Problemas Química General

1. Nombre los siguientes compuestos: CuSO4 CaSO3 NaClO Cu(NO3)2 K2S2O3 Hg(NO3)2 HClO3

LiClO4 Cd(IO3)2 Zn(ClO2)2 HNO3 CdS Fe(OH)2 HCN

PCl5 ZnO CaBr2 H2CO3 Ag2S MgSiO3 AlK(SO4)2

H2O2 NaKS Cr2O3 Na2O (NH4)3PO4 Al2O3 NaHCO3

Li2O BF3 KOH Mg(OH)2 LiH AlH3 H2SO4

Al(OH)3 H2C2O4 CaH2 K2Cr2O7 HClO4 MnO2 BaF2

O3 Bi(NO3)3 HIO BN SO3 SO2 NO

NO2 CaO AgBr SiO2 Na2O2 FeS N2O

N2O4 Ag2CrO4 KSCN NaCN NH4I BaO2 HIO3

N2O5 MgSO3 CuCN CaC2 HgO HOCN H3BO3

NH4MgPO4 CaCO3 H2SO3 Pb(OH)4 Na3N CoO RbMnO4

Mn2O3 AgNO3 KBr SrO HF AlN SiC

CsOH Zn(BrO2)2 Mg3N2 NaIO3 MgO KIO3 PbO2

NaBrO3 CS2 SiCl4 I2O7 Al4(SiO4)3 Fe(MnO4)3 P2O5

2. Formule los siguientes compuestos:

Óxido de hierro(III) Hidruro de calcio Cromato de plata

Sulfato ácido de calcio Peróxido de sodio Bromato de aluminio

Monóxido de carbono Sulfato amónico Ácido perclórico

Antimoniato de estroncio Peróxido de bario Hipoclorito de zinc

Ácido mangánico Tiocianato amónico Cloruro de mercurio(I)

Sulfuro de hidrógeno Dihidrógeno fosfato de calcio Fosfuro de cobre(II)

Yodato potásico Hexafluoruro de uranio Tetraoxoarseniato(V) de Cu(II)

Nitruro de boro Persulfato aluminio Carbonato de amonio y cobalto(II)

Monoxoclorato(I) de Sn (IV) Trioxobromato(V) de Co(III) Ácido tetraoxoclórico(VII)

3. Cuando 3,06 g de hidrógeno reaccionaron con un exceso de oxígeno, se formaron 27,35 g de agua. En un segundo experimento, se descompuso una muestra de agua por electrólisis, produciéndose 1,45 g de hidrógeno y 11,51 g de oxígeno. ¿Son consistentes estos resultados con la ley de la composición constante? Demuéstrelo.

4. Calcule el porcentaje en masa del elemento indicado en cada uno de los siguientes apartados.

(a) Pb en plomo tetraetilo, Pb(C2H5)4, muy utilizado en el pasado como aditivo antidetonante en la gasolina.

(b) Fe en el azul de Prusia, Fe4[Fe(CN)63, un pigmento utilizado en pinturas y tintas. (c) Mg en la clorofila, C55H72MgN4O5, el pigmento verde de las células vegetales.

5. El ibuprofeno es un compuesto de carbono, hidrógeno, y oxígeno utilizado como analgésico. Cuando se quema por completo una muestra de 2,174 g, se obtienen 6,029 g de CO2 y 1,709 g de H2O.

(a) ¿Cuál es la composición porcentual en masa, del ibuprofeno? (b) ¿Cuál es la fórmula empírica del ibuprofeno?

6. Una muestra de 0,2612 g de un hidrocarburo produce 0,8661 g de CO2 y 0,2216 g de H2O en el análisis de los productos de la combustión. Se encuentra que su masa molecular es 106 u. Determine para este hidrocarburo: (a) su composición centesimal en masa; (b) su fórmula empírica; (c) su fórmula molecular.

7. Un método comercial de obtención de hidrógeno consiste en hacer reaccionar el hierro y el vapor de agua.

3 Fe (s) + 4 H2O (g) Fe3O4 (s) + 4 H2 (g)

(a) ¿Cuántos moles de H2 pueden obtenerse si 42,7 g de Fe reaccionan con un exceso de H2O (g) ?

(b) ¿Cuántos gramos de H2O se consumen cuando 63,5 g de Fe se transforman en Fe3O4? (c) Si se producen 7,36 moles de H2, ¿cuántos gramos de Fe3O4 se forman al mismo tiempo?

8. Se hace reaccionar un exceso de hoja de aluminio con 225 mL de una disolución acuosa de HCl que tiene una densidad de 1,088 g mL-1 y contiene 18,0 %, en masa, de HCl. ¿Qué masa de H2 (g) se obtiene? [Utilice la ecuación 2 Al (s) + 6 HCl (aq) → 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)]

9. El amoníaco puede obtenerse calentando juntos los sólidos NH4Cl y Ca(OH)2, formándose también CaCl2 y H2O. Si se calienta una mezcla formada por 33,0 g de cada uno de los sólidos NH4Cl y Ca(OH)2, ¿cuántos gramos de NH3 se formaran? ¿Qué reactivo queda en exceso? (Sugerencia: escriba una ecuación ajustada para la reacción)

10. Los sopletes de oxiacetileno, que alcanzan temperaturas de unos 2000 ºC, se utilizan para realizar soldadurasde metales. La reacción de combustión del acetileno en este tipo de sopletes es:

C2H2 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)

(a) Ajuste la reacción; (b) Si se parte de 175 g de cada uno de los reactivos, ¿cuál es el reactivo limitante? ¿qué

masa se obtiene de CO2 (g) si el rendimiento es del 100%?; (c) ¿cuál es el rendimiento en % en peso, si se producen 68,5L de CO2 (g), de densidad 1,85

g L–1

?; (d) si el rendimiento es el calculado en el apartado anterior, calcule los gramos de C2H2 que

quedan sin reaccionar.

11. ¿Cuál de las siguientes situaciones no es posible?

(a) Una película de plata de 0,012 mm de espesor (b) Un trozo de potasio que contenga 1,784×1024 átomos (c) Una moneda de oro de masa 1,23×10-3 g (d) Un cristal que contiene 3,43×10-27 moles de S8

12. ¿Qué radiación es menos energética: rayos X o microondas? ¿Qué radiación tiene mayor frecuencia: la de radar o la luz roja? ¿Qué radiación tiene mayor longitud de onda: la ultravioleta o la infrarroja? ¿Qué colores de luz tienen menor energía que la luz verde? ¿Qué color tiene fotones de mayor longitud de onda: el amarillo o el azul? ¿Qué color tiene fotones de mayor frecuencia: el azul o el verde?

13. Considere los cinco primeros niveles energéticos del átomo de hidrógeno. ¿Cuántas líneas de emisión correspondientes a tránsitos entre estos niveles son posibles en el espectro? ¿Qué transición presenta la línea de mayor longitud de onda? ¿Qué transición presenta la línea de mayor frecuencia?

