriosinsaberdequéequilibrio se trata,esdecir, sinconocerelnúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.

c)Verdadero.Sustituyendolosdatosenlaecuacióndevan’tHoff:

ln2,01,0

=ΔH°8,314

1300

1600

ΔH° 3458J

ComoΔH°>0,setratadeunprocesoendotérmico.

e)Elúnicotipodeequilibriosquenosevenafectadosporlasvariacionesdepresiónsonaquellosenlosqueexisteelmismonúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.


7.29.Silaconstantedeequilibrioparalareacción:

2 (g)+ (g)2 (g) es,a800°C, =9 .

El valor de dicha constante a la misma temperatura pero para el equilibrio dado por laecuación:

(g)+½ (g) (g) debeser:a) =9

b) =3

c) =4,5 ½

d) =3 ½(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)


LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstanteesconocidaes:

K =p

p p=9

LaexpresióndelaconstanteKpparaelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=p

p p½

Larelaciónentreambasconstantesdeequilibrioes:

K '= K½K '=√9=3 ½


7.30.Algunosestudiantessuelenequivocarsealrealizarcálculosconconstantesdeequilibrioya que utilizanmoles en lugar demoles/L, aunque a veces el resultado numérico sea elmismo.Estaúltimacircunstanciasolosedaenunadelasreaccionessiguientes:a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HCl(g)c) (g) (g)+ (g)d) (g)+3 (g)2 (g)e)C(s)+ (g)2CO(g)

(O.Q.L.Asturias1998)(O.Q.L.Extremadura2003)

El error no importa en aquellos equilibrios en los que el valor de la constante Kc nodependadelvolumen.

a)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[CO ]2

[CO]2[O ]=

n 2

V2

nCO 2

V2nV

=n 2

nCO 2 nVK sídependedeV

b)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[HCl]2

H Cl =

nHCl 2

V2

nV

nV

=nHCl 2

n n

c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =PCl Cl PCl

=

nV

nV

nV

=n n

n1VK sídependedeV

d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[NH ]2

N [H ]3=

n 2

V2

nV

n 3

V3

=n 2

n n 3 V2K sídependedeV

Proble

e)Fa

Lare

(EnA

7.31.a)Elb)Unc)Lad)Cupresie)La

a) Veatmovalorebull

b)Fa

c)Fa

d)Faambi

e) Faequillatem

Lare

emasyCuestio

also.Laexpr

K =[CO]2

CO

espuestacor

Asturias199

Señalelapraguapurahnsólidosublipresióndevualquiergasión.atemperatur

erdadero.osférica.Madrde lapresilicióndelag

also.Depend

also.Lapresi

also.Soloesiente.

also. Observlibriosólidomperaturad

espuestacor

onesdelasOlim

resióndelac

2=

nCO 2

V2

nV

rrectaeslab

98sepregun

roposicióncohierveamenimacuandovapordeunspuede licu

radefusión

Un líquidodridestáamiónatmosféguaesmenor

decomosea

ióndevapo

posiblesila

vando el diao‐líquido(ADdefusiónde

rrectaeslaa

mpiadasdeQu

constanteK

=nCO 2

n1V

b.

ntaencuálK

orrecta:nortemperalapresióndlíquidodepearsea temp

deunsólido

hierve cuamayoralturaéricaesmenr.

eldiagrama

rdeunlíqui

atemperatu

agramade fD)esunareunsólidoap

a.

uímica.Volume

K haciendoa

1V

K =K ).

turaenMaddelpuntotripendedelacaperaturaam

ovaríamuch

ando su preaqueAlmernorenMadr

adefasesde

idosolodep

uracríticade

fases de unectaconpenpenasvaría

en2.(S.Menar

aparecerel

K sídepen

dridqueenApleesinferioantidaddelímbiente si se

hoconlapre

esión de varíaqueestáridqueenA

elasustanci

pendedelat

edichogase

a sustanciandienteinfinconlapresi

rgues&F.Latre

volumenes

ndedeV

Almería.ora1atm.íquido.eaumenta su

sión.(

apor se iguaniveldelmAlmeríay la

ia.

temperatura

esmenorqu

se observanita,locualión.

e)

:

uficienteme

(O.Q.N.Almería

uala a la prmar.Portanatemperatu

a.

uelatemper

a que la curquieredeci

187

nte la

a1999)

resiónnto,elurade

ratura

va deirque



2 (s)2CuBr(s)+ (g)

lapresióndel (g)enelequilibrioes1,90·10 kPaa298K.CalculeΔGa298Kcuandolapresióndel (g)producidoenlareacciónes1,90·10 kPa.a)39,9kJ· b)0c)44,1kJ· d)‐3,2kJ· e)‐7,3kJ· (Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.N.Almería1999)


ΔG°=‐RTlnK

AltratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresióndeK es:

K =p

Comolapresióndetrabajocoincideconlapresióndeequilibrio,elsistemaseencuentraenequilibrio.Teniendoencuentaqueparacalcularlaconstantedeequilibriolapresióndereferenciaes1atm(101,3kPa),elvalordeK es:

K =1,90·10101,3

=1,88·10

Sustituyendo:

ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 1,88·10 =44,1kJ·



(s)+½ (g)MgO(s)+ (g) =2,98

Calculelaconstantedeequilibrioparalareacción:

2 (g)+2MgO(s)2 (s)+ (g)a)0,113b)‐8,88c)0,336d)1,73e)5,99

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Madrid2010)


K =p

p½=2,98

LaexpresióndelaconstanteK delequilibrioquesequiereconoceres:

K '=p

p =2,98


Larelaciónentreambasconstanteses:

K '=1

KK '=

12,98 2 =0,113

Larespuestab)esabsurdayaqueunaconstantedeequilibrionopuedesernegativa.


7.34.¿Encuáldelassiguientesprocesossecumpleque = ,alamismatemperatura?

a)CO(g)+½ (g) (g)b) (g)+ (g) (g)c) (g)+ (g)2HF(g)d) (g)2 (g)

(O.Q.L.Murcia1999)


K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos

ParaquesecumplaqueK =K esprecisoqueΔ=0.

a)Falso.YaqueΔ=1–(1+0,5)=‐0,5.

b)Falso.YaqueΔ=1–(1+1)=‐1.

c)Verdadero.YaqueΔ=2–(1+1)=0.

d)Falso.YaqueΔ=2–1=1.


7.35.Sabiendoque:

2NO(g) (g)+ (g) ΔH=‐181,83kJ.Paraelequilibrio:

(g)+ (g)2NO(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesserácorrecta?a) esindependientedelatemperatura.b) aumentaconformeaumentalatemperatura.c) disminuyecuandolatemperaturaaumenta.d) varíaconlaadicióndeNO(g)alsistemaenreacción.

(O.Q.L.Murcia1999)

SilareaccióndedescomposicióndelNOesexotérmica,lareacciónopuesta,deformacióndelNO,esunprocesoendotérmico.

a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioK paracadatemperatura.




LaexpresióndelaconstantedeequilibriodelaformacióndeNOes:

K =[NO]2

N O

b)Verdadero.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeNOconloquelaconcentracióndeestasustanciasehacemayoralalcanzarseelequilibrio.

Sielvalorde[NO]aumentayasuvez[N ]y[O2]disminuyen,elvalorde aumenta.

c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se genere el calor eliminado y así suba latemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeN yO conloquelasconcentracionesdeestassustanciassehacenmayoresalalcanzarseelequilibrio.

Silosvaloresde[N ]y[O ]aumentanyasuvez[NO]disminuye,elvalordeK disminuye.

d)Falso.SiseañadeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeN yO .Losvaloresdelasconcentracionesalalcanzarsedenuevoelequilibriosondiferentesrespectodelasiniciales,peroelvalordelaconstanteK semantiene,yaque,solocambiaalvariarlatemperatura.


7.36.Conelfindereducirlacontaminaciónatmosféricaprovocadaporeldióxidodeazufre,seproponehacerpasarelaireatravésdeóxidodecalcioaaltatemperaturaparaque:

(g)+CaO(s) (s)cumpliéndoseque:a) = b) = c) = d) =p

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Verdadero.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:

K =1

[SO2]

b‐c)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=0–1=‐1

Sustituyendo:


K =Kp RT

d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:

K =1

p


7.37.El puedeobtenerseporoxidacióndelclorurodehidrógenoenestadogaseoso,deacuerdoalaecuación:

4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g) ΔH<0.Paraaumentarelrendimientodelproceso,interesa:a)Aumentarelvolumendelrecipiente,manteniendoconstantelatemperatura.b)Aumentarlatemperatura.c)Aumentarlapresión,manteniendoconstantelatemperatura.d)Añadiruncatalizador.

(O.Q.L.Murcia1999)

ParaaumentarelrendimientodelprocesoesprecisoquelareacciónsedesplacehacialaobtencióndeCl (derecha).



a)Falso.Al aumentar el volumen a temperatura constantedisminuye la presión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

c)Verdadero.Alaumentarlapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeH OyCl (productos),porloqueaumentaelrendimientodelproceso.

d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.



7.38.Lareaccióndirectadelsistemaenequilibrio:

CO(g)+2 (g) (g)esexotérmica.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesrespectoadichoequilibrioescorrecta?a)Laconstantedeequilibrioserámayora473Kquea373K.b)Siaumentamoslapresióndelamezclaenequilibrio,aunadeterminadatemperatura,laproporciónde (g)enellaaumentará.c)Launidadquedebecorresponderlealaconstantedeequilibrio esmol· .d) La adición de un catalizador adecuado a lamezcla en equilibrio, a una determinadatemperaturaypresión,haráqueseincrementelaproporciónde (g)enella.e)Siseredujese laconcentracióndeCO(g)ysedejaraevolucionaralsistema,enelnuevoequilibrio,aumentaríalaproporciónde (g)enlamezcla,aunadeterminadapresiónytemperatura.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)



a)Falso.Siseaumentalatemperatura,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.AltratarsedeunprocesoexotérmicolareacciónsedesplazahacialaformacióndeCOyH2.


K =CH OH

[CO][H ]2

SilascantidadesdeCOyH aumentanylaCH OHdisminuye,elvalordelaconstanteK sehacemenor.

b)Verdadero.Siseaumentalapresión,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecirenelsentidoenelquehayamenosmolesdegas,enestecasohacia laformacióndeCH OHacostadeCOyH .Porestemotivo,laproporción enlamezclaaumenta.

c)Falso.Lasunidadesdelaconstanteson:

K =mol·dmmol·dm

=mol ·dm

d)Falso.Uncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióntantosobrelareaccióndirectacomoinversa,portantolacantidaddeCH OHproducidaeslamismasoloqueeltiempoquesetardaesmenor.

e)Falso.Sisereduce[CO],acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichaconcentración,esdecirhacialaformacióndeCOyH gastandoCH OH.Porestemotivo,laproporciónCH OHenlamezcladisminuye.



7.39.Paralasreacciones:

2 (g)+ (g)2 (g) [1]

(g)+½ (g) (g) [2]secumple,alamismatemperatura,que:a) = b) = c) =2 d) = ½e) =½

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)

LarelaciónentrelasconstantesK deambosequilibrioses:

K =p

p p

K =p

p p½

=


7.40.Paralareacciónquímica1sesabequeΔG°=0;paralareacciónquímica2sesabequeΔG° < 0; para la reacción química 3 se sabe que ΔG° > 0. Llamando , y ,respectivamente,a lascorrespondientesconstantes termodinámicasdeequilibrio. ¿Cuáldelassiguientesordenacioneseslacorrecta?a) > > b) > > c) > > d) > > e) = =

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Murcia2003)

LaexpresiónquerelacionaK conΔG°es:

K =exp‐ΔG°RT

Δ G°=0K =exp‐Δ G°RT

=0K =1

Δ G°<0K =exp‐Δ G°RT

>0K >1

Δ G°>0K =exp‐Δ G°RT

<00<K <1

Portanto,elordencorrectodelasconstanteses:

> >



7.41.Paralareacciónenequilibrio:

2 (g)2NO(g)+ (g)larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y debeser:a) = / b) = c) = ⅔d) =

(O.Q.L.Murcia2000)


K =K RT

siendo


Sustituyendo:

=


7.42.EntrelassustanciasR,SyQseestableceelsiguienteequilibrioquímico:

R(g)+Q(g)S(g)SisemezclanRyQenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, a unas determinadas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igualnúmerodemolesdeR,QyS.EntalescondicioneslaconstantedeequilibrioKces4mol·dm–3.¿CuántosmolesdeSsehanformado?a)0,25b)0,40c)2,0d)2,5

(O.Q.L.Murcia2000)


K =S

R Q

LlamandoxalosmolesdeR,QySenelequilibrioysustituyendo:

4=

x10x 2

10 2

x=2,5mol



7.43.En cuálde los siguientes equilibriosquímicos, en losque todas las especies están enestadogaseoso,alduplicarlapresión,manteniendolatemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeunamayorcantidaddeproductos:a) + 2HClb)2 + 2 c)N2O42 d) + 2NO

(O.Q.L.Murcia2000)



Siseduplicalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenproductosqueenreactivoses:

2 + 2



C(s)+ (g)CO(g)+ (g) ΔH>0.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)ElaumentodelatemperaturaprovocaráelaumentodelaconcentracióndeCOy enelnuevoequilibrio.b) El aumento de la presión no implicará variación alguna de las concentraciones dereactivosyproductos.c)UnadisminucióndelapresiónprovocaráunaumentodelaconcentracióndeCOy .d)Siseaumentalaconcentraciónde seformarámásagua.

(O.Q.L.Murcia2000)



a)Verdadero.Siaumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeCOyH .

b) Falso. Si aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación de C y H O, por lo que sivarían las concentraciones detodaslasespeciesimplicadasenelequilibrio,H O,COyH .

c)Verdadero.Sidisminuyelapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enel


sentido el que aumente el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio, enestecasohacialaformacióndeCOyH .

d) Verdadero. Si se aumenta la concentración de H , de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeCyH O.


7.45. En un recipiente se introduce una cierta cantidad de cloruro de amonio. Una vezcerrado herméticamente se calienta hasta 400 K para que se produzca la reacción dedescomposición:

(s) (g)+HCl(g)y alcance el equilibrio. Si la constante para esta reacción y a dicha temperatura es6·10 ,lapresiónalaqueseencontrarálamezclaenelrecipienteseráde:a)1,55·10 atmb)7,75·10 atmc)6,00·10 atmd)Nosepuedecalcularporfaltadedatos.

(O.Q.L.Murcia2000)


K =p ·pHCl


p =pHCl=p


K =p

p= K = 6·10 =7,75·10 atm

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales,lapresióntotales:

p =p +pHCl=2pp =2 7,75·10 atm =1,55·10 atm


7.46. Sehacen reaccionar iodo ehidrógenopara obtener, en equilibrio con losanterioreselementos,iodurodehidrógeno.¿DecuáldelassiguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstanteKp?a)Delaconcentracióninicialdehidrógeno.b)Delatemperatura.c)Delapresiónalaqueseencuentreelsistema.d)DelacantidaddeHIobtenido.

(O.Q.L.Murcia2000)

De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante de equilibrio solodependedelatemperatura.



