Problemas Química (Grado en Biología)

QUÍMICA (Grado en Biología, grupo 117). PROBLEMAS 1er

semestre. UAM 2012-13

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ENUNCIADOS. Tema 1: ESTEQUIOMETRÍA.

1.1. 1) Expresa en notación científica, indicando en cada caso el número de cifras significativas: a) 258292 b) 1804,5289 c) 0,48 d) 0,00787 e) (3,0×10-3)4 f) (1,2×10-9)1/4 g) (2,7×10-8)1/3 h) (14,8×10-75)1/5

2) Expresa cada uno de los siguientes números en notación científica y con cuatro cifras significativas:

a) 3984,6 b) 422,04 c) 186000 d) 43527 e) 0,000098764 1.2. Realiza los siguientes cálculos, expresando los resultados en notación científica y con el número adecuado

de cifras significativas :

a) 0,406 x 0,0023 b) 32,18 + 0,055 - 1,652 c) 320 24 9

0 080

x ,

, d)

32 44 4 90 0 304

8 294

, , ,

,

1.3. Una de las maneras de eliminar el NO de las emisiones de humos es hacerle reaccionar con amoniaco:

4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) Rellena los espacios en blanco siguientes: a) 16,5 moles de NO reaccionan con ...........moles de NH3 b) 60 gramos de NO dan ............gramos de N2 c) .........litros de NO producen 10 litros de N2 d) 22,4 moles de NO producen .............moléculas de H2O 1.4. Suponiendo que la gasolina es C8H18, ¿qué volumen de dióxido de carbono (a 0

oC y 1atm) y qué masa de

agua se obtendrán en la combustión de 100 g de gasolina con 500 g de oxígeno? 1.5. El aluminio y el ácido clorhídrico reaccionan dando cloruro de aluminio y desprendiendo hidrógeno.

Determina la masa de cloruro de aluminio formado y la masa de aluminio o de ácido clorhídrico en exceso cuando reaccionan 2,7 g de aluminio con 4,0 g de ácido clorhídrico.

1.6. En la producción industrial de la aspirina, la reacción final es:

HOC6H4COOH(s) + (CH3CO)2O(l) CH3COOH(l) + CH3OCOC6H4COOH(s) Si con 25 g de ácido salicílico y un exceso de anhídrido acético se obtienen 24,3 g de aspirina, ¿cuál es el %

de rendimiento? 1.7. El cloruro de amonio reacciona con el sulfato de sodio para dar lugar a sulfato de amonio y cloruro de

sodio. ¿Cuántos moles de sulfato de amonio podrán obtenerse a partir de 15,0 g de sulfato de sodio y 10,0 g de cloruro de amonio?

1.8. La tiza está compuesta por carbonato de calcio y sulfato de calcio, con algunas impurezas de dióxido de

silicio. Solamente el carbonato de calcio reacciona con ácido clorhídrico, produciendo cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono. Calcula el porcentaje de carbonato de calcio en un trozo de tiza de 3,28 g si al reaccionar con ácido clorhídrico(ac) en exceso se produce medio litro de dióxido de carbono medido en condiciones normales de presión y temperatura.

1.9. Si se derrama un ácido en la mesa o el suelo del laboratorio, se debe espolvorear bicarbonato de sodio

para neutralizarlo, según la reacción: NaHCO3(s) + H3O+

(ac) Na+(ac) + CO2(g) + 2H2O(l)

a) Si se derrama una disolución HCl que contiene 1,82 g de este ácido ¿cuántos gramos de bicarbonato de sodio hemos de espolvorear para neutralizar todo el ácido?

b) Si se derrama una disolución H2SO4 que contiene 1,82 g de este ácido ¿cuántos gramos de bicarbonato de sodio hemos de espolvorear para neutralizar todo el ácido?



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SOLUCIONES. Tema 1: ESTEQUIOMETRÍA.

1.1. 1) a) 2,58292105 (6c.s.) b) 1,8045289103 (8c.s.)

c) 4,810-1

(2c.s.) d) 7,8710-3

(3c.s.)

e) 8,110-11

(2c.s.) f) 5,910-3

(2c.s.)

g) 3,010-3

(2c.s.) h) 1,7110-15

(3c.s.) 2) a) 3,985·10

3 b) 4,220·10

2 c) 1,860·10

5

d) 4,353·104 e) 9,876·10

-5

1.2. a) 9,3·10-4

b) 3,058·101 c) 1,0·10

5 d) 4,465

1.3. a) 11,0 moles b) 47g c) 12 L d) 1,351025

moléculas 1.4. 157 L de CO2 y 142 g de H2O 1.5. 4,9 g de AlCl3. Quedan 1,7 g de Al en exceso 1.6. 75 % 1.7. 9,35·10