14. Las líneas de los espectros de emisión son características de los elementos presentes en la muestra estudiada. Un acero presenta el espectro de emisión de la figura. Sabiendo que las principales líneas espectrales de los metales más abundantes en aceros son las que aparecen en la siguiente tabla, indique qué metales están presentes en el acero estudiado. ¿Existe algún elemento distinto a los antes mencionados en dicho acero?

λ (nm) V 306 309 318 327 438 439 Cr 356 359 361 362 425 427 429 520 Mn 258 259 279 280 403 Fe 344 358 372 374 386 Ni 341 345 346 349 351 352 362

15. La energía mínima que debe suministrarse al mercurio para que pierda electrones por efecto fotoeléctrico es 435 kJmol-1. ¿Se produce efecto fotoeléctrico en el mercurio utilizando luz visible (λ comprendida entre 380 y 780 nm)? Calcule la energía cinética y velocidad de los electrones emitidos al irradiar mercurio con fotones de 215 nm.

16. El electrón del átomo de hidrógeno se mueve a una velocidad de 2180±10 kms-1. ¿Cuál es la longitud de la onda asociada a dicho electrón? Suponiendo despreciable el error en la masa del electrón, ¿cuál será el error mínimo cometido al determinar su posición? Compare dicho error con el radio del átomo de hidrógeno (~1 Å).

17. Indique cuáles de los siguientes símbolos designan un orbital: 4p, 5g, 3f, 2d, 7h

18. ¿Cuántos orbitales pueden designarse: 2p; 3dz²; 4d; n= 5?

19. ¿Qué conjunto de números cuánticos está prohibido en el átomo de hidrógeno? (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)

n 2 1 8 1 3 4 0 2 l 1 1 7 0 2 3 0 -1

ml -1 0 -6 2 2 4 0 1

20. Clasifique los siguientes orbitales del átomo de hidrógeno en orden creciente de energía: 3s, 2s, 2p, 4s, 3p, 1s, 3d.

21. De las siguientes configuraciones electrónicas indique las correctas, y de estas, la correspondiente al estado fundamental o excitados.

22. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas, correspondientes a átomos neutros: A: [Ar] 3d6 4s2

B: [Kr] 5s2 C: [Ar] 3d10 4s2 4p5 D: [Ar] 3d5 4s1

(a) Identifique los elementos. (b) Escriba las configuraciones electrónicas de los iones: A2+, B2+, C–, D3+.

23. Indique las configuraciones electrónicas esperadas para:

(a) El tercer elemento del grupo 15. (b) Elemento número 114. (c) Elemento con tres electrones desapareados en orbitales 5d. (d) Ti (e) Ni2+

24. La configuración electrónica de un ión M2+ es [Ar] 3d6. Identifique el elemento y escriba la configuración electrónica del estado fundamental de dicho elemento en estado neutro. Indique en qué grupo y período de la Tabla Periódica se encuentra. Nombre y formule los elementos de dicho grupo

25. El sodio emite luz a 389 nm cuando un electrón excitado pasa de un orbital 4s al 3s y emite a 330 nm al pasar del 4p al 3s. Por otro lado el potasio emite luz a 365 nm en el paso de un electrón del orbital 4d al 4s y a 694 nm al pasar del 4d al 4p. ¿Cuál es la diferencia de energía entre los orbitales 4s y 4p para el sodio? ¿Y para el potasio? ¿Por qué es mayor en este último caso?

26. Las energías de ionización sucesivas del boro son 801,6, 2422,7, 3659,8, 25025,7 y 32826,6 kJmol-1. Calcule la carga nuclear efectiva para cada electrón en el estado fundamental.

27. La función de distribución radial total corresponde a la suma de las funciones de distribución radial de cada uno de los electrones de un átomo. En la figura se representa la función de distribución radial total de He, Ne y Ar. Interprete la forma de las curvas en términos de configuraciones electrónicas, números cuánticos y carga nuclear efectiva.

28. Justifique brevemente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

(a) Las funciones radiales de los orbitales 2px y 2py son iguales. (b) Las funciones angulares de los orbitales 2px y 2py son iguales. (c) Las funciones angulares de los orbitales 2px y 3px son iguales. (d) La configuración electrónica del elemento de número atómico 52, en su estado

fundamental, es [Kr] 5s2 5p4. (e) La configuración electrónica del ion Fe3+, en su estado fundamental es [Ar] 3d5. (f) La carga nuclear efectiva del electrón más externo disminuye al descender en un grupo. (g) El electrón 2p del flúor se encuentra más próximo al núcleo que el electrón 2p del cloro

porque el flúor es más electronegativo que el cloro.

29. El átomo con mayor energía de ionización será:

(a) [Ne] 3s2 3p2 (b) [Ne] 3s2 3p3 (c) [Ne] 3s2 3p4 (d) [Ar] 3d10 4s2 4p4 (e) [Ar] 3d10 4s2 4p3

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4r

4r2R2

30. En la figura se representan las funciones de distribución radial de los orbitales 2s de los átomos de litio y flúor.

(a) Indique qué características generales presenta un orbital 2s.

(b) ¿Cuál de las dos curvas corresponde al orbital atómico del átomo de F?¿Por qué?

(c) ¿Qué electrón tendrá más energía?¿Por qué?

31. Los valores de momento dipolar de NH3 y NF3 son 0,24 D y 1,47 D. ¿Qué valor corresponde a cada molécula? ¿Por qué?

32. Decida, en función de las cargas formales, cuál es la estructura más probable:

(a) H2NOH o H2ONH (b) SCS o CSS (c) NON o NNO (d) SCN–, CSN– o CNS–

33. Prediga la geometría molecular de las siguientes especies:

HCN, PH3, BF4–, SO3

2–, SCl2, CO32–, H2SO4, SO4

2–, SCN–, BrF3, SnCl2, I3–, IF4

+, SF5+, BrF5,

IF6+.

34. Describa, utilizando orbitales híbridos, el enlace en las especies:

(a) CHCl3 (b) ONCl (c) HONO (d) C6H6 (e) C2O4

2–

35. Según la teoría de orbitales moleculares, cuáles de las siguientes especies no serán estables:

(a) H2+, H2, H2

–, H22–.

(b) He22+, He2

+, He2. (c) Li2, Be2, B2.

36. Proponga un esquema de enlace que esté en consonancia con las distancias de enlace experimentales del propinal:

H C C C

O

H

1.06 Å

1.20 Å

1.46 Å

1.21 Å

1.08 Å

123°

120°

37. El nitrato de metilo, CH3ONO2, es utilizado como combustible en cohetes. Esta molécula presenta un ángulo de enlace C–O–N de 105º y un ángulo O–N–O de 125º. Las distancias N–O tienen valores de 1,26 y 1,36 Å y la distancia C–O de 1,44 Å. Describa el enlace en esta molécula y justifique los valores de distancias y ángulos de enlace en base a los enlaces formados.