7.47.Elvalorde paraelequilibrio:

(g)2 (g)a25°C,sabiendo =0,040aesatemperaturaes:a)2,0b)1,0c)0,5d)0,98

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.CastillayLeón2000)


K =K RT

siendo


Sustituyendo:

K =0,040 0,082 25+273 =0,98


7.48.Predecirelefectodeunincrementodelapresiónsobrelosequilibrios:

1) (g)2 (g)

2) (g)+ (g)2HI(g)a)Enla1hacialaizquierda,enla2hacialaderecha.b)Enla1hacialaderecha,enla2hacialaderecha.c)Enla1hacialaizquierda,enla2noinfluye.d)Enla1hacialaderecha,enla2noinfluye.




Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

Enelequilibrio1,elsistemasedesplazahacialosreactivos(izquierda).

En elequilibrio2, el incremento de presiónno influye al existir elmismo número demoléculasgaseosasenambosladosdelareacción.



7.49.Cuandoseenfríaelequilibrio:

(aq)+ (aq) (aq)

laintensidaddelcolorrojo‐pardodelcompuesto (aq)aumenta.Estoindicaque:a)Lareacciónesendotérmica.b)Lareacciónesexotérmica.c)Latemperaturaactúacomocatalizador.d)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.




Sisebajalatemperatura(seenfría),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcalorperdidoyasísuba la temperatura.ComoelequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueformaFeSCN (colorpardo‐rojizo)quieredecirquesetratadeunareacciónexotérmica.


7.50.Laconstantedeequilibriodelareacción:

(g)2 (g) a100°Ces0,212.Calculacuáleselvalordelaconstantedeequilibriodelareacciónescritacomosigue:

1)2 (g) (g)

2) (g)½ (g)a) =9,44y =4,34b) =4,72y =4,34c) =4,72y =2,17d) =14,16y =6,48



K =p

p=0,212

LasexpresionesdelasconstantesK yK son,respectivamente:

K =p

pK =

1K

K =1

0,212=4,72

K =p ½

pK =

1

KK =

1

√0,212=2,17



7.51.Laconstantedeequilibriodelareacción:

2 (g)+ (g)2 (g) Kp=0,35Sisellenaunrecipientecon conunapresiónparcialde0,10atmycon y conunapresiónparcialcadaunode0,20atm,¿lareacciónestáenequilibrio?a)Nob)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.c)Dependerádelapresióntotal.d)Sí



K =p

p p=0,35

Sustituyendo los valores de la presión dados en la expresión anterior se obtiene elcocientedereacción,Q :

Q =0,1 2

0,2 2 0,2=1,25

Como Q > K quiere decir que el sistema no se encuentra en equilibrio. Para que sealcanceésteesprecisoqueQ sehagamenorhastaquese igualeaK .El sistemadebedesplazarsehacialaformacióndeSO yO .


7.52.Apartirdelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:

i) (g)+½ (g)2NO(g) =1,7·10

ii) (g)+ (g)2NO(g) =4,1·10 Elvalordelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacción:

(g)+½ (g) (g) es:

a)7,0·10 b)4,2·10 c)2,4·10 d)1,6·10 e)2,6·10

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Extremadura2005)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:

K =p

p p½

LaexpresióndelaconstanteK delasreaccionesdadases:

K =p

p p½=1,7·10 K =

p

p p =4,1·10

Comoseobserva,elvalordep noapareceenlaexpresióndelaconstanteK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:


p =K p p½

p =K p pK =

p

p p½ =

KK

SustituyendolosvaloresdelasconstantesK yK seobtieneelvalordelaconstanteK :

K =4,1·10

1,7·10=2,4·10



CO(g)+2 (g) (g)

=91,4a350Ky =2,05·10 a298K.¿CuáleselvalordeΔH°?a)49,9kJb)2,08·10 kJc)3,74·10 kJd)217kJe)446kJ

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Sevilla2010)

Laecuacióndevan’tHoffrelacionaladependenciadelaconstanteK conlatemperatura:

lnK

K=ΔH°R

1T

1T

Sustituyendo:

ln91,4

2,05·10

ΔH°

8,314·10

1298

1350

ΔH°=217kJ



(g)+ (g)2HI(g),elvalorde a1100Kes25.Si inicialmentesoloexisteHI (g)conconcentraciónde4,00mol· ,¿cuálserálaconcentraciónde (g)enelequilibrio,expresadaenmol·· ?a)0,363b)2,00c)0,667d)0,571e)0,148

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2009)


H I HIcinicial 4,00ctransformado 2xcformado x x cequilibrio x x 4,00– 2x



K =[HI]2

H [I ]

Sustituyendo:

25=4,00–2x

x2x= I2 =0,571mol·



2HgO(s)2Hg(l)+ (g)laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:a) =[ ][Hg]2/[HgO]2b) =[ ]c) =[Hg]2/[HgO]2d) =1/[ ]e) =[ ]/[HCl]2

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)


=[ ]


7.56.Considerandoelequilibriodadoporlaecuación:

(g) (g)+ (g)aldisminuirlacantidaddecloroenlamezclaenequilibrio:a)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).b)Aumentalacantidadde (g)ylade (g).c)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).d)Disminuyelacantidadde (g)ylade (g).

(O.Q.L.Murcia2001)



SisedisminuyelacantidaddeCl delamezclaenequilibrio,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueserepongaelCl eliminado,esdecir,haciaformacióndeCl yPCl .

Alalcanzarsedenuevoelequilibrio,aumentanlascantidadesdeCl2y ydisminuyelacantidadde .



7.57.Paraelequilibrioimaginarioindicadoporlaecuaciónquímica:

aA+bBcC+dDsedebecumplirque:a)Lavelocidaddelareaccióndirectaesigualalavelocidaddelareaccióninversa.b) Las concentraciones de A y B pueden variar pero el producto de ambas, [A][B], debepermanecerconstante.c)Noocurreningúntipodereacciónporqueyasehaalcanzadoelequilibrio.d)Loscoeficientesestequiométricosdecadaespeciedebenseridénticos.

(O.Q.L.Murcia2001)

a)Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1=k1 A a B b

r2=k2 C c D dequilibrior1=r2

donde k y k son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B], [C] y [D] son lasconcentracionesenelequilibrioya,b,cydsonlosórdenesrespectivosacadaunadelasespecies.

b)Falso.LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:

K =C c D dA a B b

Cuandosealcanzaelequilibriolosvaloresde[A],[B],[C]y[D]semantienenconstantesyguardanlarelaciónpropuestaenlaconstanteK .

c)Falso.CuandosealcanzaelequilibriolasespeciesAyBsiguentransformándoseenCyD,ylavez,CyDtambiénsetransformanenAyB.Lapeculiaridaddelequilibrioesquelasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.

d)Falso.Loscoeficientesestequiométricosde lareacciónson losnecesariosparaquesecumplalaleydeconservacióndelamasa.


7.58.Un recipiente cerrado,de volumenV , contiene2moles deun gasA.Cuando latemperaturaesde25°C,elgassedescomponedeacuerdoconlaecuaciónquímica:

2A(g)2B(g)+C(g) ΔH=65kJ· alcanzándoseelequilibriocuandoenelrecipienteestánpresentesxmolesdeCylapresiónreinanteesdePatm.¿Cuántosmolesformanlamezclagaseosaenequilibrio?a)2–xb)2–2xc)2xd)2+x

(O.Q.L.Murcia2001)


A B Cninicial 2 ntransformado 2x nformado 2x xnequilibrio 2–2x 2x x


Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:

n = 2–2x +2x+x=2+x


7.59.Eldióxidodeazufre reaccionaconeloxígeno,enun recipientecerrado,para formartrióxidodeazufre,segúnlaecuaciónquímica:

2 (g)+ (g)2 (g)Unavezalcanzadoelequilibrioenelrecipientedevolumenfijo,sepuededecirque:a)Sehagastadotodoel y iniciales.b)El yel yanoreaccionanparaformar .c)El nosedescomponeparadar y .d)Lacantidadde permaneceinvariable.

(O.Q.L.Murcia2001)

a) Falso. Cuando se alcanza el equilibrio deben estar presentes todas las especiesimplicadasendichoequilibrio.

b‐c)Falso.CuandosealcanzaelequilibrioSO yO siguenreaccionandoparaformarSO ,alavezqueelSO sedescomponeenSO yO .

d)Verdadero.Cuandosealcanzaelequilibriolascantidadesdelasespeciesimplicadasendichoequilibriopermaneceninvariables.


7.60. Se hacen reaccionar e para dar HI gas. Indique de cuál de las siguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstanteKpcuandosehayaalcanzadoelequilibrio:a)Laconcentracióninicialde .b)Latemperatura.c)Lapresióntotaldelsistema.d)Elvolumendelavasijadereacción.


Paraelequilibrio:

H (g)+I (g)2HI(g)


K =pHI 2

p p


p=p·yi


K =p yHI 2

p y p y=

yHI 2

y y

Comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.Teniendoencuentaqueparaun gas a temperatura constante, presión y volumen son magnitudes inversamenteproporcionales(leydeBoyle),laconstanteK tampocodependedelvolumendelavasijadereacción.


LaexpresióndeK sepuedesimplificaraúnmás:

K =

nHI 2

nnn

nn

=nHI 2

n n

dondensonlosmolestotales.

Portanto,K nodependede[H ]inicialydeacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstante solodependedelatemperatura.


7.61.Elequilibriodinámicoimplica:a)Unatendenciasolohacialaentalpíamínima.b)Unatendenciasolohaciaeldesordenmolecularoentropíamáxima.c)Unreajusteentrelastendenciashacialaentalpíamínimaylaentropíamáxima.d)Unreajusteentrelastendenciashaciaunmáximodecalorymínimotrabajo.


UnsistemaalcanzaelequilibriocuandoΔG=0.Sisetieneencuentaque:

ΔG=ΔH–TΔS

El equilibrio dinámico implica que las especies del equilibrio no tengan tendencia aconvertirseunasenotras.ParaellosenecesitaunreajusteenelsistemaquehagaqueΔHtienda al mínimo, mientras que ΔS tienda al máximo y así perder capacidad dedesordenarse.


7.62.Laconstantedeequilibrioparalareacción:

(s) (g)+ (g) es =1,2·10 a25°C.Cuandounamuestrade (s)seencierraenunrecipientea25°C,lapresiónparcialde

enelequilibrioconelsólidoes:a)7,2·10 atmb)0,27atmc)1,1·10 atmd)0,8atme)1,2·10 atm(Dato.R=0,082atm·L· · )

(O.Q.N.Oviedo2002)


K =p ·p


p =p =p

Considerandoquelosgasessecomportandeformaideal:

NH = H S =pRT

Proble

Susti

Lare

7.63.tempcondia)10b)5,1c)10d)5,1e)1a

Talc

Lare

7.64.y

reacca)1,1b)5,8c)1,7d)9,2e)9,2

Sea,p

lasec

emasyCuestio

ituyendoen

K = NH

1,2 10 =

espuestacor

La presiónperatura críicionesdepr0atmy‐25°C1atmy‐25°0atmy33°C1atmy‐100atmy‐56,7°C

omoseobse

espuestacor

Unareaccióylaconstantcióninversa?1·10 8·10 7·10 2·10 2·10

porejemplo

AP

cuacionesd

onesdelasOlim

laexpresión

H S

=p2

0,082 298

rrectaeslab

n y la tempítica es 31°CresiónytemC°C

0°CC

ervaeneldi

rrectaeslaa

ón tieneunatedeequilib?

o,lareacción

evelocidad

mpiadasdeQu

ndeK :

K =

8 2

b.

peratura delC. El sóperaturael

iagramadef

a.

aconstanterioes4,0·10

nqueseveri

delasreacc

uímica.Volume

=p2

RT

p=

l punto tripólido esmá

esunlí

fasesdelCO

develocida0 .¿Cuálese

ificaenúnic

cionesdirect

en2.(S.Menar

0,268atm

ple delás denso quíquidoestabl

O :

a)VerdCO esl

b)Falsogas.

c)Falsofluido sencimalicuar.

d)Falsoessólido

e)Falsogas.

adde lareaelvalordela

caetapa:

taeinversa

rgues&F.Latre

son 5,1 atue el líleenequilibr

dadero.A1íquido.

o.A5,1atm

o.A10atmsupercríticode la Tcrític

o.A5,1atmo.

o.A1atmy

ccióndirectaconstanted

son,respec

e)

tm y ‐56,7°íquido. ¿Bajorio?

(O.Q.N.Oviedo

0atmy ‐25

y‐25°CelC

y33°CelC (SCF), estáca y no se p

my ‐100°Ce

‐56,7°CelC

ta iguala2,develocidad

(O.Q.N.Oviedo

ctivamente:

205

°C. Suo qué

o2002)

5°C el

CO es

CO esá porpuede

elCO

CO es

,3·10 ddela

o2002)


r =k [A]r =k [P]

Cuandosealcanzaelequilibriosecumpleque:

r =r

Igualandolossegundosmiembrosdelasecuaciones:

k [A]=k [P]

Sedefinelaconstantedeequilibrio,K,como:

K=k

k =[P][A]

Sustituyendo:

4,0·10 =2,3·10k

k =5,8·10


7.65.Alrepresentarel%deproductopresenteenunamezclaenreacción(ejeY) frentea lapresiónunavezalcanzadoelequilibrio(ejeX),se obtiene la gráfica de la figura. ¿A quésistemaenequilibriodebecorresponderleestagráfica?a) (g)+ (g)2NO(g)b) (g)2 (g)c)3 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HI(g)




Como se observa en la gráfica propuesta, se trata de un equilibrio en el existe menorconcentracióndeproductoconformeaumentalapresióntotalenelsistema.Siseaumentalapresión totaldel recipiente,de acuerdo conel principiodeLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenlosreactivos.

Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenreactivosqueenproductoses:

(g)2 (g)



7.66.¿Cuáldelassiguientesafirmaciones,referidasalequilibrioquímico,escorrecta?a)Elvalorde lasconstantes y solodependede la temperaturaa laque sealcanceelequilibrio.b)Paralosequilibriosquímicosenfasegaseosa y soniguales.c)Elgradodedisociaciónindicalacantidaddemolesdesustanciaquesehandisociadounavezalcanzadoelequilibrio.d)Lapresiónsiempreinfluyesobreunequilibrioquímico.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Verdadero.Deacuerdoconla leydelequilibrio,elvalordelaconstantedeequilibriosolodependedelatemperatura.

b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


ParaqueK =K esprecisoqueΔ=0.

c) Falso. No basta con conocer los moles disociados, ya que el grado de disociación sedefinecomo:

α=molesdisociadosmolesiniciales

d)Falso.Lapresiónnoinfluyeenlosequilibriosenlosqueexisteigualnúmerodemolesdegasenreactivosyproductos.

Porejemplo,paraelequilibrio:

H (g)+I (g)2HI(g)


K =pHI

2

p p


p=p·yi


K =p·yHI

2

p·y p·y=

yHI2

y y

comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.



7.67.EncuáldelassiguientesreaccionesenequilibriosecumplequeKcyKptienendistintovaloraunatemperaturadada:a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c) (g)+ (g) (g)+NO(g)d)C(s)+ (g)2CO(g)

(O.Q.L.Murcia2002)


K =K RT

siendo


ParaqueK ≠K esprecisoqueΔ≠0.

Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ≠0es:

C(s)+CO2(g)2CO(g) enestecaso,Δ=2–1=1


7.68.Enelequilibrio:

(dis)+4CO(g) (dis)+4 (g)dondeHbindicahemoglobina,¿cómodeberíamosactuarenloscasosdeenvenenamientopormonóxidodecarbono?a)Disminuyendolapresióndeoxígeno.b)Aumentandolapresióndeoxígeno.c)Disminuyendolaconcentracióndehemoglobina.d)Metiéndoseenunabañera.

(O.Q.L.Murcia2002)



El envenenamiento por CO implica un aumento en la presión de esta sustancia. Si seaumentalapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje esta presión, es decir, hacia la formación decarboxihemoglobinayO .

Si se desea impedir el desplazamiento del equilibrio en el sentido de formación de losproductos es necesario aumentar la cantidad de algunos de ellos. En este caso, lo mássencilloseríaincorporaralorganismomáscantidaddeO ,enotraspalabras,aumentandolapresiónparcialdelO .



7.69.Laexpresióncorrectaparalaconstantedelequilibrio:

(s)+5 (g) (s) es:

a) =[ ]

[ ][ ]5

b) =[ ]5[ ][

c) =[ ]5

d) =1

[ ]5

(O.Q.L.Murcia2002)

Setratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndesuconstantedeequilibrioes:

=1

[ ]5


7.70.Enlareacción:

(g)+ (g)2HF(g)con ΔH= ‐536kJ y energíadeactivación208kJ, ¿cuálde los siguientes enunciadosno escorrecto?a)Elcalordeformaciónes‐268kJ/mol.b)Enelequilibrio,unaumentodelatemperaturafavorecelareaccióninversa,aumentandolaconcentraciónde (g)y (g).c)Enelequilibrio,unaumentode latemperaturay lapresiónfavorece lareaccióndirecta,aumentandolaconcentracióndeHF(g).d)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaes372kJpormoldeHF.




a) Verdadero. Teniendo en cuenta que se forma HF a partir de los elementos que lointegranensuformamásestableencondicionesestándar,sisedesprenden536kJenlaformaciónde2molesdeHF,laentalpíadeformacióndeestasustancia:

‐536kJ2mol

=‐268kJ·mol

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeH yF conloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciaenelnuevoequilibrio.

c)Falso. Si seaumenta lapresión totaldel recipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.En


este caso, el aumento de presión no influye al existir el mismo número de moléculasgaseosasenambosladosdelareacción.

Porotraparteelaumentodetemperaturayaestárespondidoenelapartadoanterior.

d)Verdadero.A lavistadeldiagramaenergético,pormoldeHF,correspondienteaesteproceso

laenergíadeactivacióndelareaccióninversaes:

Δ H=E E

E =104kJ– ‐268kJ =372kJ


7.71.Paraelsistema:

2 (g)2NO(g)+ (g)Sabiendo que se parte de 1,00mol de en un recipiente de 1,00 L, se postulan lassiguientesexpresionesde siendox= .

1) =

122) =

1

3) =2 1

4) = 1

¿Cuáldeestasexpresionesescierta?a)Todasb)Ningunac)Solola2d)Solola1



NO NO Oninicial 1 ntransformado 2x nformado 2x Xnequilibrio 1–2x 2x X



Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

Complejo activadoComplejo activado

EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ

H H = = --268 kJ268 kJ

HF (g)HF (g)

EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ

HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

Complejo activadoComplejo activado

EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ

H H = = --268 kJ268 kJH H = = --268 kJ268 kJ

HF (g)HF (g)

EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ

HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)


K =[NO]2[O ]

[NO ]2

Teniendoencuentaqueelvolumenes1L:

K =2x 2 x12x 2 =

4x2 x12x 2

Comoseobserva,laexpresiónde nocoincideconningunadelascuatropropuestas.


7.72.Lasiguienteafirmación:“La constante de equilibrio de una reacción exotérmica disminuye cuando aumenta latemperatura”.a)Esfalsa.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.e)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.

(O.Q.N.Tarazona2003)



Paraelequilibrio:

A(g)B(g) ΔH<0

si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia la formación de losreactivos.

laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

K=[B][A]

Siaumenta[A]y,portanto,disminuye[B]elvalordelaconstantedeequilibriodisminuye.


7.73.Lasiguientereacción:

(g)2 (g)alcanzaelequilibrioalatemperaturade150°Csiendo =3,20moles/L.¿Cuáldebeserelvolumendelreactorenelquetranscurrelareacciónparaqueenélesténenequilibrio1molde y2molesde ?a)1,60Lb)0,80Lc)1,25Ld)2,50L

(O.Q.L.Murcia2003)



K =[NO ]2N O

Sustituyendo:

3,2=2/V 2

1/VV=1,25L


7.74.Enun recipiente vacío se introduce cierta cantidaddehidrógenocarbonatode sodiosólido y se calienta hasta 120°C. Cuando se alcanza el equilibrio dado por la ecuaciónquímica:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)lapresiónenelinteriordelrecipienteesde2,26atm.IndicaelvalordeKpparadichoprocesoenlascitadascondiciones.a)6,63 b)5,12 c)1,28 d)1,13



p =pH2O=p


pt=p +p =2pp=pt2p=

2,26atm2

=1,13atm

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeKpes:

K =p ·p

Sustituyendo:

K =p K = 1,13 =1,28


7.75.Considerelareacciónenequilibrio

2NO(g) (g)+ (g)¿Qué leocurriráa laconcentracióndeNOcuando,sinvariar latemperatura,sedisminuyahasta1/3de su valor inicial el volumendel recipienteque contiene lamezclagaseosa enequilibrio?a)Setriplicará.b)Seharáseisvecesmayor.c)Sereduciráalaterceraparte.d)Novariará.

(O.Q.L.Murcia2003)




Sisedisminuyeelvolumenhasta la tercerapartea temperaturaconstante, se triplica lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elnúmero demoléculas de gas en ambas partes de la reacción es elmismo, por tanto, lamodificaciónpropuestanoalteraelequilibrio.

Respecto a la concentracióndeNO, si el volumen se reduce a un tercio del inicial laconcentraciónsetriplica.


7.76.Considereelsiguientesistemaenreacciónenunrecipientecerradoyunavezalcanzadoelequilibrio:

(s)CaO(s)+ (g) ΔH°=178,3kJ· .Aunatemperaturadeterminada,¿quiénseráproporcionalalaconstantedeequilibrio?a)Lascantidadesde (s),CaO(s)y (g)enelequilibrio.b)Lacantidadinicialde (g).c)Lacantidadde (g)enelequilibrio.d)Lacantidadde (s)inicial.

(O.Q.L.Murcia2003)

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:

K =p

Laconstante adeterminadatemperaturasolodependede lacantidadde enelequilibrio.


7.77.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a) Se alcanza el equilibrio químico cuando la concentración de reactivos es igual a laconcentracióndeproductos.b)Sealcanzaelequilibrioquímicocuandolavelocidaddelareaccióninversaseigualaalavelocidaddelareaccióndirecta.c)Alaumentar latemperaturadeunsistemaenequilibrioésteevoluciona favoreciendo lareacciónendotérmica.d)Enunsistemaenequilibrio,uncatalizadordisminuye,enlamismamagnitud,laenergíadeactivaciónrequeridaparalareaccióndirectayparalainversa.

(O.Q.L.Murcia2003)

a)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,lasconcentracionesdeproductosyreactivosnotienenporquéigualarse,loqueocurreesquepermanecenconstantes.

b) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio se igualan las velocidades de la reaccióndirectaeinversa.




c)Verdadero. Si aumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura.Lareacciónendotérmicaeslaconsumecalorparaproducirse.

d)Verdadero.Comoseobservaenlagráfica,laadicióndelcatalizadordisminuyeporiguallaenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.


7.78.Enelequilibrio:

(s) (s)+ (g)+ (g)dondeΔH>0paraelprocesodedescomposición:a)KcyKpsoniguales.b)Unaumentodelatemperaturadesplazaelequilibriohacialaderecha.c)Unaumentodelatemperaturanoinfluyeportratarsedeunequilibrio.d)Unaumentodelapresiónfacilitaladescomposicióndelbicarbonato.


a)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo





b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbaje latemperatura.Comosetratadeunareacciónendotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformaciónde (derecha).

c)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior lasvariacionesde temperaturasíqueinfluyeeneldesplazamientodelequilibrio.Esmás,latemperaturaeslaúnicavariablequehacecambiarlaconstantedeequilibriodeunareacción.

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


d) Falso. Si se aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeCa HCO .


7.79.Dadoelequilibrioquímicoenfasegaseosa:

+3 2 ¿Cómoseobtendríamayorcantidaddeamoníaco?a)Aumentandolapresióntotaldelrecipiente.b)Disminuyendolapresióntotaldelrecipiente.c)Disminuyendolapresiónparcialdelnitrógeno.d)Disminuyendolapresiónparcialdelhidrógeno.




a)Verdadero.Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, esdecir, en el sentido el que disminuya el número demoléculas gaseosas presentes en elequilibrio. En este caso hacia la formación de por lo que la cantidad de estasustanciaaumenta.

b)Falso.Eselopuestoalanterior.ElsistemasedesplazahacialaformacióndeN yH .

c‐d)Falso.SisedisminuyelapresiónparcialdelN (oH ),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichapresiónparcial,esdecir,hacialaformacióndeestassustancias.


7.80.EnunequilibrioKp=Kcsi:a)Todaslasespeciessongases.b)Sehaalcanzadoelequilibrio.c)Seproduceencondicioneshomogéneas.d)Lavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososdeproductosyreactivosesnula.



K =K RT

siendo


EnelcasodequeΔ=0,secumplequeK =K .




(g)+ (g) (g)siseañadecloro,manteniendolatemperaturaconstante:a)Elequilibrionosemodifica.b)Seproduceundesplazamientohacialosreactivos.c)Seproduceundesplazamientohacialosproductos.d)Seproduceunaumentodelaconstantedeequilibrio.




a)Falso.AlañadirCl atemperaturaconstanteseequilibrioserompe.

b)Falso.SiseañadeCl ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que consuma esta sustancia, es decir, hacia la formación de losproductos.

c)Verdadero.Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosproductos.

d) Falso. Si se añade Cl a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirCl perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeK porloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.


7.82.La del ,es1,8·10 ysuvelocidaddedisociaciónesv=8·10 [ ].¿Cuálseríalaconstantedevelocidaddelareaccióndeasociaciónde y ?a)4,4·10 b)1,25·10 c)4,4·10 d)8·10 e)1,8·10


LaecuaciónquímicacorrespondientealadisociacióndelCH COOH:

CH COOHCH COO +H

Las ecuaciones de velocidad correspondientes a la disociación y a la asociación delCH COOHson,respectivamente:

v =k [CH COOH]v =k [CH COO ][H ]

Cuandoseigualanambasvelocidadessealcanzaelequilibrio:

k [CH COOH]=k [CH COO ][H ]

seobtiene:


kk

=[CH COOH]

[CH COO ][H ]

Segúnlaleydeaccióndemasas,laconstantedeequilibrioes:

K=[CH COOH]

[CH COO ][H ]

Igualandoambasexpresionesseobtiene:

K=kk

Sustituyendo:

1,8·10 =8,0·10k

k =4,4·10


7.83.Cuandosedisuelveenaguaα‐d‐glucosa,sufreunaconversiónparcialaβ‐d‐glucosaconpropiedades físicas ligeramente diferentes.Esta conversión denominadamutarrotación sedetiene cuando el63,6%de laglucosa está en forma α. ¿Cuál sería laKdel equilibriodemutarrotación?a)1,75·10 b)0,636c)6,36·10 d)6,36·10 e)1,75


Laecuaciónquímicacorrespondientealequilibriodemutarrotaciónes:

‐d‐glucosa‐d‐glucosa


‐d‐glucosa ‐d‐glucosacinicial 1 ctransformado x cformado xcequilibrio 1–x x

Sabiendo que x = 0,636 y sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio seobtiene:

K =[α‐d‐glucosa][β‐d‐glucosa]

=0,636

1–0,636=1,75



7.84.Lasacarosa‐Psesintetizaporreaccióndefructosayglucosa‐P,según:

fructosa(aq)+glucosa‐P(aq)sacarosa‐P(aq)Laconstantedeequilibrioes0,05.¿Hastaquévolumendebeserdiluidaunadisoluciónquecontiene 0,05 moles de cada uno de los reactivos, fructosa y glucosa‐P para que en elequilibrioenzimáticosetengaun3%deconversiónasacarosa‐P?a)0,0078 b)78,4 c)784mLd)7,84Le)0,784



fructosa glucosa‐P sacarosa‐Pninicial 0,05 0,05 ntransformado x x nformado Xnequilibrio 0,05–x 0,05– x X


Kc=sacarosa‐P

fructosa glucosa‐P=

xV

0,05–xV

0,05–xV

Sabiendoquelaconversiónesdel3%:

x=0,05mol3molconvertido100molinicial

=0,0015mol

Losmolesdeambosreactivosquequedansinconvertirenelequilibrioson:

0,05molinicial–0,0015molconvertido=0,0485molenequilibrio


0,05=

0,0015V

0,0485 2

V2

V=0,0784L103cm3

1L 78,4


7.85. Se quiere eliminar el vapor de agua de un recipiente. Utilizando la siguienteinformación,¿cuálserálareaccióncorrespondientealmejorreactivodesecante?

a)Cu(s)+ (g)CuO(s)+ (g) =2·10 b)CO(g)+ (g) (g)+ (g) =100c)CO(g)+ (g)C(s)+ (g) =2·10 d)2 (aq)+ (aq) (g)+ (g) =10 e)GdOCl(s)+2HCl(g) (g)+ (s) =0,12


Escribiendo todos los equilibrios de forma que el H O sea un reactivo, la reacción queposeaelmayorvalordelaconstantedeequilibrioseráaquellaenlaqueestépresenteel mejor reactivo desecante, ya que la reacción se encuentra más desplazada hacia laderecha.


Elvalordelaconstantedeequilibriodelasreaccionesinversasenloscasosc),d)ye)son,respectivamente:

c)CO(g)+H (g)C(s)+H O(g) K =2·10

K '=1K=

1

2·10=5·10

d)SO (g)+H O(g)2H (aq)+SO (aq) K =10

K '=1K=

1

10=10

e)GdCl3(s)+H2O(g)GdOCl(s)+2HCl(g) K =0,12

K '=1K=

10,12

=8,3


7.86.Sealareacciónexotérmica(ΔH°<0)enequilibrio:

A(g)+2B(g)3C(g)dondeA,ByCsonsustanciasquesecomportancomogasesideales.Indiquecuáldelassiguientesactuacionesdesplazaráelequilibriohacialaderecha:a)Unadisminucióndepresiónatemperaturaconstante.b)Unadisminucióndelatemperaturadelsistema.c)Laadicióndeuncatalizador.d)LaadicióndeCalsistemaatemperaturaypresiónconstante.

(O.Q.L.Madrid2004)



a) Falso. Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentido el que aumente el númerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Eneste caso como existe el mismo número de moléculas gaseosas en cada parte de lareacciónelcambioenlapresiónnoproduceningúnefectosobreelsistemaenequilibrio.

b) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcaloreliminadoyasíaumente latemperatura.Al tratarsedeunprocesoexotérmico lareacciónsedesplazahacialaformacióndelosproductos(derecha).

c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

d)Falso.SiseañadeC,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos(izquierda).