38. A partir de los siguientes datos, calcule la energía reticular del óxido de sodio:

ΔHVaporización (Na) = 108 kJ·mol1 ΔHIonización (Na) = 496 kJ·mol1 ΔHDisociación (O2) = 493 kJ·mol1 ΔH1ª Afinidad Electrónica (O) = 141 kJ·mol1 ΔH2ª Afinidad Electrónica (O) = 878 kJ·mol1 ΔHFormación (Na2O) = 416 kJ·mol1

39. Calcule la entalpía de formación de BaCl2 a partir de los siguientes datos:

Entalpía de sublimación del bario metal: +178 kJ·mol1. Primer y segundo potenciales de ionización del bario: +503 y +965 kJ·mol1. Entalpía de disociación de la molécula de cloro gas: +243 kJ·mol1. Afinidad electrónica del cloro: 348 kJ·mol1. Radio iónico de Ba2+: 1,34 Å; radio iónico de Cl–: 1,81 Å Constante de Madelung de BaCl2: 2,408.

40. En los siguientes pares de sustancias iónicas elija la de mayor energía reticular:

(a) NaCl, KCl. (b) LiF, LiCl. (c) Mg(OH)2, MgO. (d) Fe(OH)2, Fe(OH)3. (e) MgO, BaS.

41. Justifique los cambios en el punto de ebullición observados al sustituir un hidrógeno del benceno por otro átomo:

C6H6 C6H5Cl C6H5Br C6H5OH

80 ºC 132 ºC 156 ºC 182 ºC

42. ¿Qué tipo de sólido forman las siguientes sustancias: CO2, SiO2, Si, CH4, Ru, I2, KBr, H2O, NaOH, U, CaCO3, PH3?

43. Ordene las siguientes sustancias en orden creciente de puntos de fusión: KI, C3H8, Ne, CH3CH2OH, MgO, CH2OHCHOHCH2OH

44. Asocie cada uno de los siguientes sólidos, BN, P4S3, Pb, CaCl2, con las propiedades descritas: (a) Sólido brillante blanco azulado, blando y maleable, que funde a 327ºC. (b) Sólido blanco no conductor, soluble en agua, que funde a 772ºC. (c) Sólido amarillo verdoso que funde a 172 ºC. (d) Sólido incoloro muy duro que funde por encima de los 3000ºC.

45. Para medir la presión que ejerce un gas en un recipiente se emplea un manómetro de tubo abierto que utiliza mercurio como líquido manométrico. Si la presión de gas medida fue de 1,469 atm a una presión atmosférica de 715,4 mmHg y 25ºC,

(a) ¿Cuál fue la diferencia de alturas en las ramas del manómetro? (b) ¿Cuál sería la diferencia de alturas en un manómetro de agua?

Datos: densidad del mercurio = 13,53 g·cm3; densidad del agua a 25 ºC = 0,997 g·cm3; g = 9,80665 m·s2.

46. Un volumen de 95 cm3 de monóxido de nitrógeno (NO) a 27ºC se recoge en un tubo graduado sobre mercurio, de modo que, cuando el barómetro indica una presión atmosférica de 750 mmHg, el nivel de mercurio dentro del tubo está 60 mm más alto que fuera del tubo.

(a) Calcule el volumen que ocuparía esta misma cantidad de NO a 0 ºC y p = 1 atm. (b) ¿Qué volumen ocuparía la misma masa del gas a 40 ºC siendo la presión barométrica de 745

mmHg y el nivel de mercurio dentro del tubo 25 mm más bajo que fuera?

Datos: densidad del mercurio = 13,6 g·cm3; g = 9,80665 m·s2

47. Un recipiente de un litro de capacidad contiene hidrógeno gas a la presión de 326 mmHg y a 168 ºC y oxígeno gas a 652 mmHg a la misma temperatura. Se hace saltar una chispa en el seno de la mezcla a fin de que se produzca la reacción de formación de agua gaseosa. ¿Cuál es la presión final en el recipiente si la temperatura final es de 197ºC?

48. En la reacción de oxidación del amoniaco en presencia de un catalizador de platino (proceso Ostwald) se obtiene monóxido de nitrógeno y agua. El rendimiento de la reacción es del 100%.

4 NH3 (g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)

(a) Calcule el volumen de NO, medido a 127ºC y 1 bar, que se obtiene a partir de 12 litros de NH3 medidos a 27ºC y 1 bar.

(b) Si la mezcla de gases obtenida a partir de 4 L de amoniaco, medidos a 0ºC y 1 bar, se recoge en una cámara de 10 L que contiene gas nitrógeno a 50 mmHg y 125ºC, determine la presión parcial de cada gas en la cámara y la presión total, si la temperatura se mantiene a 125ºC.

49. El etileno gas (C2H4) reacciona con H2 en presencia de un catalizador de Pt para formar etano, C2H6, según la reacción: C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) Una mezcla de C2H4(g) y H2, que contiene un exceso de H2, ejerce una presión de 52 mmHg en un volumen desconocido. Después de pasar la mezcla por el catalizador de platino, su presión es de 34 mmHg en el mismo volumen y a la misma temperatura. ¿Qué fracción de la mezcla inicial era etileno?

50. Para el cloro las constantes de van der Waals son a = 6,493 atm·L2·mol–2 y b = 0,05622 L·mol–1. En un recipiente de 3 L de volumen se introducen 0,5 moles de cloro. ¿A qué temperatura la presión que ejerce el gas es la misma si se considera el comportamiento ideal o el comportamiento de van der Waals?

51. La velocidad inicial de la reacción de descomposición del acetaldehído:

CH3CHO (g) CH4 (g) + CO (g)

fue determinada a diferentes concentraciones iniciales con los siguientes resultados:

[CH3CHO]0 / mol·L–1 0,10 0,20 0,30 0,40 v0 / mol·L–1·s–1 0,020 0,081 0,182 0,318

A partir de estos datos determine: (a) El orden de reacción con respecto a CH3CHO. (b) La constante de velocidad. (c) La velocidad inicial de la reacción cuando [CH3CHO]0 = 0,15 M.

52. Se ha estudiado el curso de una reacción química midiendo la variación de la concentración de una de las sustancias reaccionantes en función del tiempo. Los resultados obtenidos son:

Tiempo de reacción /s 0 100 200 300 400 Concentración /mol·L–1 1,00 0,820 0,695 0,604 0,534

Si suponemos que esta sustancia es el único reactivo que influye en la velocidad de reacción determine: (a) El orden de reacción; (b) La ley diferencial de velocidad; (c) La constante de velocidad; (d) La velocidad una vez transcurridos 300 segundos.

53. La constante de velocidad para la reacción de segundo orden 2NOBr(g) 2 NO(g) + Br2(g) es 0,80 L·mol–1·s–1 a 10ºC. Partiendo de una concentración 0,086 M, calcule la concentración de NOBr después de 22 s. Calcule la vida media si [NOBr]0 = 0,072 M y cuando [NOBr]0 = 0,054 M.

54. Los datos siguientes fueron obtenidos para la hidrólisis de azúcar en disolución acuosa a 27 ºC:

Tiempo / minutos 0 60 130 180 Concentración de azúcar / mol·L–1 1,0 0,807 0,630 0,531

Deduzca el orden de reacción y calcule la constante de velocidad de hidrólisis.

55. Los datos de una serie de experimentos sobre la reacción 2 NO (g) + Br2 (g) 2 NOBr (g), a 273 ºC, son los siguientes:

Determine la ley de velocidad para la reacción y calcule el valor de la constante de velocidad.

Concentraciones iniciales

Experimento [NO]0 / M [Br2]0 / M Velocidad inicial / M·s–1

1 0,1 0,1 12 2 0,1 0,2 24 3 0,2 0,1 48

56. Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: (a) En una reacción de primer orden el aumento del tiempo de reacción implica un

incremento de la velocidad (b) Para una cinética de cualquier orden la disminución de la velocidad implica un

incremento de los tiempos de reacción. (c) Al aumentar la concentración del reactivo por un factor dos en una reacción de segundo

orden la velocidad aumenta al doble. (d) Al aumentar la concentración del reactivo por un factor dos en una reacción de primer

orden la velocidad aumenta al doble. (e) La velocidad de un proceso cuya su energía de activación es exactamente nula no depende

de la temperatura (proceso atérmico).

57. La constante de velocidad para una reacción de primer orden es 4,60×10–4 s–1 a 350 ºC. Si la energía de activación es 104 kJ·mol–1, calcule la temperatura a la cual la constante de velocidad será 8,80×10–4 s–1.

58. La leche fresca fermenta aproximadamente en cuatro horas a 28 ºC, pero se conserva hasta 48 horas en un refrigerador a 5 ºC. Si aceptamos que la velocidad varía inversamente con el tiempo de fermentación, ¿cuál será la energía de activación de la reacción de fermentación de la leche?

59. En un estudio sobre la auto-oxidación de la hidroxilamina, se encontró que la ley de velocidad seguía la ecuación –d[NH2OH]/dt = k [NH2OH][O2], donde la constante de velocidad, k, dependía de la temperatura tal como indica la tabla. ¿Cuál es la energía de activación?

t (ºC) 0 10 15 25 34.5

k (M–1·s–1) 0,23710–4 0,68010–4 1,0210–4 2,6410–4 5,9010–4

60. Un compuesto X experimenta dos reacciones simultáneas de primer orden XY, cuya constante de velocidad es k1

XZ, cuya constante de velocidad es k2

La relación k1/k2 a 40 ºC es 8,0. ¿Cuál será la relación a 300 ºC? Suponga que el factor de frecuencia de las dos reacciones es idéntico.

61. Dada la reacción que transcurre a través de las siguientes etapas reversibles:

1

1

k

kA B C

(a) Indique la molecularidad y las unidades de las constantes cinéticas de ambas reacciones (directa e inversa).

(b) Sabiendo que la energía de activación para el primer caso es Ea,1 = 100 kJ·mol–1 y que para el segundo caso es Ea,1 = 150 kJ·mol–1, obtenga el incremento de entalpía de la reacción directa A + B C.

62. Nombre los siguientes compuestos según las normas de la I.U.P.A.C.:

CH3

CH CH2 CH2 CH

CH3

CH3

CH3

a) b)

CH3

C CH2 CH CH3

CH3

CH3

CH3

c)

CH2 CH3

CH CH2 CH CH3CH3

CH3

d) CH3 (CH2)4 CH (CH2)4

CH3

CH3

63. Formule los siguientes compuestos:

(a) 2,2,3,3-tetrametilpentano (b) 4-terc-butil-2-metilheptano (c) 4-etil-2,4-dimetilheptano (d) 2,3-dimetil-2-buteno (e) 2,4,4-trimetil-1-penteno (f) 3-cloropropeno (g) 1,1-dicloro-1,2-butadieno (h) p-clorotolueno (i) 3-metil-3-penten-1-ino (j) 3-metil-1-penten-4-ino (k) 5-(3-butinil)-5-metil-1,3-ciclohexadieno (l) 1-cloro-4-metilciclohexano (m) 1-(2-bromoetil)-4-metilciclohexano (n) isopropilciclobutano

64. Nombre los siguientes compuestos según las normas de la I.U.P.A.C.:

a) b) c)

d)

CH3 CH2 C

CH2 CH3

CH2 CH2 CH CH CH3

Cl

CH CH CH CH3CH3

CH3

e) CH CH CH CH2CH3 f) CH CH CH CHCH3 C CH

CH CH2 CH CCH3

CH3

CH3

CH3

65. Nombre, según las normas de la I.U.P.A.C., los compuestos formulados a continuación:

a)

CH3

C CH2 Cl

CH3

CH3 b) CH3 c)

I C 3H

d) CH2 NO2Cl e)

CH3

NO2

f)

CH2

Br

NH2

66. Formule los siguientes compuestos oxigenados:

(a) alcohol bencílico (b) 2-buteno-1,4-diol (c) 2,4-dimetilfenol (d) o-metoxifenol (e) 2-ciclopentenona (f) m-(hidroximetil)benzaldehído (g) 2-metilciclopentanocarbaldehído (h) ácido heptanoico (i) ácido 4-propil-2,4-pentadienoico (j) ácido fenilacético (k) ácido 3-formilbutanoico (l) ácido 4,4-dimetilciclohexanocarboxílico (m) ácido 4-etiloctanodioico (n) acetato de bencilo (o) cloruro de etanoílo

67. Formule los siguientes compuestos nitrogenados:

(a) ciclohexilamina (b) 2-etilbutilamina (c) N-propilanilina (d) tribencilamina (e) N,N-dietilciclopentilamina (f) 4-amino-3-metilbutanamida (g) N,N-dimetilformamida (h) acetonitrilo (i) 3-butenonitrilo (j) 4-metilhexanonitrilo (k) ácido o-cianobenzoico (l) 2-nitrobutano

68. Nombre los siguientes compuestos:

h) CH3 C

CH3

CH CO

HCH3 CH2 CH CH2

CH2

COCl

Ph

b)

CH3

C CH2 CH2 CHCH2 CNHO

CH3

OH

a) CH2 CH CH2 COOCH3CH3

OH

c) CH2 C CH2 CCH3

O

CH2

CH3

d) CN e) C C COOH

f) CH O CH2 CH3CH2 g)

69. Formule la 2-pentanona y tomando este compuesto como base:

(a) Represente en proyección de Newman la conformación más estable por giro en torno al enlace C3-C4.

(b) Formule un isómero constitucional de función. (c) Formule un isómero constitucional de esqueleto. (d) Formule un isómero constitucional de posición.

70. El agua se expande cuando se congela. ¿Cuánto trabajo realizan 100 g de agua cuando se congelan a 0 ºC y hacen estallar una cañería de agua que ejerce una presión opuesta de 1070 atm? Las densidades del agua y del hielo a 0 ºC son de 1,00 g·cm3 y 0,92 g·cm3, respectivamente.