Proble

7.87.sistem

estáea)Lab)Lac)Nod)Au

Setra

La coconstinsolsobre

Lare

7.88.porlaEl

Elpe

¿Cuálforma)Disb)Incc)Disd)Inc

Enlalosre

Deac

emasyCuestio

Elyodoesumadelafigu

enequilibrioadisoluciónsadisolucióntotendráefecumentarála

atadeuneq

K = I a

onstante sotante la temuble en agueelequilibr

espuestacor

Eltrióxidoacombinaci

puedeut

2 (g)+rfildeenerg

l de las siguacióndetriósminuirelvocrementarlasminuirlatecrementarla

agráficaseeactivos,loq

cuerdocone

2SO2+O2

onesdelasOlim

unsólidopoura:

oyseañadeseteñirádetomarácoloctoenelequconcentraci

quilibriohet

q

olo dependemperatura eua la adiciónrioylacanti

rrectaeslac

deazufreseióndedióxidtilizarsecom

+ (g)gíaparaesta

uientes actuóxidodeazufolumendelvatemperatuemperaturaacantidadd

observaquequieredecir

elprincipio

(s)

mpiadasdeQu

ocosolublee

másyodosómarrónmásormarrónmilibrio.iónde (aq

terogéneoen

e de la coneste valor sendemás cadadañadida

c.

eutilizaindudodeazufremocatalizado

2 (gareacciónap

uacionesmoufrealtiempvasodereacuradelvasodelvasodedepentaóxid

eelcontenirquesetrat

deLeChâte

2SO3

(aq)

uímica.Volume

enagua,en

ólido.¿Quéososcuro.ásclaro.

q).

nelquelae

ncentraciónemantieneantidaddeasevaalfon

ustrialmenteconunexceordelareac

g)pareceenla

odificará eloqueaumencciónatempdereacciónreacciónapdodedivana

doenergétitadeunproc

elierquedice

en2.(S.Menar

laqueorigin

ocurrirá?:

xpresiónde

de I (aq)constante.esta sustanndodelvaso

eparaprepasodeaire.cción:

figuraadjun

equilibrio entelavelocieraturaconapresióncopresiónconstdio.

codelosprcesoexotérm

eque:

rgues&F.Latre

naunadisol

eK es:

por lo quePor estemociano tieno.

ararácidosu

nta.

n el sentidodaddereaccstante.onstante.tante.

roductosesmico.

e)

luciónmarr

(O.Q.L.Murcia

e si se manotivo, al serneningúne

ulfúrico.Sef

o de aumención?

(O.Q.L.Murcia

menorque

220

rón.El

a2004)

ntiener el I efecto

forma

tar la

a2004)

elde



Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

r=k[SO [O

A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:

k k exp ‐ERT

a) Verdadero. Si se disminuye el volumen a temperatura constante, se aumenta lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

Al disminuir el volumen aumenta la concentración de las especies reaccionantes y, portanto,aumentalavelocidaddelareacción.

b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .

c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y así aumente latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .

DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,sidisminuyelatemperaturadisminuyeelvalordekyconellolavelocidaddelareacción.

d)Falso.LaadicióndemáscantidaddelcatalizadorV O noalteraelequilibrioyaqueuncatalizador disminuye por igual la energía de la activación de las reacciones directa einversa.


7.89.Considerelasiguientereacciónquímicaenequilibrio:

2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g)Esteequilibriopuededesplazarsehacialaderechapor:a)Eliminaciónde (g)delamezcla.b)Adicióndemás (g)alamezcla.c)AdicióndeNe(g)alamezcla.d)Disminucióndelvolumendelamezcla.e)Aumentodelvolumendelamezcla.

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)




a) Falso. Si se elimina H O, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseformeestasustancia.Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.

b)Falso.SiseañadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que se consuma esta sustancia. La reacción se desplaza hacia laizquierda.

c)Falso.SuponiendoqueelNe(uninerte)seañadealequilibrioavolumenconstante,elcambioproducidoesunaumentodelapresióntotaldelsistemaporlaadicióndelnuevocomponente, pero manteniéndose constantes las presiones parciales de las sustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteKpnosealterayelequilibrionocambia.

d)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaizquierda,formacióndeH OyCl .

e)Verdadero. Es la propuesta contraria al apartadod), siseaumentaelvolumen delrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoylelapresiónenelinteriordel recipiente se reduce. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaderecha,formacióndeHCly .



(g)2 (g) elvalorde =5,8·10 .Silaconcentracióninicialde (g)=0,040Mylaconcentracióninicialde (g)es0M,¿cuáleslaconcentracióndeequilibriode (g)?a)1,7·10 Mb)3,3·10 Mc)9,4·10 Md)1,2·10 Me)2,3·10 M

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Madrid2010)


N O NOcinicial 0,040 ctransformado x cformado 2xcequilibrio 0,040–x 2x


K =[NO2]

2N2O4


5,8 10 =2x

0,04xx=6,9 10 M


Elvalorde[N O ]enelequilibrioes:

N O = 0,046,9·10 3 M=3,3·10 2M


(EnlacuestiónpropuestaenMadrid2010lacantidadinicialdeN O es0,50M).

7.91.Siseaumentalatemperatura,laconstantedelequilibrio:

(g)2 (g) ΔH=54,8kJ· .a)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdeprisa.b)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdespacio.c)Aumenta.d)Disminuye.

(O.Q.L.Murcia2005)



Siaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura.ComosetratadeunareacciónendotérmicaelequilibriosedesplazahacialaformacióndeNO conloquelacantidaddeestasustanciaenelequilibriosehacemayormientrasquelaN O sehacemenor.


K =[NO ]2N O

como[NO ]aumentay[N O ]disminuyeelvalorde aumenta.


7.92.Laconstantedeequilibrio( )deunareacciónsiempretienecomounidades:a)Moles/litro.b)Esadimensional.c)Lasmismasque .d)Nosepuedenprecisar,dependerádelasespeciesyestequiometríadelareacción.


LasdimensionesdelaconstanteK dependendequeequilibrioseestudie.

Enelequilibrio:

N (g)+3H (g)2NH (g)


K =[NH ]2

N [H ]3lasunidadesdelaconstantesonL2 mol 2


Enelequilibrio:

I (g)+H (g)2HI(g)


K =[HI]2H I

laconstanteesadimensional


7.93.Paraelsistemaenequilibrio:

2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0.a)Lavelocidaddereacciónserámayora1000°Cquea640°C.b)Silapresióntotaldelamezclaenequilibrioesde1atm,entonces = .c)Alaumentarlapresióntotalaumenta .d)Siseexpandeelsistema,atemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeC.

(O.Q.L.Murcia2005)

a)Verdadero.Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

r=k[A [B

A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:

k k exp ‐ERT

Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.

b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


En este caso,K ≠K ya queΔ ≠ 0. El que la presion de lamezcla sea 1 atmno tieneningunainfluenciaenlarelaciónentrelasconstantes.

c) Falso. De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante K solocambiasicambialatemperatura,nocambiaalvariarlapresión.



d)Falso.Siseexpandeelsistemaatemperaturaconstante,disminuyelapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,el sistemasedesplazahacialosreactivos.



7.94.Conrespectoalequilibrioquímicopuedeafirmarseque:a)Lafuncióndeuncatalizadoreslasustitucióndelmecanismodereacciónporotroconunaenergíadeactivaciónmásbaja.b)Lapresenciadeuncatalizadorhacemáspositivoelvalordelaconstantedeequilibrio,alaumentarlaconcentracióndelosproductosconrespectoaladelosreactivos.c)Lapresenciadeuncatalizadorenunareacciónreversibledesplazaelequilibriohacia laderecha.d)Loscatalizadoressolotienenefectoenlosequilibrioshomogéneos.

(O.Q.L.Murcia2005)

Comoseobservaenlafigura,lamisióndeuncatalizadordisminuirporiguallaenergíadelaactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.Porestemotivoelequilibrionosealtera,simplementesealcanzaenmenostiempo.


7.95.Lareacción:

2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐113,0kJtieneunaecuacióndevelocidadv=k[NO]2[ ].¿Cuáldelossiguientescambiosaumentaráelrendimientode ylavelocidad?a)Unaumentodelapresióntotalatemperaturaconstante.b)Unaumentodelatemperatura.c)Adicióndeuncatalizadoratemperaturaconstante.d)Unaumentodelvolumenatemperaturaconstante.




a)Falso.Siseaumentalapresiónatemperaturaconstante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecir,haciadondemenosmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNO porloqueaumentaelrendimientodeestasustancia.

Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,como la reacción se desplaza hacia la formación de NO , los valores de [NO] y [O ]disminuyenporloquedisminuyelavelocidaddelareacción.

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivolacantidaddeNO disminuyeyconelloelrendimiento.

Comolatemperaturaaumentatambiénlohacelaconstantedevelocidad.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.

c)Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoseaumentaelrendimientoenNO .

d)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNOyO porloquedisminuyeelrendimientodeNO .

Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.

Ningunadelasrespuestasescorrecta.

7.96.Siparaelequilibrio:

2 (g)+ (g)2 (g)Se suponeque las concentraciones inicialesde todas lasespecies son2,0M, ¿cuálesde lossiguientesgruposdevaloresnosonposiblescomoconcentracióndeequilibrio?

a)1,8 1,9 2,2b)2,2 2,1 1,8c)2,4 2,4 1,6d)1,4 1,7 2,6


Suponiendo que la reacción transcurre hacia la derecha, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:


SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2x x cformado 2x Xcequilibrio 2–2x 2– x 2+2x

a)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=1,8M [O ]=1,9M [SO ]=2,2M

d)Posible.Suponiendoquex=0,3Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=1,4M [O ]=1,7M [SO ]=2,6M

Suponiendo que la reacción transcurre hacia la izquierda, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:


SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2xcformado 2x x cequilibrio 2+2x 2+x 2– 2x

b)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=2,2M [O ]=2,1M [SO ]=1,8M

c) No posible. En este caso no se cumple la estequiometría para ninguno de los dossentidos ya que es imposible que partiendo de las mismas cantidades iniciales lascantidadesenelequilibriodeSO yO seaniguales.


7.97.El (s)sedescomponesegúnlareacción:

(s) (s)+ (g)Siendo =0,0095a120°C.Sisequiereimpedircualquierpérdidadepesoalpesar a120°C,lapresiónparcialdel deberáser:a)Mayorque0,0095atm.b)Menorque0,0095atm.c)Igualalapresiónparcialdel (s).d)Iguala1atm.



K =p

SilapresiónparcialdelCO esmayorde0,0095atm,setendráqueQ >K yparaquesealcance de nuevo el equilibrio a esa temperatura el sistema se debe desplazar hacia laformaciónAg CO .


7.98.Enunareacciónenequilibrio:a)Loúnicoquepuedemodificarlasconcentracionesdeloscomponentesesuncambioenlatemperatura.b)Uncambioenlatemperaturanocambiaránuncalasconcentracionesdeloscomponentes.c)Uncambioenlapresiónbastaráparacambiarlasconcentracionesdeloscomponentes.d)Un cambio en la concentración de cualquiera de los componentes cambiará todas lasconcentraciones.


a‐b)Falso.Lasconcentracionesdeloscomponentesdeunamezclaenequilibriocambianademásdeconlatemperaturaconloscambiosenelnúmerodemoles,presiónyvolumen.

c) Falso.Un cambio en lapresiónnoproduceningún cambio en los equilibrios comoelsiguiente:

H (g)+Cl (g)2HCl(g)

enlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosyreactivos.


d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,uncambioenlaconcentracióndeunadelasespeciesdelequilibriohacequeelsistemasedesplaceenelsentidoopuestoloquehacecambiarlasconcentracionesdetodaslasespeciespresentes.


7.99.¿Cuáldelossiguientesequilibriossedesplazaráhacialaformacióndereactivoscuandoaumentaelvolumendelareacción?a) (g)+3 (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c)2 (g)2 (g)+ (g)d)2 (g)3 (g)e) (g)+ (g)2HF(g)f)C(s)+ (g)2CO(g)g)CO(g)+ (g) (g)+NO(g)

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2011)



Si se aumenta el volumen a temperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya.

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos

a)Δν=2−4=‐2.Sedesplazahacialosreactivos.

b‐e‐g)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio.

c‐d)Δν=3−2=1.Sedesplazahacialosproductos.

f)Δν=2−1=1.Sedesplazahacialosproductos.


7.100.Siladensidaddelgrafitoesaproximadamente2g· yladelfullereno1,5g· ,¿enquésentidodesplazaráelequilibriolaaplicacióndeunapresiónelevada?a)Hacialaformacióndegrafito.b)Hacialaformacióndefullereno.c)Nohaydesplazamiento.d)Seformancantidadesaproximadamenteigualesdeambasvariedadesalotrópicas.


Conesosvaloresde ladensidad, las sustanciaspropuestasnosecomportancomogasesideales por lo que no se les puede aplicar el principio de Le Châtelier sobre eldesplazamientodelequilibrio.




+ 2ABelgráficodeconcentracióndelasespeciesimplicadasfrentealtiempoes:

Elvalordelaconstantedeequilibrioes:a)1b)2c)4d)8



K =[AB]2

A [B ]

Segúnelgráfico,losvaloresdelasconcentracionesdelasespeciesenelequilibrioson:

[AB]=2M [A ]=[B ]=1M

Sustituyendo:

K =2 2

1 2 =4


7.102.Paraelequilibriodedisociacióndelcomplejodecobreconamoníaco:

+4 Laafirmacióncorrectaes:a)Laadicióndemás destruyeelcomplejo.b)LaadicióndeCudesplazaelequilibriohacialaderecha.c)LaadicióndeKCldesplazaelequilibriohacialaizquierda.d)Alcalentar,paraeliminar ,elequilibriosedesplazahacialaderecha.




a) Falso. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, si se añade NH el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaformacióndelcomplejo(izquierda).

b‐c) Falso. Las especies Cu y KCl no están presentes en el equilibrio por lo que no loafectan.

Concentración/M

Tiempo

[A2 ]=[B2]

[AB]


d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseelimina elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueserepongaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaderechadeformaquesedestruyeelcomplejo.



(s)+2 (g)Sn(s)+2 (g)a 750°C la presión total del sistema es 32,0mmHg, siendo la presión parcial del agua23,7mmHg.Laconstantedeequilibrioparadichareacciónes:a) =7,30b) =5,25c) =3,80d) =8,15



K =p 2

p 2

LapresiónparcialdeH es:

32,0mmHg–23,7mmHg=8,3mmHg

Sustituyendoseobtiene:

K =23,7mmHg

1atm760mmHg

2

8,3mmHg 1atm760mmHg

2 =8,15


7.104.Un recipiente cerrado contiene una cierta cantidad de líquido en equilibrio con suvapor.Sielvolumendelrecipientedisminuye,¿quésucedecuandoseestableceelequilibrio?a)Disminuyelatemperatura.b)Condensapartedelvapor.c)Aumentalapresión.d)Disminuyelapresión.e)Partedellíquidopasaalafasevapor.

(O.Q.N.Vigo2006)

Si la temperatura permanece constante, la presión de vapor del líquido tambiénpermanececonstanteyaqueéstasolodependedelatemperatura.

Deacuerdoconlaecuacióndeestadodelosgasesideales:

p=nRTV

para que p se mantenga constante, si V disminuye n debe disminuir, es decir debecondensarpartedelvapor.