71. Represente, para un gas ideal, en un diagrama P–V:

(a) Un proceso isotermo (a temperatura constante). (b) Un proceso isóbaro (a presión constante). (c) Un proceso isócoro (a volumen constante). Realice las mismas representaciones en un diagrama P–T.

72. Suponga que n moles de un cierto gas se dilatan desde 100 atm y 1 L hasta 1 atm y 100 L, de forma que en todos los estados de equilibrio el producto PV permanece constante, por tres caminos distintos:

(a) Reversiblemente. (b) Haciendo que la presión exterior descienda de forma discontinua desde 100 atm hasta 1

atm, y dejando que el gas dilate entonces a presión constante. (c) Haciendo que la presión exterior descienda de forma discontinua desde 100 atm hasta 50

atm, y cuando el gas ha alcanzado el equilibrio, haciendo nuevamente que descienda de forma discontinua desde 50 atm a 1 atm.

Calcule el trabajo realizado por el gas en cada uno de estos casos.

73. Un trozo de hielo (c = 2,05 J·g1·K1) de 200 g a 0 ºC se introduce en 500 g de agua (c = 4,18 J·g1·K1) a 20 ºC. El sistema se encuentra en un recinto de capacidad calorífica despreciable y aislado del exterior. El calor latente de fusión del agua a 1 atm es de 333,5 kJ·kg1.

(a) ¿Cuál es la temperatura final de equilibrio del sistema? (b) ¿Qué cantidad de hielo se funde?

74. Se calientan 150,0 g de plomo a 100,0 ºC e inmediatamente se añaden a un calorímetro que contiene 50,0 g de agua a 22,0 ºC. La temperatura en el interior del calorímetro asciende hasta 28,8 ºC. Calcule el calor específico del plomo, suponiendo que el calorímetro no absorbe ni cede calor. La mayoría de los metales presentan un calor específico molar próximo a 25 J·K1·mol1. ¿Se ajusta el plomo a este comportamiento? En un nuevo experimento utilizando un calorímetro diferente, se calientan 100,0 g de plomo a 100,0 ºC y se añaden sobre 40,0 g de agua a 25 ºC. La temperatura final en el calorímetro es 29,5 ºC. ¿A qué podría atribuirse esta diferencia? ¿Qué información puede obtenerse en este segundo caso?

75. En una bomba calorimétrica a volumen constante se lleva a cabo un experimento de combustión quemando una sustancia con oxígeno puro. Como resultado del mismo la temperatura del baño que rodeaba el calorímetro subió. Considerando como sistema la mezcla de reacción, comente brevemente las siguientes cuestiones sobre el proceso citado:

(a) ¿Se ha transferido calor? (b) ¿Se ha realizado trabajo? (c) ¿Cuál es el signo de U?

76. 20 L de hidrógeno contenidos en una botella de acero a 50 atm y 27 ºC se expansionan isotérmica y reversiblemente hasta un volumen de 100 L. Calcule.

(a) El trabajo efectuado por el gas en su expansión. (b) La presión del hidrógeno después de la expansión. (c) El calor transferido en el proceso.

77. Una muestra de 32 g de gas metano, inicialmente a 1 atm y 27 ºC, se calienta a 277 ºC. La ecuación empírica para la capacidad calorífica molar a presión constante del metano es:

CP = 12,55 + 0,0837 T J·K1·mol1

Suponiendo que el metano se comporta idealmente, calcule w, q, U y H para:

(a) Un proceso isobaro reversible. (b) Un proceso isocoro reversible.

78. Calcule w, q, U y H para la transformación de 2 moles de gas ideal desde 10 L a 10 ºC hasta 60 L a 60 ºC por cada uno de los dos caminos siguientes:

(a) Se calienta a volumen constante hasta 60 ºC y luego se dilata reversiblemente a temperatura constante hasta 60 L.

(b) Se dilata reversible e isotérmicamente hasta 60 L y luego se calienta a volumen constante hasta 60 ºC.

Dato: CV = 23,0 J·K1·mol1

79. Una máquina tiene una sustancia de trabajo formada por 1 mol de un gas ideal de CV = 3R/2 y CP = 5R/2. El ciclo empieza a P1 = 1 atm y V1 = 24,6 L. El gas se calienta a volumen constante hasta P2 = 2 atm. Luego se expande a presión constante hasta V2 = 49,2 L. Durante estas dos etapas absorbe calor. Entonces el gas se enfría a volumen constante hasta que su presión vuelve a ser de 1 atm. Luego se comprime a presión constante hasta que alcanza de nuevo su estado original. Durante las dos últimas etapas se cede calor. Todas las etapas son reversibles.

(a) Dibuje un diagrama PV del ciclo. (b) Calcule el trabajo realizado, el calor añadido y la variación de energía interna para cada

etapa del ciclo. (c) Calcule el rendimiento del ciclo.

80. Se introduce un bloque de 1 kg de cobre (c = 0,386 J·g1·K1) a 100 ºC en el interior de un calorímetro de capacidad calorífica despreciable que contiene 4 L de agua (c = 4,18 J·g1·K1) a 0 ºC. Calcule la variación de entropía (a) del bloque de cobre, (b) del agua, y (c) del universo.

81. Calcule q, w, U, H, S, A y G para la expansión isoterma reversible de 2 moles de oxígeno a 30 ºC y 60 bar de presión a 1 bar. Calcule estas mismas magnitudes suponiendo que la expansión es irreversible frente a la presión exterior de 1 bar. Suponga en ambos casos comportamiento ideal del gas.

82. Calcule el incremento de la entropía específica del agua cuando se calienta a presión atmosférica constante desde 18 ºC, donde se encuentra en forma de hielo, hasta 150 ºC en que se encuentra en forma de vapor sobrecalentado.

Datos: cP (hielo) = 2,1 J·g1·K1; cP (agua) = 4,18 J·g1·K1; cP (vapor) = 2,0 J·g1·K1; Entalpía de fusión del agua a 1 atm = 333,5 kJ·kg1; Entalpía de fusión del agua a 1 atm = 2257 kJ·kg1

83. Justifique por qué el punto triple del agua es mejor referencia para fijar una escala termométrica que el punto de fusión o el punto de ebullición normales.

84. Una muestra de 2,00 g de H2O se introduce en un recipiente vacío de 10,0 L de volumen. Indique el porcentaje de agua evaporada a 30,0C (presión de vapor del agua 31,824 mmHg) y a 60,0C (presión de vapor del agua 149,38 mmHg). Además, calcule cuál es el volumen mínimo que debería tener el recipiente para que toda el agua se evaporase a 30,0C.

85. La presión de vapor de un líquido puro de peso molecular 46 es 350,2 mmHg a 60 ºC. La entalpía de vaporización entre 60 ºC y el punto de ebullición normal es constante e igual a 860 J·g1. Calcule:

(a) El punto de ebullición normal del líquido. (b) La entropía de vaporización en el punto de ebullición.

86. La presión de vapor de la azida de hidrógeno, HN3, es 58 mmHg a 22,75 ºC y 512 mmHg a 25 ºC. Calcule: (a) la entalpía de vaporización estándar; (b) la entropía de vaporización estándar; (c) la energía libre de vaporización estándar; (d) el punto de ebullición normal de la ázida de hidrógeno. Suponga que la entalpía y la entropía de vaporización estándar son constantes en el intervalo de temperaturas considerado (de 22 ºC al punto de ebullición normal).

87. La presión de vapor del NH3 sólido viene dada por:

ln P (mmHg) = 23,03 3754/T

y la del NH3 líquido por:

ln P (mmHg) = 19,49 3063/T

(a) ¿Cuál es la temperatura del punto triple? (b) ¿Cuáles son las entalpías molares de sublimación y de vaporización en el punto triple? (c) ¿Cuál es el calor latente de fusión en el punto triple?

88. Dados los siguientes datos para la hidracina, N2H4:

Punto de fusión normal 2,0 C Punto de ebullición normal 113,5 C Temperatura crítica 380 C Presión crítica 145,4 atm ΔHfus 12,66 kJ·mol1 ρ (25C) 1,0045 g·cm3 Pvapor (25 C) 14,4 mmHg

(a) Calcule las entalpías de vaporización y sublimación de la hidracina. (b) Calcule la presión de vapor de la hidracina mantenida en un recipiente cerrado sumergido

en un baño de agua-hielo. (c) Dibuje el diagrama de fases para la hidracina. (d) Una muestra de hidracina, mantenida a la presión de 0,5 atm se calienta desde 20 C

hasta 110 C. Indique, del modo más preciso posible, los cambios de fase que tienen lugar durante el calentamiento. ¿Qué fase estará presente a 75C?

89. Se dispone de los siguientes datos para HgI2: transición de fases sólidas α (roja) a β (amarilla): 127 C presión de vapor a 127 C: 0,2 mmHg. punto de fusión normal de la fase β sólida: 259 C presión de vapor en el punto de fusión: 92 mmHg. punto de ebullición normal del líquido: 354 C

Suponiendo que el punto triple tenga la misma temperatura que la del punto de fusión, indique en el siguiente diagrama:

La fase existente en las áreas A, B, C, D. Las fases en equilibrio en las líneas E, F, G, H, I. La presión y temperatura de los puntos K, L, M. Los cambios de fase que ocurren al pasar del punto x al y, señalando en lo que sea posible la temperatura a la que ocurren estos cambios. Qué forma sólida, α o β es más densa.

90. Una disolución acuosa de potasa tiene una concentración de 109,2 g de KOH por litro de disolución y su densidad es 1,09 g·cm3. Deben utilizarse 100,0 mL de esta disolución para preparar otra disolución 0,250 m en KOH. Calcule la masa de KOH o de agua que debe añadirse para preparar dicha disolución.

91. Se colocan dos disoluciones que contienen respectivamente 0,515 g de urea, CO(NH2)2, en 85 g de agua y 2,50 g de sacarosa, C12H22O11, en 92,5 g de agua, en sendos recipientes abiertos bajo una campana de cristal. El agua se evapora de una de las disoluciones para condensar en la otra, hasta que se alcanza una situación de equilibrio. Calcule la concentración de ambas disoluciones cuando se ha alcanzado el equilibrio.

92. El nitrobenceno, C6H5NO2, (p.f. 5,7 C) y el benceno, C6H6, (p.f. 5,5 C) son completamente miscibles entre sí. Con estos dos líquidos pueden obtenerse dos disoluciones diferentes que congelan a 0 C. Calcule la composición de ambas disoluciones. Kf (C6H6) = 5,12 K·kg·mol1; Kf (C6H5NO2) = 8,1 K·kg·mol1.

93. Una disolución acuosa de ácido acético 0,0830 m congela a 0,159 C. Calcule el porcentaje de moléculas de ácido acético disociadas según el equilibrio:

CH3CO2H(aq) ⇄ CH3CO2(aq) + H+(aq)

El número total de partículas es la suma de iones y moléculas sin disociar. Kf = 1,86 K·kg·mol1.

94. Una disolución que consta de 0,1 moles de naftaleno y 0,9 moles de benceno se enfría hasta que empieza a congelar algo de benceno, y se sigue enfriando. Entonces se decanta la disolución y se calienta hasta 80 ºC, temperatura a la que se mide su presión de vapor, que resulta ser de 670 mmHg. Los puntos normales de congelación y ebullición del benceno puro son 5,5 ºC y 80 ºC, respectivamente, y su constante crioscópica 5,07 K·mol1·Kg. Calcule, suponiendo que las disoluciones son ideales:

(a) La cantidad de benceno (moles) que se congeló. (b) La temperatura a la que fue enfriada la disolución.

95. La presión osmótica de la sangre es 7,7 atm a 37 C y su densidad aproximada 1,0 g·cm3. Calcule la temperatura de congelación de la sangre. ¿Cómo se prepararían 0,500 L de una disolución de glucosa, C6H12O6, isotónica con la sangre?

96. El cloroformo, CHCl3, y el tetracloruro de carbono, CCl4 , forman disoluciones ideales. A 25 C las presiones de vapor de estas sustancias son, respectivamente, 143 y 199 mmHg. Calcule la presión parcial de cada componente, la presión total y la composición en porcentaje del vapor en equilibrio con una disolución de 30,0 g de CHCl3 en 70,0 g de CCl4.

97. El estireno es la molécula base de los plásticos de poliestireno, y se obtiene por deshidrogenación de etilbenceno. En una reacción típica la mezcla resultante contiene 38% de estireno y 62% de etilbenceno en masa. La mezcla se separa por destilación fraccionada a 90 C.

(a) Calcule la composición molar del vapor en equilibrio con la mezcla líquida antes mencionada.

(b) El vapor del apartado anterior se condensa y se redestila a 90C. Calcule el % en peso de estireno en el segundo destilado.

Presión de vapor a 90C: estireno, 134 mmHg etilbenceno, 182 mmHg

98. Dados los siguientes datos a 25 ºC:

H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) ΔH = 285,8 kJ·mol1 N2O5(g) + H2O(l) 2HNO3(l) ΔH = 76,6 kJ·mol1 ½ N2(g) + 3/2 O2(g) + ½ H2(g) HNO3(l) ΔH = 174,1 kJ·mol1

calcule la entalpía de formación de N2O5 (g) a esta temperatura.