7.105.Seintroduceunaciertacantidadde 4 10(s)enunrecipientea400Kyseesperaaquesealcanceelequilibriodelasiguientereacción:

4 10(s) 4(g)+5 (g)Silapresióntotalesde1,86atm,elvalordela adichatemperaturaes:a)9,61·10 b)11,16 c)2,78 d)0,36 e)41,41

(O.Q.N.Vigo2006)

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:

K p p 5


p =5p =5p


pt=p +p =6pp=pt6p=

1,86atm6

=0,31atm


K 5p6K 5 0,31atm 6 2,77


7.106.Unrecipientecontieneenequilibriohieloyagualíquidaa0°Cy1atm.Siseaumentalapresiónmanteniendoconstantelatemperatura:a)Seformarámáshielo.b)Seformarámáslíquido.c)Sesublimarápartedelhielo.d)Partedelagualíquidapasaráavapor.

(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2009)

Setratadelequilibrio:

H O(s)H O(l)



Si se aumenta la presión, disminuye el volumen, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedesciendaelvolumen.ComoelH O(l)esmásdensaqueelhieloelvolumenqueocupaellíquidoesmenor,portanto,elsistemasedesplazahacialaformacióndemáslíquido.

Tambiénpuedeverseapartirdeldiagramadefasesdelagua:

Proble

7.107

larela)b)c)d)

Lare

siend

Port

Lare

7.108siguie

Lacoa)1,3b)3,2c)1,3d)1,6

Setra

Deac

emasyCuestio

7.Dadalasig

2 (g)+laciónentre= = ½

==

elaciónentre

K =K R

do

Δ=Σcoe

tanto:

K =K (R

espuestacor

8.Seintroduentereacció

(s)oncentración3·10 M2·10 M3·10 M6·10 M

atadeuneq

K =[NH ]

cuerdoconl

[NH ]=[H

onesdelasOlim

guientereac

+ (g)lasconstant

½

elasconstan

RT

f.esteq.pro

RT)1o

rrectaeslac

uce (ón:

)nmolarene

quilibriohet

][H S]

laestequiom

H S]

mpiadasdeQu

cción:

2 (gtesdeequilib

ntesK yK

ductosgas–

obien

c.

(s)enunrec

(g)+ lequilibriod

terogéneoy

metríadela

uímica.Volume

g)brio y

vienedada

–Σcoef.este

K =K

cipientede1

(g)de (g)e

laexpresión

reacción:

en2.(S.Menar

En el punH O (l),temperatupuntoB’do

Larespues

es:

(O.Q.

aporlaexpr

eq.reactivo

(RT)–1

1La25°Cy

=1,6·1es:

ndelaconst

rgues&F.Latre

nto B coexal aumentara constanondesoloha

stacorrecta

L.Madrid2006

resión:

sgas=2–3

sealcanzae

0 .

tanteK es:

e)

xisten H Oar la presnte, se paayH O(l).

eslab.

6)(O.Q.L.Cádiz

3=‐1

elequilibrio

(O.Q.L.Madrid

232

(s) yión asa al

z2008)

odela

d2006)



K NH

Elvalorde[NH ]enelequilibrioes:

NH = K = 1,6·10 =1,3· M


7.109.Alaumentarlatemperatura,laconstantedeequilibriodeunareacciónexotérmica:a)Aumentab)Disminuyec)Nodependedelatemperatura.d)Aumentaenlasreaccionesexotérmicasydisminuyeenlasendotérmicas.

(O.Q.L.Madrid2006)



Paraelequilibrio:

A(g)B(g) ΔH<0

siseaumenta latemperatura,deacuerdoconelprincpiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarsedeunprocesoexotérmico la reacciónsedesplazahacia la formaciónde losreactivos.


K=[B][A]

Si aumenta [A] y, por tanto, disminuye [B] el valor de la constante de equilibriodisminuye.


(EstacuestiónesmuysimilaralapropuestaenTarazona2003).

7.110.Dadoelequilibrioquímicorepresentadoporlasiguienteecuación:

(g)+3 (g)2 (g)Siunavezestablecidoelequilibrioseañadeunaciertacantidadde (g),sepuededecir,sinerror,queparaalcanzardenuevoelequilibrio:a)El sistemaevolucionarádisminuyendo lamasade (g)ypermaneciendoconstanteelrestodelosgases.b)Disminuirálamasade (g)yaumentarálade (g),permaneciendoconstantelade(g).

c)El (g)actuarádereactivolimitanteporloqueseconsumirácompletamente.d)Elsistemaevolucionará,peronosepuededecir,enprimeraaproximación,si lamasade

(g)aumentaráodisminuirá.(O.Q.L.Asturias2006)




Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia.Seconsume yseforma .

Ningunarespuestaescorrecta.

7.111.¿Cuáldelassiguientescaracterísticascorrespondeaunestadodeequilibrio?a)Paraquesealcanceelestadodeequilibrioquímicoelsistemadebesercerrado.b)Unverdaderoequilibrioquímicosolosealcanzapartiendodelosreactivosdelareacción.c) El equilibrio se caracteriza por la constancia de algunas propiedades como laconcentración,porloquesetratadeunsistemadecomposiciónconstante.d)Inclusodespuésdealcanzarseelequilibrioquímicocontinúanproduciéndoselasreccionesdirectaeinversaanivelmicroscópico.


a)Falso.Esacondiciónsoloesnecesariaparalosequilibriosenfasegaseosa.

b) Falso. El estado de equilibrio de un sistema puede alcanzarse tanto partiendo dereactivos,deproductosodeambos.

c) Falso. El estado de equilibrio de un sistema no se caracteriza porque se mantengaconstantelaconcentracióndelassustancias,sinoporelvalordelaconstantedeequilibrio.Esdecir,aunamismatemperatura,sepuedetenerelmismovalordelaconstanteKccondiferentesvaloresdelasconcentracionesdereactivosyproductos.

d)Verdadero. El estadode equilibrio se caracteriza por ser dinámico, es decir, que lasreaccionesdirectaeinversacontinúanunavezquesehaalcanzadoéste.


7.112.Dadoelsistemarepresentadopor:

2NO(g)+ (g)2NOCl(g)únicamentesepuedeafirmarque:a)Esunsistemaenelquesecumpleque[NO]eq=[NOCl]eq.b)En esteproceso siempre sedebehacer reaccionar inicialmente eldoblede cantidaddeNO(g)quede 2(g).c)Secumplesiempre,deacuerdoconlaestequiometríadelareacción,quelarelaciónmolardelassustanciaspresentesenelequilibrioesNO: 2:NOCles2:1:2.d)Unavezalcanzadoelequilibrio,existeunarelaciónentrelasconcentracionesquesiempreesconstanteeindependientedelascantidadesinicialspuestasareaccionar.

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)

a) Falso. Cuando el sistema se encuentra en equilibrio no tiene porqué cumplirse que[NO =[NOCl .

b) Falso. El equilibrio se alcanza independientemente de cuáles sean las cantidadesinicialesdeNOyCl .

c) Falso. La relación de especies en el equilibrio no tiene nada que ver con la relaciónmolardadaporlaestequiometriadelproceso.

d) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, se mantienen constantes lasconcentraciones de todas las especies implicadas en el equilibrio y estas son


independientes de cuáles hayan sido las cantidades inciales que se hayan hechoreaccionar.


7.113.Dadoelsiguienteequilibrio:

(s) (g)+HCl(g) ΔH>0señalacuáldelassiguientesafirmacionesrespectoalsistemaesfalsa:a) Aumentando la temperatura a presión constante el equilibrio se desplaza hacia laformacióndelosproductos.b)Añadiendomás 4 (s)elequilibriosedesplazahacialaformacióndelosproductos.c)Aumentando lapresióna temperaturaconstantedisminuye lacantidaddegasesque seencuentranenelequilibrio.d)Enelestadodeequilibrio,el 4 (s)seformaysedescomponeconlamismavelocidad.




a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laderecha,esdecirhacialaformacióndeproductos.

b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelNH4Cl(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

c) Verdadero. Al aumentar la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

d)Verdadero.Elestadodeequilibriodeunsistemasecaracterizaporquelasespeciesquelointegranseformanysedescomponenconlamismavelocidad.


7.114.Dadaslassiguientesecuaciones:

(g)+ (g)2HI(g)

½ (g)+½ (g)HI(g)

2HI(g) (g)+ (g) Secumpleque:a) = = b) = =1/ c) = ½= 1/ ½d) = 1/ ½=


La expresión de las constantes K , K y K para los equilibrios dados son,respectivamente:

K =[HI]2

H [I ]K =

[HI]

[H ]½[I ]½K =

H [I ]

[HI]2


Larelaciónentrelasdiferentesconstanteses:

=1 = ½ = ½


7.115.Paraelprocesoatemperaturaambiente:

A(g)+B(g)C(g)a) = b) > c) <

(O.Q.L.LaRioja2006)


K =K RT

siendo


Enestecasosecumpleque:

K =K RT >


7.116.Laconstantedeequilibriodeunprocesosumadeotrosdosesigual:a)Alasumadesusconstantes.b)Alproductodesusconstantes.c)Aladiferenciadesusconstantes.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Lasconstantesdeequilibrionosonaditivas.Cuandounprocesoeselresultadodelasumadeotrosdos,suconstantedeequilibrioeselproductodelasconstantesdelasreaccionessumadas.


7.117.Lapresenciadeuncatalizadorenelequilibrio:

(g)+3 (g)2 (g) ΔH=‐22kcala)Lodesplazahacialaderecha.b)Noinfluye.c)Lodesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directa comoinversa,portantonoinfluyeenelequilibrio.



7.118. Alcanzado un equilibrio, se añaden reactivos, sin variar la temperatura. ¿Qué lesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariará

(O.Q.L.LaRioja2006)



Siseinyectanreactivoselsistemaenelequilibrioatemperaturaconstanteelequilibriosedeplaza en el sentido en el que estos se consuman, es decir, hacia los productos. Noobstante,comolatemperaturanovaríalaconstantedeequilibrionocambia.


7.119.Unasustanciagaseosasedisociasegúnelequilibrio:

A(g)B(g)+C(g)

Enunaexperienciaseintroducen0,2molesdeAenunrecipientevacíode2Ldecapacidada300K.Cuandosehaalcanzadoelequilibriolapresióntotalesde4,3atm.Apartirdeestosdatos,laconstante adichatemperaturaes:a)5,46b)0,22c)0,74

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.LaRioja2006)

Latablademolesdelareacciónes:

A B Cninicial 0,2 ntransformado x nformado x xnequilibrio 0,2–x x x

ntotal =(0,2–x)+x+x=(0,2+x)

Elvalordeptotal permite calcularx. :Considerandoque losgases se comportande formaidealseaplicalaecuacióndeestado:

0,2+x =4,3atm·2L

0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 Kx=0,15mol

Laspresionesparcialesenelequilibrioson:

pA=p0,2‐x0,2+x

=4,3atm0,2‐0,15 mol0,2+0,15 mol

=0,61atm

pB=pC=px

0,2+x=4,3atm

0,15mol0,2+0,15 mol

=1,84atm

SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :


K pB pCpA

1,84 2

0,61 5,5


7.120.Enunmatrazserealizaelvacíoysellenaconmetanoa0°Cy1,00atm,alcalentara1000°Clapresiónseelevarápidamentea4,66atmperoseincrementadespuéshastallegara6,34atmdebidoaladisociación:

(g)C(s)+2(g).

¿Cuáleselvalorde paraelequilibrioanterior?a)1,68b)2,36c)3,79d)0,036e)2,2·10


Latabladepresionesdelareacciónes:

CH Hpinicial 4,66 ptransformado p pformado 2ppequilibrio 4,66–p 2p

Elvalordepes:

p= 6,34–4,66 atm=1,68atm

Laspresionesparcialesenelequilibrioson:

p =4,66–pp = 4,66–1,68 atm=2,98atm

p =2pp =2 1,68atm =3,36atm

SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :

K p 2

p

3,36 2

2,98 3,79


7.121. Las energías libres estándar de formación de (g) y de (g) sonrespectivamente12,39 kcal/mol y23,59 kcal/mol. ¿Cuál es el valorde a 25°Cpara elequilibrio:

(g)2 (g)?a)7,459b)0,134c)1,2·10 d)2,25e)2,3·10 (Datos.R=8,314J· · ;1cal=4,184J)



La variación de energía de Gibbs asociada al proceso puede calcularse a partir de laexpresión:

ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔG°=2molNO12,39kcalmolNO

1molN O23,59kcalmolN O

=1,19kcal4,184kJ1kcal

=4,98kJ·mol

LaexpresiónquerelacionaK conΔG°es:

K exp‐ΔG°RT

Sustituyendo:

K exp‐4,98kJ mol

8,314·10 kJ mol K 25+273 K 0,134


7.122.Enunmatrazde2Lseponehidrógenocarbonatodesodiosólido,sepracticaelvacíoysecalientaa100°C.Aestatemperaturalapresióndelequilibrio:

2 (s) (s)+ (g)+ (g),esde0,962atm.Lamasade (s)quesehadescompuestoserá:a)0,231gb)0,031gc)2,67gd)4,36ge)5,28g

(Datos.Masasatómicas:Na=23,0;H=1,0;C=12,0;O=16,0;R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Córdoba2007)


p =p =p


pt=p +p =2pp=pt2=0,962atm

2=0,481atm

Considerandoquelosgasessecomportandeformaidealseaplicalaecuacióndeestado:

n=p V

RT=

0,481atm·2L0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 K

=0,0315molCO

RelacionandoCO yNaHCO seobtienelamasadesólidoquesedescompone:

0,0315molCO2molNaHCO1molCO

84gNaHCO1molNaHCO

=5,28g


Proble

7.123

Siseémboa)Aub)Elc)Eld)Ele)Au

SiseNH

Deac

a‐e)meno

b)Fa

c)Ve

d)Fa

Lare

7.124proce

a)15b)21c)84,d)10e)30

Setra

emasyCuestio

3.Imaginem

inyectaaguolofijoylateumentarálaequilibrionequilibrioseequilibrioseumentarála

inyectaH Odisminuyey

cuerdocone

“cualquiersistema,cacambioen

Falso. Se coores.

also.Elequil

erdadero.S

also.Seform

espuestacor

4. La compoeso:C(s)+ (g

5,15%de y1,01%de y4,85%de y0,20%de y0,15%de y

atadeuneq

K =p

p

onesdelasOlim

osunsistem

uaconlajeremperaturaconcentracioseafecta.edesplazahedesplazahconcentraci

Oenelsisteyelequilibr

elprincipio

r cambioenuausaundesplavariablem

onsumenH

librioserom

eformaNH

maNH .

rrectaeslac

osición volu

(g)

y84,85%dey78,99%dey15,15%dey89,80%dey69,85%de

quilibriohet

mpiadasdeQu

magaseosoe

inguillaJ(elconstante.ióndehidróg

acialaformacialadescoióndenitróg

ma,elNH ioserompe

deLeChâte

unadelasvaplazamientomodificada”

y N para

mpealdisolv

.

c.

umétrica de

(g) (

e e e e

terogéneoy

uímica.Volume

enequilibrio

lamoníaco

geno.

macióndeamomposicióngeno.

sedisuelvee.

elierquedice

ariablesqueodelequilibr”.

a formarNH

verseelNH

lamezcla

=5,60)a

laexpresión

en2.(S.Menar

comoeldel

esmuysolub

moníaco.deamoníaco

(O.Q.N.C

enéstacon

eque:

edeterminanrioenelsen

H por lo su

enagua.

gaseosa qu

1000°Ces:

ndelaconst

rgues&F.Latre

lafigura.

bleenagua)

o.