99. Calcule la entalpía de reacción en los siguientes casos:

(a) 2 NH3(g) + 3 O2(g) + 2 CH4(g) 2 HCN(g) + 6 H2O(l) (b) Ca3(PO4)2(s) + 3 H2SO4(l) 3 CaSO4(s) + 2 H3PO4(l) (c) NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s) (d) SiCl4(l) + 2 H2O(l) SiO2(s) + 4 HCl(aq) (e) MgO(s) + H2O(l) Mg(OH)2(s)

conocidas las siguientes entalpías de formación de los compuestos (kJ·mol1) a 25 ºC: CH4(g) 75 Ca3(PO4)2(s) 4126 HCl(g) 92 CaSO4(s) 1433 HCN(g) +135 HCl (aq) 167 H2O(l) 286 MgO(s) 602 Mg(OH)2(s) 925 NH3(g) 46 NH4Cl(s) 314 H3PO4(l) 1267 SiO2(s) 911 SiCl4(l) 687 H2SO4(l) 814

100. La síntesis del amoníaco se realiza a 400C según la siguiente reacción:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH= 91,8 kJ·mol–1

Suponiendo que los gases se comportan como ideales en condiciones estándar, que la capacidad calorífica del nitrógeno es 29,12 J·K1·mol1, y que la entalpía de reacción no varía con la temperatura, calcule:

(a) El calor desprendido en la producción de 1,0 L de amoníaco medido en condiciones estándar.

(b) El porcentaje de este calor que debe usarse para calentar el nitrógeno requerido en esta reacción (formación de 1,0 L de amoníaco) desde 25C hasta 400C.

101. La energía se almacena en los seres vivos en forma de ATP, molécula obtenida según el siguiente proceso:

ADP(aq) + PO43(aq) ATP(aq) + H2O(l) ΔG = +31 kJ·mol1

La energía requerida para que esta reacción tenga lugar proviene de la oxidación de la glucosa, C6H12O6, que se transforma en CO2(g) y H2O(l), a la vez que por cada mol de glucosa se transforman 36 mol de ADP en ATP. Calcule el porcentaje de energía libre proveniente de la oxidación de la glucosa que se almacena como ATP. Datos a 25 ºC (en kJ·mol1): ΔGf(C6H12O6) = 916; ΔGf(CO2) = 394; ΔGf(H2O) = 237

102. El proceso Ostwald de producción comercial de HNO3 implica tres etapas:

4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g) (T= 825 C) 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

3 NO2(g) + H2O(l) 2 HNO3(l) + NO(g)

Calcule ΔH, ΔS y ΔG para cada una de las tres etapas. ¿Cuál es la razón de la elevada temperatura del primer paso?

NH3(g) NO(g) NO2(g) HNO3(l) H2O(l) O2(g)

ΔHf( kJ·mol1) 46 90 34 174 286 0

ΔGf( kJ·mol1) 17 87 52 81 237 0

S( J·K1·mol-1) 193 211 240 156 70 205

ΔHvap(H2O)= 41 kJ·mol1. Suponga constantes con la temperatura las variaciones de entalpía, entropía y energía libre.

103. El bicarbonato sódico descompone según la siguiente reacción:

2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

Calcule la temperatura mínima, a 1 bar, a que dicha descomposición tiene lugar, en función de los siguientes datos:

NaHCO3(s) Na2CO3(s) CO2(g) H2O(g)

ΔHf (kJ·mol1) 948 1131 393,5 242

S(J·K1·mol-1) 102 139 214 189

104. Estime la temperatura a la cual el CaCO3 (calcita) se descompone en condiciones estándar según la reacción :

CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g)

Hfº(25ºC) / kJ·mol–1 Sº(25ºC) / J·K–1·mol–1

CaO(s) –635,09 39,75 CaCO3(s)(calcita) –1206,9 92,9 CO2(g) –393,51 213,74

Suponga que Hº y Sº son constantes.

105. La energía Gibbs estándar de formación del NH3(g) es –16,5 kJ·mol–1 a 298 K.

(a) ¿Cuál es la energía de Gibbs de reacción cuando las presiones parciales de N2, H2, y NH3 son 3,0 bar, 1,0 bar, y 4,0 bar, respectivamente?

(b) ¿Cuál es la dirección espontánea de la reacción en este caso? Considere los gases como ideales.

106. A 2257 K y una presión total de 1 bar, el agua está disociada un 1,77% en equilibrio según la siguiente reacción:

2H2O(g) ⇄ 2H2(g) + O2(g)

Calcule: (a) Kp, (b) rGo y (c) rG a esta temperatura.

107. (a) Para la reacción CO2(g) + H2(g) ⇄ CO(g) + H2O(g) se sabe que a 1573 K y al alcanzar el equilibrio, el 63 % de una mezcla equimolecular de CO2 y H2 se ha convertido en CO y H2O. Calcule Kp y Gº a 1573 K. (b) A partir de las entalpías libres de formación que se dan a continuación determine Gº a 298 K para esa misma reacción.

CO2(g) H2(g) CO(g) H2O(g) Gfº (a 298 K) / kJ·mol–1 –396,22 0 –133,05 –229,70

(c) Calcule Hº y Sº de esta reacción, suponiendo que no varían con la temperatura.

108. El COCl2(g) se disocia a 1000 K según la reacción:

COCl2(g) ⇄ CO(g) + Cl2(g)

A esa temperatura y 1 bar está disociado un 49,2%. Calcule: (a) Kp a 1000 K, (b) el grado de disociación a 1000 K y 5 bar; (c) la composición en el equilibrio cuando a 1000 K se mezclan 0,56 g de CO y 1,42 g de Cl2 en un recipiente de 10,0 L; y (d) las presiones parciales y total en el apartado anterior.

109. En un recipiente de 25 litros a una temperatura de 503 K se introducen 3 moles de NO, 2 moles de Cl2 y 5 moles de NOCl. La reacción que se produce es:

2 NO(g) + Cl2(g) ⇄ 2 NOCl(g)

Cuando se alcanza el equilibrio en esta reacción la cantidad de NOCl en el recipiente es de 6,12 mol.

(a) Calcule la constante de equilibrio Kp de esta reacción a 503 K. (b) Calcule la constante de equilibrio Kp a 300 K. Suponga que Hfº es constante con la

temperatura.

Datos: Hfº [NOCl(g), 300 K] = 52,59 kJ·mol–1 Hfº[NO(g), 300 K] = 90,25 kJ·mol–1

110. (a) Determine el pH de una disolución de NH3 0,55M. Calcule el grado de disociación, (b) Determine si la disolución es 0,055M.

Datos: Kb = 1,8 ×10-5

111. Calcule el pH de una disolución 5×10-1M de H3PO4.

Datos: K1 = 7,5×10-3; K2 = 6,6×10-8; K3 = 1,0×10-12.

112. Calcule la concentración de acetato de sodio necesaria para obtener una disolución de pH = 9, si Ka = 10-4,8

113. Se tienen dos disoluciones de ácidos fuertes monoprótidos, A y B, si se mezclan 100mL de la disolución A de pH = 2 y 10 mL de la otra disolución de pH = 1. Calcule el pH resultante.

114. ¿Cuántos gramos de NH4Cl habrá que añadir a 1 L de H2O para obtener el mismo valor de pH que resulta de saturar con SH2? pK1 SH2 = 7,05; pK2 = 12,92 y pKb NH3 = 4,75. La solubilidad del SH2 es 0.1 M

115. Calcule el pH de un tampón de H3PO4 0,1 M y KH2PO4 0,5 M. ¿Qué amortiguará más, la adición de ácidos o la adición de bases?

Datos: K1 = 7,5×10-3; K2 = 6,6×10-8; K3 = 1,0×10-12

116. Se tienen 200 mL de una disolución de ácido bórico 5×10-3M. Determine:

(a) El pH de la disolución inicial (b) El pH que resulta al adicionar 50,0 mL de hidróxido sódico 5×10-3 M. (c) El volumen de hidróxido sódico 10-2 M que es necesario adicionar a 50,0 mL de la disolución inicial para obtener una disolución reguladora de máxima capacidad de tamponamiento.

Datos: pK1 = 9,2; pK2 = 12,7; pK3 = 13,8

117. Calcule el pH de

(a) Una disolución de HAc 1,166 M. (b) Cuando a 300 mL de esta disolución se le adicionan 300 mL de NaAc 0,750 M (c) Si a 250mL de la disolución (a) se le adicionan 0,100 moles de NaOH sólido. (d) Si a 250 mL de la disolución (a) se le adicionan 0,2915 moles de NaOH (e) Si a la disolución (b) se le adicionan 30,0 mL de HCl 0,100 M. (f) Si a la disolución (b) se le adicionan 30,0 mL de NaOH 0,100 M.

Datos: K HAc = 1,8×10-5.

118. Se preparan tres disoluciones de KOH, de NH3 y de KCN. ¿Qué concentración debe tener cada una de ellas para que el pH sea en los tres casos 10,5?

Datos: pK NH3 = 4,75; pK HCN = 9,3.

119. Se desea preparar una disolución reguladora de pH = 5.0

(a) ¿Cuántos mL de acetato de sodio 0.1 mol L-1 se han de añadir a 10 mL de ácido acético 0.1 mol L-1 para obtener dicha disolución? (b) ¿Cuántos mL de NaOH 0.1 mol L-1 habría que añadir a los 10 mL del ácido acético para obtener el mismo pH?

Datos: K HAc = 1,8×10-5.

120. En condiciones estándar y T = 298K, se produce la siguiente reacción en disolución acuosa

KMnO4 + KCl + H2SO4 MnSO4 + Cl2 + H2O + K2SO4

(a) Ajuste esta reacción (b) Demuestre que la reacción es espontánea en condiciones estándar, a 25 °C. (c) Calcule el potencial que tendría una pila que se ajustase a esa reacción si se varía la [H+] hasta pH = 7. ¿Sería espontánea la reacción en esas condiciones?

Datos: E° (MnO4−/Mn2+) = 1,49 V; E° (Cl2/Cl−) = 1,36 V; F = 96500C.

121. Dadas las siguientes reacciones: Sn4+ + 2e– Sn2+, E° = 0,13V y Ag+ + e– Ag, E° = 0,80V,

(a) Calcule el potencial de la pila Pt|Sn2+(1M),Sn4+(1M)||Ag+(1M)|Ag. (b) Escriba las semirreacciones de celda y la reacción global. (c) Calcule G° para la reacción. ¿Cuál sería el potencial de la pila si [Sn2+] = 0,95 M, [Sn4+] = 1,1 M y [Ag+] = 0,97 M?

122. El potencial de la pila cuya notación es Pt, H2(g, 1atm)|H+(x M)||H+(0,10 M)|H2(g, 1atm), Pt.

vale Epila = 0,108 V a 25ºC.

(a) Escriba la reacción global e indique el polo positivo y el negativo de la pila. (b) Calcule el pH de la disolución del ánodo. (c) Si la disolución del ánodo se ha formado disolviendo un ácido débil de constante Ka = 10−5, calcule la concentración inicial de este ácido.

123. Se forma una pila con un electrodo de plata sumergido en una disolución acuosa saturada de yoduro de plata y el otro electrodo de plata sumergido en una disolución de una sal soluble de plata de concentración 0,1 M. Se conectan ambos electrodos y se cierra el circuito con un puente salino; el potencial de la pila formada es de 0,417 V.

(a) Escriba la notación de la pila; (b) Formule las semirreacciones y la reacción global de la pila; (c) Indique cual es el ánodo y el cátodo así como el polo positivo y negativo de la pila; (d) Calcule el producto de solubilidad del AgI a 25°C.

124. Para una concentración igual de Fe3+ y Fe2+, ¿cuál debe ser la [Ag+] para que el potencial de la pila construida con los electrodos Ag+/Ag y Fe3+/Fe2+ sea cero? Determine la constante de equilibrio de la reacción correspondiente.

Datos: E°(Fe3+/Fe2+) = 0,77 V; E°(Ag+/Ag) = 0,80 V.

125. La fuerza electromotriz de la pila formada por el electrodo normal de H2 y un electrodo de hidrógeno sumergido en una disolución reguladora de un ácido débil, HX (0,02 M) y NaX (0,06 M), a 25 °C es 0,588 V.

(a) Indique qué electrodo es el cátodo y cuál el ánodo. (b) Escriba la reacción global y la notación de la pila. (c) Calcule el pH de la disolución reguladora. (d) Calcule la constante de disociación del ácido HX.

126. Se añade Hg líquido en exceso a una disolución acuosa 10–3 M de Fe3+. Se encuentra que sólo el 0,5 % del Fe3+ inicial permanece como tal al establecerse el equilibrio.

(a) Escriba la reacción que tiene lugar y calcule la Keq a 25°C. (b) Sabiendo que E°(Fe3+/Fe2+) = 0,771 V, calcule E°(Hg2

2+/Hg).

127. En una cuba electrolítica con electrodos de platino y que contiene una disolución acuosa de sulfato de cobre(II), se realiza la electrolisis durante 15 minutos, encontrándose que en el cátodo se han depositado 0,137 g. de cobre

(a) Formule las reacciones electroquímicas que tienen lugar. (b) Calcule el volumen de oxígeno, medido a 25ºC y 1 atm, que se desprende del ánodo.

Datos: Eº (H2O/H2) = -0,41 V (pH = 7,0); Eº (O2/ H2O) = 0,81 V (pH = 7,0); Eº (S2O82-/SO4

2-) = 2,05 V; Eº (Cu2+/Cu) = 0,34 V; Eº (SO4

2-/SO2) = 0,20 V

128. Se electroliza una solución de NiCl2 en medio fuertemente clorhídrico, con una corriente de 1,480 amperios. En el ánodo se desprende Cl2 y en el cátodo se deposita Níquel y se desprende H2. Si se desprenden 2,461 g de Cl2 y se depositan 1,926 g de Ni. Calcule:

(a) Tiempo de electrólisis. (b) Volumen de hidrógeno medido a 18º C y 738 mm de presión.