Córdoba2007)

loquelapr

nelestadodtidoquetien

us concentra

e se obtiene

(O

tanteK es:

e)

),mantenien

)(O.Q.L.Galicia

resiónparci

deequilibriondeaopone

aciones se h

e en el sigu

(O.Q.N.Córdoba

:

240

ndoel

a2010)

ialdel

deunerseal

hacen

uiente

a2007)



p =p·y p =p·y

Portratarsedeunamezclabinaria:

y +y =1y =1y


K =p·y

p 1y

5,60=y

1yy =0,8485

La composición de la mezcla expresada en porcentaje en moles es 84,85% de y15,15%de .


7.125.Dadaslasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:

(g)+½ (g) (g)

(g)+ (g)2NO(g) ¿Cuálserálaconstantedeequilibrioparaelproceso?

(g)+½ (g)2NO(g)a)K= + b)K= − c)K= / d)K=

(O.Q.L.Murcia2007)

LaexpresióndelasconstantesK yK paralosequilibriosdadosson:

K =[N ON [O ½K =

[NO 2

N O

LaexpresióndelasconstanteKparaelequilibriosolicitadoes:

K=[NO 2

[N O [O ½

Despejando[N ]delasexpresionesdeK yK2eigualando:

N =[N O

K [O ½

N =[NO 2

K O

[N O

K [O ½ =[NO 2

K O

Simplificandoyordenandoseobtiene:

K=[NO 2

[N O [O ½ =



7.126.Lasformacionesdeestalactitasyestalagmitassondepósitosde queseoriginanapartirdebicarbonatodecalcio, ,disueltoenaguaquesefiltraatravésdelasgrietasdelterreno.Elequilibrioqueseestableceentreestasdossustanciases:

(aq) (s)+ (g)+ (l)deacuerdoconesteequilibrio, lasmejorescondicionespara la formacióndeestalactitasyestalagmitassepresentancuando:a)Seevapora ,peronosedesprende .b)Cristalizael .c)Sedesprende ,peronoseevapora .d)Sedesprende yseevapora simultáneamente.

(O.Q.L.Murcia2007)



Para que se favorezca el depósito de CaCO es preciso que el equilibrio se encuentredesplazadohacialaderecha,esdecir,quesedesprendaCO yseevaporeH O.


7.127.ElpHdelasangreescrítico.SielpHcaepordebajode7,4resultaloquesedenominacomoacidosis.ElpHdelasangresemantienecomoconsecuenciadelsiguienteequilibrio:

(g)+ (l) (aq)+ (aq)portantosepuedereducirlaacidosis:a) Introduciendo agua en la sangre desde las células para desplazar el equilibrio a laderecha.b)Adicionandounaenzimaquecataliceestareacción.c)IntroduciendoclorurodesodioenlasangreparacambiarelpH.d)Forzandounarespiraciónintensaparareducirlosnivelesde ensangre.

(O.Q.L.Murcia2007)



ParareducirelcontenidodeH+enlasangreyasíaumentarelpHesprecisodesplazarelequilibriohacialaizquierda.SiseeliminaCO delasangre,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenesesentidoparareponerelCO eliminado.


7.128.Sielequilibrio:

2ICl(g) (g)+ (g)

tienedeconstante4,8·10 a25°C,esoindicaqueenlasituacióndeequilibrio:a)Haymuchomenos y queICl.b)HabráeldobledeIClquede .c)LaspresionesdeICl, y seránlasmismas.d)Habrámuchomás y queICl.

(O.Q.L.Murcia2007)


Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =I2 Cl2ICl

ElqueelvalordeK =4,8·10 quieredecirque[I2][Cl2]<< .


7.129.Consideralareacciónenequilibrioa1000°C:

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐566kJ¿Cuáldelassiguientesmodificacionesconduciráaunaumentodelaconcentraciónde ?a)Undescensodelvolumentotal.b)Unincrementodelatemperatura.c)Laadicióndeuncatalizador.d)UnadisminucióndelapresiónparcialdelCO(g).

(O.Q.L.Murcia2007)



a)Verdadero. Al disminuir el volumen total del recipiente a temperatura constante,según la leydeBoyle aumenta lapresióndel sistema.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasocomohaymenornúmerodemoléculasgaseosasaladerechadelaecuación,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeCOyO .

c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

d)Falso.SidisminuyelapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,el sistema se desplaza en el sentido en el que aumente dicha presión, es decir, hacia laformacióndeCO.


7.130.Sielvalorde para lareacciónA Bes2,ysemezclan2molesdeAcon2molesdeB,paraalcanzarelequilibrio:a)AumentaráelnúmerodemolesdeA.b)AumentaráelnúmerodemolesdeB.c)AumentarátantoelnúmerodemolesdeAcomodeBd)Nopasaránada,porqueyaseestáenlasituacióndeequilibrio

(O.Q.L.Murcia2007)

Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =BA=2


ElvalordeK =2ysepartedelosmismosmolesdeAyB,entoncesQ =1,ycomoK >Q paraquesealcanceelequilibrioelsistemadebedesplazarsehacialaformacióndeB,portanto,enelequilibrioaumentaelnúmerodemolesdeBydisminuyeelnúmerodemolesdeA.

LarespuestacorrectaeslaB.

7.131.¿Encuáldelassiguientesreaccionesunaumentodevolumenconduceaunaumentodelaformacióndelosproductos?a) (s) (g)+ (g)b)2 (g) (g)c) (g)+ (g)2HI(g)d)2 (g)+ (g)2 (g)

(O.Q.L.Madrid2007)



Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:


a)Δν=2−0=2.Sedesplazahacialosproductos.

b)Δν=1−2=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.

c)Δν=2−2=0Noafectaalequilibrio.

d)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.


(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2005).

7.132. Un recipiente contiene agua líquida y vapor a 100°C y 1 atm, en equilibrio. Si semantieneconstantelatemperaturayseaumentalapresión:a)Seformarámásvapor.b)Seformarámáslíquido.c)Nosedesplazaráelequilibrio.d)Solidificaráelvapor.



H O(l)H O(g)



Proble

Si seChâteH Oelsis

Tambdiagr

Enelal auconsthayH

Lare

(Estaprop

7.133

¿Cuála)b)c)d)

Laex

Lare

Lare

7.134

¿Cuálreacca)Elb)Lac)Eld)La

Deac

emasyCuestio

e aumentaelier, el sist(l)esmásdstemasedes

bién puedramadefase

lpuntoBcoumentar latante,sepaH O(l).

espuestacor

a cuestiónuestaenMu

3.Considera

(g)+½

2 (g)ldelassigui= = 1/

= =1/

xpresiónde

K =p

p

elaciónexist

=

espuestacor

4.Enlareac

+3 ldelassigución?aumentodeaadicióndeaumentodeaadiciónde

cuerdocone

onesdelasOlim

la presión,tema se desdensaqueelsplazahacia

e verse aesdelagua:

oexistenH Opresión asaalpunto

rrectaeslab

es muyurcia2006).

losdosequi

½ (g)2ientesrelaci

laconstante

p

tenteentrea

rrectaeslab

ciónenfase

2uientesaccio

elapresiónauncatalizadelatemperat

atemp

elprincipio

mpiadasdeQu

disminuyeplaza en ellH O(g)ellaformació

a partir d

O(g)yH Oa temperatuB’dondeso

b.

similar a

ilibriosgaseo

(g)

(g)+ (gonesesverd

eK paraam

K

ambasconst

b.

gaseosa

(Δonesdesplaz

atemperatudor.turadelsisteeraturaypr

deLeChâte

uímica.Volume

el volumesentido envolumenquóndemáslíq

del

(l),uraolo

la

ososa25C:)

g) dadera?

(

mbosequilib

K =p

p

tanteses:

(ΔH°<0)zaráelequil

uraconstante

ema.resiónconsta

elierquedice

en2.(S.Menar

en, de acuer el quedesueocupaelquido.

:

(O.Q.L.Castilla

brioses:

(p )

ibriohacial

e.

ante.

eque:

rgues&F.Latre

rdo con elcienda el volíquidoesm

yLeón2007)(

laformación

(O.Q.L.

e)

principio dolumen. Commenor,port

(O.Q.L.Asturias

ndelproduc

CastillayLeón

245

de Lemo eltanto,

s2011)

ctode

n2007)



a)Verdadero.Alaumentarlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasohacialaformacióndelproducto .

b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

c) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndelosreactivos.

d) Falso. Si se añade NH , de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos.


7.135.Enunrecipientede2Lseintroducen0,6molesdeunasustanciagaseosaA.Unavezalcanzado el equilibrio quedan 0,2 moles de A. La constante de equilibrio para lareacción:

A(g)2B(g)+C(g)a)0,16b)0,32c)1,28d)0,64


Latablademolesdelareacciónes:

A B Cninicial 0,6 ntransformado x nformado 2x Xnequilibrio 0,6–x 2x X

Enelequilibrio:

0,6–x=0,2 seobtiene x=0,4moles


K =B [C][A]

Sustituyendo

K =

2·0,42

0,42

0,22

=0,32



7.136. Indica cuál de los siguientes cambios no afecta a la descomposición térmica del.

a)Laelevacióndelatemperatura.b)Ladisminucióndelapresión.c)Lavariacióndelaconcentraciónde .d)Unaumentodelacantidadinicialdesustancia.


LaecuaciónquímicacorrespondientealadescomposicióntérmicadelCaCO es:

CaCO (s)CaO(s)+CO (g)

Laconstantedeequilibriocorrespondientees:

K =[CO ]

a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímico, todos losequilibrios sealteranalmodificarlatemperatura,yaquelaconstantedeequilibriodependedelatemperatura.

b)Falso.Aldisminuirlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.EnestecasohacialaformacióndeCaCO .

c)Falso.Sisecambia[CO ],cambialaconstantedeequilibrioyelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseanuleelcambio.

d)Verdadero. Si se aumenta la cantidad inicialde , no cambia el valor de laconstantedeequilibrioyelsistemapermaneceinalterado.


7.137.Alaumentarlapresión,elequilibrio:

3Fe(s)+4 (g) (s)+4 (g)sedesplaza:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluyelapresión.d)DependedelacantidadinicialdeFe(s).

(O.Q.L.LaRioja2007)


K =p

p =

p y

p y=

y

y

Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


(CuestiónmuyparecidaalapropuestaenNavacerrada1996).



2 (s) (s)+ (g)+ (g)adeterminadatemperatura,secumpleque:a) = b) = c) =4 d) =

(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.LaRioja2008)


K =K RT

siendo


Portanto:

Kc=Kp(RT)–2obienKp=Kc(RT)

2


7.139.Enelsistemaenequilibrio:

AB(s)A(g)+B(g)SisedoblalaconcentracióndeA,laconcentracióndeBenelequilibrioessiempre:a)¼desuvalororiginal.b)⅓desuvalororiginal.c)½desuvalororiginal.d)Unvalordistintodelosanteriores.


Laconstantedeequilibriocorrespondientees:

K =[A][B]

Sielnuevovalorde[A]es:

A =2[A0]

paraquesemantengaelvalordeK esprecisoque:

B =[B0]2


7.140.¿Quéseverificaparalareacción:

(g)2Br(g)

con =4·10 a250°C y =3·10 a1500°C, si se empieza con1molde enunrecipientede1L?a)Sisealcanzaelequilibrioa250°Chabrácantidadesigualesde yBr.b)Sisealcanzaelequilibrioa250°ChabráfundamentalmenteátomosdeBr.c)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácasiexclusivamente .d)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácantidadesapreciablesde yBr.



a‐b)Falso.Comolaconstantedeequilibrioa250°CesmuypequeñaquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .

c)Verdadero.Resolviendoelequilibrioplanteadocuandoseintroduce1moldeBr enunrecipientede1L:

K =Br[Br ]

3·10 =2x1‐x

x=0,027molBr 1‐x =0,973molBr

LocualquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .

d)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior,lacantidaddeBresmuchomenorqueladeBr .


7.141. La siguiente afirmación: “la constante de equilibrio de una reacción exotérmicadisminuyecuandoaumentalatemperatura”.a)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.


DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseaumentalatemperaturaenunareacciónexotérmica,elsistemasedesplazahacialosreactivosparaquedeesaformaseconsumacaloryasídesciendalatemperatura.

Comolaconstantedeequilibrio

K =[productos][reactivos]

Si[reactivos]aumentay[productos]disminuye,elvalordeK disminuye.


7.142.Parasiguientereacción:

2 (g)+2 (g)2 (g)+3S(s)larelaciónentrelasconstantes y es:a) = b) = c) = d) =

(O.Q.L.Madrid2008)


K =K RT

siendo



Sustituyendo:

=


7.143.SabiendoquelavariacióndeenergíadeGibbsestándardeformación, °,delHI(g)es1,70kJ· ,laconstantedeequilibrioparaladisociacióndelHI(g)ensuselementosa298Kserá:a)0,205b)0,502c)0,686d)1,99

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2008)

LarelaciónentrelaconstantedeequilibrioK ylavariacióndeenergíadeGibbsΔGvienedadaporlaexpresión:

K =exp ‐ΔG°/RT

Sustituyendo:

K exp ‐1,70

8,314·10 2980,504

ObtenidoelvalordeK delareaccióndeformacióndelHI(g),elvalordelaconstanteparalareaccióndedisociacióndelHI(g)seráelinverso:

K 1

0,504 1,99


7.144.Sabiendoquelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreaccionesson y

2NO(g) (g)+ (g)

2NO(g)+ (g)2NOBr(g) LaconstantedeequilibrioparalaformacióndeunmoldeNOBr(g)apartirdesuselementosenestadogaseososepuedeexpresarpora) − b) / c) + d) /

(O.Q.L.Madrid2008)

LareaccióncorrespondientealaformacióndelNOBr(g)apartirdesuselementoses:

12N (g)+

12O (g)+

12Br (g)NOBr(g)


K =pNOBr

p ½ p ½ p ½

Lasexpresionesdelasconstantesdeequilibriodelasreaccionesdadasson:


K =p ·p

pNOK =

pNOBr pNO p

Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasexpresionesanterioreseigualandoseobtiene:

pNO =p ·p

K

pNO =pNOBrK p

K2K1=

pNOBrp ·p ·p

SacandoraízcuadradaseobtieneelvalordelaconstanteK :

K =pNOBr

p ½ p ½ p ½

K2K1

Comoseobserva,larespuestaobtenidanocoincideconningunadelaspropuestas.

7.145.Lasiguientereacciónseutilizaenalgunosdispositivosparalaobtenciónde :

4 (s)+2 (g)2 (s)+3 (g) =28,5a25°C

Se añade una cierta cantidad de (g) y (s) a unmatraz en el que se ha hechopreviamenteelvacíoysedejaqueseestablezcaelequilibrio.Silapresiónparcialdel enelequilibrioes0,050atm,lapresiónparcialdel es:a)0,74atmb)0,41atmc)0,37atmd)1,2atm


LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:

K =p

p

Sustituyendo:

28,5=p

0,05 p =0,41atm



(s)+2 (g)2 (g)+Sn(l)con a900Kes1,5ya1100Kes10.Paraconseguirunareducciónmáseficientedel (s)deberánemplearse:a)Temperaturaselevadas.b)Altaspresiones.c)Temperaturasbajas.d)Bajaspresiones.

(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Cádiz2009)


a)yc)Paradeterminarsilareacciónesexotérmicaoendotérmicaapartirdelvalordelaconstantedeequilibrio,seaplicalaecuacióndevan’tHoffquerelacionadichasconstantesdeequilibrioconlatemperatura:

lnK

K

ΔH°R

1T1

1T2

ΔH° RlnKK

1T1 1T2

Enestecasolaconstantedeequilibrioaumentaalaumentarlatemperatura.Portantosecumpleque:

Si

T2>T11T1

1T2

>0

K >K lnK

K>0

ΔH°=R(>0)(>0)

>0

Comoseobserva,tantoelnumeradorcomoeldenominadortienenelmismosigno,porlotanto,ΔH°>0,procesoendotérmico.

Si seaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un descenso de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseconsumacalor.Altratarsedeunareacciónendotérmica(seabsorbecalor),elsistemasedesplazahacialaformacióndeSn(l).

Propuestaa):esverdaderoquelastemperaturaselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

Propuestac):esfalsoquelastemperaturasbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

b)yd)Teniendoencuentaquesetratadeunequilibrioheterogéneo, laexpresiónde laconstantedeequilibrio,K ,es:

K =p

p =

p y

p y=

y

y

Comoseobserva,laconstante nodependedelvalordelapresión.

LaexpresiónquerelacionaK yK :

K =K RT

donde:

ν=coef.esteq.productosgaseosos–coef.esteq.reactivosgaseosos

DesdeelpuntodevistadelprincipiodeLeChâtelier,enestecasosetienequeν=0, loquequieredecirquesetratadeunequilibrioenelquenoafectanlasvariacionesdelapresiónydevolumen.

Propuestab):esfalsoquelaspresioneselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

Propuestad):esfalsoquelaspresionesbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .



7.147.Alcanzadounequilibrioquímico,seañadenreactivos,sinvariarlatemperatura.¿Quélesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariarád)Dependerádelacantidaddereactivosañadidos.


Unavezqueunsistemaalcanzaelequilibriolatemperaturasemantieneconstante.

Si se añaden reactivos sin variar la temperatura, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza hacia la formación de productos para consumir losreactivosañadidosperomanteniendoelvalordelaconstantedeequilibrioK .


7.148.Eldióxidodeazufre, reacciona con eloxígeno y forma trióxidodeazufre, según lareacción:

(g)+½ (g) (g) ΔH=‐98,9kJ¿Cuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?

1.Aldisminuirlapresiónseelevarálaconcentraciónde .2.Elrendimientodeesteprocesodisminuyealelevarlatemperatura.3.Paraaumentarlaconcentraciónde setienequeefectuarlareacciónenpresenciadeuncatalizador.4.Sisedejaexpandirlamezclaenequilibrio,disminuirálaconcentraciónde enelmedio.

a)1y4.b)2y3.c)2y4.d)1y2.




1.Falso.Aldisminuirlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .

2.Verdadero. Al elevar la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoexotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosreactivosconloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

3.Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .

4.Verdadero.Sielsistemaseexpandeatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle disminuye la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema se


desplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquedisminuyelaconcentracióndeSO .


7.149.Lasiguientereaccióntranscurrea150°C:

(g)2 (g) con =3,20¿Cuáldebeserelvolumendelavasijaenlaqueserealizaparaqueesténenequilibriounmolde condosmolesde ?a)1,60Lb)1,25Lc)0,80Ld)0,625L


LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:

K =[NO ]2

[N O ]=

nV

2

nV

=n

n ·V

Sustituyendo:

3,2=2 2

1·VV=1,25L


7.150.Suponiendoquesealcanzaelequilibriodelproceso:

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐567kJ¿Cómosepodríaobtenerunmayorrendimientode ?a)Bajandolatemperaturaylapresión.b)Elevandolatemperaturaylapresión.c)Elevandolatemperaturaybajandolapresión.d)Bajandolatemperaturayelevandolapresión.




Si se baja la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un aumento de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseproduzcacalor.Altratarsedeunareacciónexotérmica(sedesprendecalor),elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).

Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasyhaymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).



7.151.Considerandolareaccióndeequilibrio:

CO(g)+2 (g) (g)Sisecomprimeelsistemahastaunvolumenmenor,elequilibriosedesplazará:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluye.d)Dependedelapresióntotal.

(O.Q.L.LaRioja2008)



Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasyhaymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g),esdecir,hacialaderecha.


7.152.Considerandoelequilibrio:

(g)+ (g)2HCl(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesválida?a)Cuandolareacciónalcanzaelequilibrio,noseproduceningunareacciónmás.b)A cualquier temperatura, cuando se establece el equilibrio, el número demoles de losreactivosesigualqueelnúmerodemolesdelosproductos.c) Cuando se establece el equilibrio, la concentración de cada sustancia en el sistema esconstanteconeltiempo.d)Cuandoseestableceelequilibrio,lavelocidaddereacciónescero.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a‐d) Falso. El equilibrio es cinético, lo cual quiere decir que la reacción transcurre enambossentidosconlamismavelocidad.

b)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,elnúmerodemolesdelasdiferentesespeciesnotieneporquéserelmismo.

c) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, el número de moles de las diferentesespecies semantieneconstante conel tiempoy su relaciónproporciona la constantedeequilibrioK :

K =[HCl]2

[H2][Cl2]



7.153.¿Encuáldelassiguientesreaccionesunaumentodevolumendereacciónfavorecelaformacióndeproductos?a)2NO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+4 (g) (g)+2 (g)c)CO(g)+ (g) (g)+ (g)d)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g)e) (g)+½ (g) (g)

(O.Q.N.Ávila2009)



Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:


a)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos

b)Δν=3−5=‐2.Sedesplazahacialosreactivos

c)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio

d)Δν=10−9=1.Sedesplazahacialosproductos

e)Δν=1–1,5=‐0,5.Sedesplazahacialosreactivos



7.154.Paralasiguientereacción

(s) (g)+ (g)¿Cuáleselefectodelaadiciónde (s)sobrelaposicióndeequilibrio?a)Lareacciónsedesplazahacialaderecha.b)Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.c)Nohayningúncambio.d)ElvalordeKpaumenta.e)Senecesitandatostermodinámicosdelareacción.

(O.Q.N.Ávila2009)


K =p ·p

Comoseobserva,laespecieNH HSnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estoquieredecirquelaadicióndeestasustanciaalequilibrionoproduceningúncambioenelmismo.



7.155.Sepreparaunadisolucióncon[ ]=[ ]=0,050My[ ]=0,150M.Sabiendoquelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacciónes =2,98

+ Ag(s)+ Sepuedeafirmarque:a)Seproduciráunareaccióndeizquierdaaderecha.b)Seproduciráunareaccióndederechaaizquierda.c)Lareacciónseencuentraenequilibrio.d)Nosepuedepredecirelsentidodelareacción.e)Estosreactivosnopuedenreaccionar.

(O.Q.N.Ávila2009)

ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio:

Q =[Fe ]

[Ag ][Fe ]=

0,1500,050 2 =60

Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloque la reacción tiene lugar de derecha a izquierda, suponiendo que existe cantidadsuficientedeAg(s).


7.156.Laconstantedeequilibrio, ,paralasiguientereacciónes56a900K:

(g)+½ (g) (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción

2 (g)2 (g)+ (g) es:

a)1,79·10 b)3,19·10 c)7,16·10 d)8,93·10 e)3,14·10

(O.Q.N.Ávila2009)


K =[SO3]

[SO2][O2 ½ =56

LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=[SO2 2[O2][SO3 2


K ' 1K 2

156 2 3,19·10



7.157.Dadoelsistemaenequilibrioa25°C:

(s) (aq)+ (aq) ΔH=+3,5kcal/mol¿Cuáldelossiguientescambiosdesplazaráelequilibriohacialaderecha?a)Descensodelatemperaturaa15°C.b)Aumentodelatemperaturaa35°C.c)AdicióndeNaClsólidoalamezclaenequilibrio.d)Adiciónde alamezclaenequilibrio.

(O.Q.L.Murcia2009)



a) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaizquierdaformandoNH Cl.

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalory,portanto,disminuyalatemperatura del sistema. Como se trata de un proceso endotérmico, el sistema sedesplazahacialaderechaformandolosiones.

c‐d)Falso.SiseañadenNaCloNH NO ,seañaden,respectivamente,losionesNH yCl ,portanto,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumandichosiones,esdecir,hacialaizquierdaformandoNH Cl.


7.158.A350°C, =0,12mol/Lpara:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción:

NO(g)+½ (g)NOCl(g)a)0,12mol/Lb)0,6mol/Lc)2,88 / ½d)1,66mol/L

(O.Q.L.Murcia2009)


K =[Cl2][NO 2

[NOCl 2=0,12

LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=[NOCl]

[Cl2 ½[NO]


K '1KK '

10,12

2,88



7.159.Enunrecipientecerradoseencuentraelsiguienteequilibrio:

(g)NO(g)+ (g)Quéocurrirásobreelequilibriocuando:

1)Sedisminuyeelvolumen2)SeretirapartedelNO(g)

a)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenlosdoscasos.b)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenel1)yhacialaizquierdaenel2).c)Elequilibriosedesplazahacialaizquierdaenel1)yhacialaderechaenel2).d)Enelcaso1)elequilibrionosedesplazayenel2)sedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.CastillayLeón2010)



1) Si se disminuye el volumen del recipiente a temperatura constante, según la ley deBoyle, aumenta la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecaso,hacialaizquierda.

2)SiseextraeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseproduzcaestasustancia,esdecir,hacialaderecha.


7.160.Determinaelvalordelaconstantedeequilibriodelareacción:

2NOCl(g)+ (g)2 (g)+ (g)Apartirdelasconstantesdelassiguientesreacciones:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g) =1,7·10

2 (g)2NO(g)+ (g) =5,9·10 a)1,0·10 b)1,0·10 c)3,5·10 d)2,9·10

(O.Q.L.LaRioja2009)


K =p ·p

pNOCl p


K =pNO ·p

pNOCl=1,7·10 K =

pNO p

p =5,9·10

Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasecuacionesanterioreseigualandoseobtiene:


pNO =KpNOClp

pNO =Kp

p

K

K=

p ·p

pNOCl p

SustituyendolosvaloresdelasconstantesK yK seobtieneelvalordelaconstanteK :

K =K

K=1,7·10

5,9·10=2,9·10



7.161.SiΔG°paraunareaccióna25°Ces30,5kJ .¿CuáleselvalordeK?a)2,2·10 b)1,1c)0,86d)4,5·10

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.LaRioja2009)

LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:

K exp‐ΔG°RT

sustituyendo:

K exp30,5kJ mol

8,314·10 kJ mol K 25 273 K2,2·10


7.162¿Cuáleslaexpresiónde a250°Cparaestareacción?

2 (g) (g)+3 (g)a) = / b) = / c) = d) =

(O.Q.L.LaRioja2009)


K =K RT

siendo


Portanto:

= /



7.163.Enun recipientede5,00 L se introducen0,284molde (g)a50°C, el cual sedescomponeen .Al llegaralequilibrio lapresiónesde2,00atm.Calcularelgradodedisociaciónaesatemperatura.a)0,329b)0,567c)0,123d)0,673

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)


N O NOninicial 0,284 ntransformado x nformado 2xnequilibrio 0,284–x 2xntotal (0,284–x)+2x=0,284 + x

Considerandocomportamientoideal,elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:

npVRT

0,284+x2atm·5,00L

0,082atm·L·mol 1 K 1 50+273 Kx=0,093mol

ElgradodedisociacióndelN O es:

α=molesdisociadosmolesiniciales

=0,093mol0,284mol

=0,329


7.164.Enlossiguientescasos:

i) (g)2Cl(g)

ii)2 (g)3 (g)

iii)2NO(g)+ (g)2 (g)señalarcuandounaumentodepresiónfavorecealosreactivosycuandoalosproductos.a)i‐reactivos,ii‐productos,iii‐productosb)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐reactivosc)i‐productos,ii‐reactivos,iii‐productosd)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐productos




Si se aumenta la presión el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas.


i)SedesplazahacialaformacióndeCl (1mol2mol):reactivos.

ii)SedesplazahacialaformacióndeO (2mol3mol):reactivos.

i)SedesplazahacialaformacióndeNO (3mol2mol):productos.



2NO(g)+O2(g)2 (g) ΔH°=‐114,1kJ¿Cuáldelossiguientescambiosconduceaunaumentode enelequilibrio?a)Aumentodelatemperatura.b)Aumentodelapresión.c)Aumentodelvolumen.d)AdicióndeN2avolumenconstante.e)Ningunodeloscambiosanteriores.

(O.Q.N.Sevilla2010)



a)Falso.Si seaumenta la temperatura,el sistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsuma calor y, por tanto, disminuya la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO.

b)Verdadero.Siseaumentalapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoNO .

c)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sisedisminuyelapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelque lapresiónaumente,esdecir,haciadondese formenmásmolesdegas,enestecasoNO.

d)Falso.SiseañadeN (uninerte)aVconstante,elresultadoesunaumentodelapresión,peromanteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdeloscomponentesdelequilibrio,lo que hace que no cambie K , por tanto, la adición del inerte en estas condiciones noproduceningúndesplazamientodelequilibrio.

e)Falso.Lapropuestacarecedesentido.


7.166.Enunrecipienteherméticosetieneelsiguientesistemaenequilibrio:

2A(g)+B(s)2C(s)+2D(g) ΔH<0a)Siseaumentalapresiónelequilibriosedesplazahacialaderecha.b)Siseañadeuncatalizadorsedesplazahacialaizquierda.c)SiseaumentalaconcentracióndeBsedesplazahacialaderecha.d)Siseaumentalatemperaturasedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.Murcia2010)




a)Falso.Siseaumentalapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, es decir, en el sentido el quedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,hayhayelmismonúmerodemoléculasgaseosasenambosmiembrosdelareacción,portantoelequilibrioelequilibrionosemodifica.

b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

c) Falso. Como se trata de un equilibrio heterógeneo los sólidos no aparecen en laexpresión de la constante de equilibrio, por tanto, el aumento de la cantidad de B nomodificaelequilibrio.

d)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendala temperatura. Al tratarse de un procesoexotérmico la reacción se desplazahacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeAyB.


7.167.Paraunareacciónenlaque > ,sepuedeafirmarque:a)Seencuentraenequilibrio.b)Sedesplazahacialaizquierda.c)Sedesplazahacialaderecha.d)Esexotérmica.

(O.Q.L.Madrid2010)

ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio.

SiQ >K paraquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhasta igualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugardederechaaizquierda.


7.168.Sienelsistemaequilibrio

(s) (g)+HBr(g)seaumentaelvolumendereacciónaldoble:a)Elvalorde seduplica.b)Seproduceunaumentodelatemperatura.c)Elequilibriosedesplazahacialaderecha.d)Elequilibriopermaneceinalteradoporquehayunafasesólida.

(O.Q.L.Madrid2010)

a)Falso.K permanececonstantemientrasnocambielatemperatura.

b)Falso.EsimposibledeterminarsinconocerelvalordeΔH.

c)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sibajalapresión,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresiónaumente,esdecir,haciadondeseformenmásmolesdegas,enestecasohacialaderecha.


d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =p ·p

Comoseobserva,laespecieNH Brnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estonoquieredecirqueelequilibrionosealtereal cambiarelvolumen.


7.169. ¿En cuáles de las siguientes reacciones el equilibrio se desplazará al disminuir lapresiónenelmismosentidoquealaumentarlatemperatura?

A) (g)+ (g)2NO(g) ΔH<0B)2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH<0C)2 (g)2H2(g)+ (g) ΔH>0D)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g) ΔH>0

a)AyDb)ByCc)Todasd)B,CyD




Si se disminuye la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.


A)Δν=2−2=0(nosedesplaza) B)Δν=2−3=‐1(hacialosreactivos)

C)Δν=3−2=1(hacialosproductos) D)Δν=10−9=1(hacialosproductos)

Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura:

En un proceso endotérmico (ΔH> 0) la reacción se desplaza hacia la derecha, es decir,hacialaformacióndelosproductos.

En un proceso exotérmico (ΔH < 0) la reacción se desplaza hacia la izquierda, es decir,hacialaformacióndelosreactivos.

A)ΔH<0(hacialosreactivos) B)ΔH<0(hacialosreactivos)

C)ΔH>0(hacialosproductos) D)ΔH>0(hacialosproductos)



7.170.El (s) sedescomponeporcalcinacióngenerandoCaO (s)y (g) según laecuación:

(s)CaO(s)+ (g)Dos experimentadores colocaron lamisma cantidad de (s), uno en un cápsula deporcelana abierta al exterior (primer experimento), el otro en un recipiente cerradoherméticamente (segundo experimento).Ambos calentaron lamuestra a 900°C. Señala laafirmacióncorrecta:a)Enambosexperimentospodrádescomponertodoel (s)inicial.b)Enelsegundoexperimentopodrádescomponermayorcantidadde (s)queenelprimero.c)Soloenelprimerexperimentopodrádescomponertodoel (s).d)Soloenelsegundoexperimentopodrádescomponertodoel (s).


Enelprimerexperimentosetrabajaenunsistemaabierto,porloqueseintercambiamateriaconelentornoynosealcanzaelequilibrio,deformaquesedescomponetodoel (s).

En el segundo experimento se trabaja en un sistema aislado, por lo que no seintercambia materia con el entorno y se alcanza el equilibrio, de forma que no sedescomponetodoel (s).

ElequilibriosealcanzasuponiendoqueseintroducecantidadsuficientedeCaCO (s)enunrecipientedevolumenVparaquesealcanceelequilibrioaesatemperatura:

K =p

Encasocontrario,sepodríadescomponertodoelCaCO (s).


7.171.Unrecipientecerradode10Ldecapacidad,quesemantieneatemperaturaconstante,está llenodeaguahasta lamitad.Sidelmismoseextraen2 lde líquido,¿semodificaráelnúmerodemoléculasvaporizadas?a)No,yaquelaconcentracióndemoléculasenelvaporesigual.b)No,porquelatemperaturanocambia.c)No,porquelaPveslamisma.d)Sí,porqueaumentóelvolumendisponibleparaelvapor.



H O(l)H O(g)

enelqueelvalordelaK es:

K =p

Estevalor,deacuerdoconlaleydelequilibrio,esunaconstanteparacadatemperatura.


Proble

7.172laecu

Enlalos dcambminua)Aub)Auc)Sed)Dis

Deac

a‐d)prodtemp

c) Fareacccanti

b)Veelsislatemhaciacanti

Lare

7.173consta)b)HCc)d)

Deac

Siseaumeelsenmolé

a)Δν

emasyCuestio

2.Lareaccióuación:

(g)+afigura,semdiferentes cobioseejercióutodos?umentolaprumentolateañadió (sminuyóelv

cuerdocone


Falso.Setrauctos y reaperaturacon

also. Si se aciona con IidadesdeH

erdadero.Sstemasedesmperatura.a la izquieridadesaume

espuestacor

3.¿Paracuátantecausar(g)+3 (Cl(g)+

(s)+4(s)

cuerdocone


disminuyeentalapresntidoeneléculasgaseo

Δν=Σcoef

ν=2−4=‐2

onesdelasOlim

ónentreel

(g)muestralavomponentesósobreelsi

resiónmperatura(g)volumendel

elprincipio


atadeuneqactivos, pornstante.

añade H (g (g) y el eq(g)ydeHI

SiseaumensplazaenelComosetrarda, es decentanylaH

rrectaeslab

ldelassiguráundescen(g)2(l)(g)

CaO(s)

elprincipio


elvolumenión.Deacuequebajelasaspresent

f.esteq.pro

2.Sedesplaz

mpiadasdeQu

(g)yel

2HI(g)variacióndes en funciónistemaeneq

recipiente.

deLeChâte


quilibrioener lo que no

), de acuerdquilibrio seI(g)aument

ntalatempesentidoeneatadeunprir, hacia laI(g)dismin

b.

uientesreaccnsoenlacan2 (g)

(aq)+3Fe(s)++ (g)

deLeChâte


delrecipienerdoconelpresión,esesenelequ

ductosgase

zahacialosp

uímica.Volume

(g)sedesc

ΔH<elaconcentrn del tiempquilibrioap

elierquedice


elqueexisteo le afectan

do con el pdesplazahatanyladeH

eratura,deelquesecorocesoexotéformaciónuye.

cionesunadtidaddepro

(aq)4 (g)

elierquedice


nteatempeprincipioddecir,enel

uilibrio.

eosos‐Σcoe

productos.

en2.(S.Menar

cribepor

0racióndepo. ¿Quépartirdel

eque:


enelmismolos cambio

principio deacia formacH (g)dismin

acuerdoconnsumaelcaérmico(ΔHdeH (g) y

disminuciónoductos?

eque:


eraturaconseLeChâtelilsentidoel

ef.esteq.rea

rgues&F.Latre

(O


onúmerodeos de presi

LeChâtelieióndeHI (gnuye.

nelprincipialoraportad<0)lareacy deH (g).

enelvolume

(


stante,segúer,elsistemquedescien

activosgaseo

e)

O.Q.L.Asturias


emolesdegión o volum

er, esta sust(g). Por tant

iodeLeChâdoyasídesccciónsedes. Por tanto,

enatemper

(O.Q.L.LaRioja


únlaleydeBmasedesplandaelnúme

osos

266

2010)

deunerseal

gasenmen a

tanciato, las

telier,ciendasplazaestas

ratura

a2010)

deunerseal

Boyle,azaenerode


b)Δν=0−1=‐1.Sedesplazahacialosproductos.

c)Δν=4−4=0.Noafectaalequilibrio.

d)Δν=1−0=1.Sedesplazahacialosreactivos.



7.174.¿Paracuáldeestasreacciones = ?

I)2 (g)+ (g)2 (g)II)C(s)+ (g) (g)III) (g)2 (g)

a)SolamenteIIb)SolamenteIIIc)IyIIId)IIyIII

(O.Q.L.LaRioja2010)


K =K RT

siendo



Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ=0es:

C(s)+ (g) (g) enestecaso,Δ=1–1=0


7.175.Calculeelvalorde paralareacción:

2 (g)+ (g)2 (g)Apartirdelossiguientesdatosa1200K:

i)C(grafito)+ (g)2CO(g) =0,64

ii) (g)+ (g)CO(g)+ (g) =1,4

iii)C(grafito)+½ (g)CO(g) =10

a)2,19·10 b)4,79·10 c)6,02·10 d)5,64·10 e)3,24·10



K =[H2O]

2

[H2]2[O2]



K =[CO]2

[CO ]=0,64K =

[CO][H2O][CO ][H2]

=1,4K =[CO

[O2]½ =10

Como se observa, [CO ] se encuentra enK yK y se puede eliminar diviendo ambasexpresionesentresí:

K

K=

[CO][H2O][CO2][H2]

[CO]2

[CO2]

K

K=

[H2O][CO][H2]

MultiplicandoestaexpressionporK seelimina[CO]:

K

K·K =

[H2O][CO][H2]

[CO

[O2]½

K

K·K =

[H2O]

[H2][O2]½

Elevandotodoalcuadradoseobtieneelvalordelaconstantedelareacciónproblema:

Kc=K

K·K Kc=

1,40,64

108 =4,79·10


7.176.SedisponedeunrecipientequecontieneC(s), (g), (g)yCO(g)enequilibriosegún:

C(s)+ (g) (g)+CO(g) °=131,3kJ· ¿Cuálocuálesdelassiguientesproposicioneses/soncorrectas?

I.DisminuirálaconcentracióndeCOalelevarlatemperatura.II.AumentarálaconcentracióndeCOalintroducirC(s)enelrecipienteatemperaturaconstante.III.Aumentaráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlatemperatura.IV.Disminuiráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlapresión.V.DisminuirálacantidaddeC(s)siseaumentalatemperatura.

a)IyIIb)IIIyVc)IyVd)IyIIIe)IyIV




I.Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductos(CO)conloqueaumentasuconcentración.

II. Falso. Se trata de un equilibrio heterogéneo, por lo que el C (s) no interviene en laexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.


III.Verdadero.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelos productos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O),portanto,aumenta laconstantedeequilibrioynoserecuperalatemperaturainicial.

IV.Falso.Alaumentarlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comohaymenosgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentido,sinembargo,elvalordelaconstantedeequilibrionocambiayaquesesuponequesemantieneconstantelatemperatura.

V.Verdadero.Alelevar latemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O).


7.177.Enrecipientede5La690K,semezclan0,5molde ,0,5molde y0,3moldeCO,yseestableceelsiguienteequilibrioadichatempeatura,segúnlareacción:

(g)+ (g)CO(g+ (g)Lamezclaenequilibriocontiene0,114molde (g).Calculelaconcentracióndeequilibriode (g)enmol· .a)2,00b)0,023c)0,090d)0,077e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.



CO H CO H Oninicial 0,5 0,5 0,3 ntransformado x x nformado x xnequilibrio 0,5−x 0,5−x 0,3+x x

ElnúmerodemolesdeH Oenelequilibrioes,x=0,114mol

Elvalorde[CO ]enelequilibrioes:

CO =0,5 0,114 mol

5L=0,077mol·



7.178.El esuncompuestoque seutilizaen la investigaciónradiográficadel tractogastrointestinalporqueesopacoa laradiaciónymuypocosoluble.Setieneunadisoluciónsaturadade enequilibrioconlasalsólida:

(s) (aq)+ (aq) queesunprocesoendotérmico

Sedeseareducirlaconcentraciónde (aq),¿quémétodosepuedeutilizar?a)Aumentarlatemperatura.b)Añadirmás (s).c)Reducirlacantidaddedisoluciónsaturadaqueestáenpresenciadelsólido.d)Añadirdisoluciónde .e)Ningunodelosanteriores.




Sisedeseareducir[Ba ]esnecesarioqueelequilibriosedesplacehacialaizquierda.

a)Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductosBa (aq).

b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelBaSO (s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

c)Falso.Lareduccióndelacantidaddedisoluciónsaturadanomodificaelequilibrio.

d)Verdadero.Añadirdisoluciónde aportaSO (aq)alequilibrio,porloquedeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,paradisminuirestaespecieelsistemasedesplazahacialaformaciónde (s)conlaconsiguientedisminucióndeBa (aq).


7.179.LasustanciagaseosaAsedescomponeenotrasdossustanciasgaseosasByCsegúnelequilibrio:

A(g)B(g)+C(g) =0,25mol· SemezclanByCenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, y en esas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igual número demolesdeA,ByC.¿Cuántosmoleshayenelmatraz?a)0,75b)2,00c)2,50d)7,50



K =B CA

LlamandoxalosmolesdeA,ByCenelequilibrioysustituyendo:


0,25=

x10x10

x=2,50mol

Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes3x,esdecir,7,50moles.


(SimilaralpropuestoenMurcia2000)

7.180.Laexpresiónde paralareacción:

2S(s)+3 (g)2 (g) es:a) =2[ ]/(2[Hg]+[ ])b) =2[ ]/3[ ]c) =[ ]2/[S]2[ ]3d) =[ ]2/[ ]3

(O.Q.L.LaRioja2011)


=[SO3]

2

[O2]3



2C(s)+ (g)2CO(g) ΔH=‐221kJpuededecirseque:a)AlañadirC(s)noinfluyeenelequilibrio.a)Alaumentarlatemperaturaelequilibriosedesplazahacialaderecha.c)SiseaumentaelvolumendelrecipienteseformarámenosCO(g).d)Pararomperelequilibriosenecesitauncatalizador.

(O.Q.L.Murcia2011)



a)Verdadero.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelC(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndereactivos.

c) Falso. Si se aumenta el volumen a temperatura constante, según la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquesehagamayorelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,sedesplazahacialaformacióndeCO(g)porloquelacantidaddeésteaumenta.

d)Falso.Lapresenciadeuncatalizadorsolobajalaenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa,portanto,nomodificaelestadodeequilibrio.




(g)+4 (g) (g)+2 (g) ΔH=‐231,6kJelequilibriosedesplazahacialaderechacuando:a)Seaumentadelatemperatura.b)Seaumentaelvolumendelrecipientemanteniendolatemperaturaconstante.c)Seadicionauncatalizador.c)Sequema .




a) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.Porestemotivoelequilibriosedesplazahacialaizquierda.

b)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuye lapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresión,esdecir,haciadondemásmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaderecha.

c)Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoseaumentaelrendimientoenCH .

d)Falso.NosepuedequemarCH sinqueexistaO enelrecipiente.


7.183.Enlareacciónexotérmica:

2A(g)+2B(g)C(g)unaformadehaceraumentarlaconcentracióndeCenelequilibrioes:a)Aumentandoelvolumendeldisolvente.b)Aumentarlaconcentracióndeunodelosreactivos,AoB,conloquetambiénseaumentalaproduccióndeC.c)Disminuir la temperaturade lamezcla, con loque se tenderáadesplazar el equilibriohaciadondesedesprendacalor,esdecirhacialaderecha,generándosemásC.d)Aumentandolatemperaturadelamezclaporloque,alserexotérmica,segenerarámásproductoC.




a) Falso. Se trata de una propuesta absurda, en una reacción en fase gaseosa no tienesentidohablardedisolvente.


b)Verdadero.AlaumentarlaconcentracióndeunodelosreactivosAoB,deacuerdocon el principio de Le Châtelier, para disminuir cualquiera de estas concentraciones elsistemasedesplazahacialaformacióndeC.

c) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelatemperaturaycomosetrata de un proceso exotérmico, estos solo están favorecidos por un descenso de latemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeC.

d) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeAyB.

Lasrespuestascorrectassonayc.

7.184.Laexpresióncorrectaparalaconstantedeequilibriodelareacción:

2 (g)+7 (g)2 (g)+4 (l)a)Kc=[ ]2/[ ]2[ ]7b)Kc=[ ]2[ ]7/[ ]2c)Kc=[ ]2[ ]4/[ ]2[ ]7d)Kc=[ ]2[ ]4/[ ]



=[NH3]

2

[NO2]2[H2]

7


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