-2 moles de sulfato amónico

1.8. 68,0 % 1.9. a) 4,19 g b) 3,12 g



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ENUNCIADOS. Tema 2: DISOLUCIONES. Datos generales: Agua: Ke=0,512

oC/m; Kc= Kf=1,86

oC/m

2.1. Calcula la molaridad y molalidad de una disolución de ácido sulfúrico de densidad 1,198 g/mL, que

contiene un 27% en peso de ácido sulfúrico. 2.2. ¿Qué volumen de ácido sulfúrico concentrado (d=1,84 g/mL; 98% peso) será necesario para obtener 250

mL de disolución 0,50 M? 2.3. Completa la siguiente tabla para disoluciones acuosas de glucosa C6H12O6. Masa soluto Moles soluto Vol. disolución Molaridad a) 12,5 g 219 ml b) 1,08 0,519 c) 1,62 L 1,08 2.4. Completa la siguiente tabla para disoluciones de NaOH. Densidad (g/cm3) Molaridad Molalidad % en peso de NaOH a) 1,05 1,32 b) 1,22 20,0 c) 1,35 11,8 2.5. ¿Cómo se preparan 0,500 L de disolución de carbonato sódico 0,100M partiendo de: a) Na2CO3 0,200M b)

Una disolución que contiene 26,5 g/L de Na2CO3? 2.6. Una muestra de vinagre comercial contiene un 4,0% en peso de ácido acético (Pm=60). La densidad de

esta disolución es 1,0058 g/mL. Averigua la concentración de ácido acético expresada en fracción molar x, molalidad m, molaridad M, % en volumen, y g soluto/100 ml disolución, si la densidad del ácido acético es de 1,0492 g/mL.

2.7. La cantidad de Cl- en el agua potable se determina valorando una muestra de agua con AgNO3:

AgNO3(ac) + Cl-(ac) AgCl(s) + NO

-3(ac)

¿Cuál es el % en peso de ión cloruro presente en una muestra de 10 g de agua si se necesitan 20,2 mL de nitrato de plata 0,10 M para reaccionar con todo el cloruro de la muestra?

2.8. ¿Qué volumen de una disolución de ácido sulfúrico 1,40 M se necesita para que reaccione exactamente

con 100 g de Al? Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2 2.9. En una reacción química se necesita ácido sulfúrico al 20,0% (p/p) con densidad 1,14 g/mL. ¿Qué volumen

de ácido concentrado, de densidad 1,84 g/mL y de pureza 98,0% en peso, debe diluirse con agua para preparar 100 mL de ácido de la concentración requerida?

2.10. Se prepara 1 L de una disolución que contiene varias sales, resultando las concentraciones siguientes:

cloruro de potasio 0,10 M; cloruro de magnesio 0,20 M; cloruro de cromo(III) 0,050 M e hipoclorito de sodio 0,10 M. ¿Cuál será la concentración de ión cloruro en moles/L? Todas las sales se encuentran disociadas al 100%.

2.11. Se dispone de ácido ortofosfórico al 85%(p/p) con una densidad de 1,70 kg/L. Calcula: a) la molaridad, la

fracción molar del ácido y la molalidad; b) el volumen que se debe tomar para preparar 100 mL de una disolución 1,0M de dicho ácido.



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2.12. Una disolución de ácido clorhídrico concentrado tiene una densidad de 1,19 g/mL y contiene un 36,8% de HCl (peso/peso). Calcula: a) molaridad de la disolución; b) volumen de esta disolución que necesitaremos para preparar 500mL de disolución 0,60M de HCl.

2.13. ¿Cuál es la presión de vapor en equilibrio con una disolución que contiene 100 g de agua y 10 g de urea

CO(NH2)2, que es un soluto no volátil?. La presión de vapor del agua pura a esa temperatura es de 23,76 Torr.

2.14. Una disolución contiene 102 g de azúcar, C12H22O11, en 375 g de agua. Calcular: a) Fracción molar del

azúcar. b) Descenso de la presión de vapor a 25oC (Pv del agua pura= 23.76 torr). c)¿Cuál es la presión de vapor del agua sobre esta disolución a 100oC ? d) Calcule el punto de ebullición de dicha disolución.

2.15. ¿Cuál es el punto de congelación de una disolución que contiene 23 g de etanol en 600 g de agua? 2.16. Los anticongelantes para los radiadores de los automóviles suelen fabricarse mezclando volúmenes

iguales de etilenglicol (CH2OHCH2OH) y agua. Determinar la temperatura inferior a la cuál el radiador está protegido en caso de congelación. La densidad del etilenglicol es de 1,109 g/mL.

2.17. Una disolución acuosa, que contiene 338 g de sacarosa (C12H22O11) por litro tiene una densidad de 1,127

g/mL a 20oC. Calcular: a) Molaridad; b) molalidad c) Presión osmótica y d) Punto de congelación.

2.18. Suponiendo que la presión osmótica de la sangre a 37

oC es 7,65 atm ¿qué cantidad, en gramos, de glucosa

(C6H12O6) por litro debe utilizarse para una inyección intravenosa que ha de ser isotónica con la sangre? 2.19. La presión osmótica de una disolución de lactosa C12H22O11 a 18oC es de 3,54 atm. La densidad de la

disolución es de 1,015 g/mL. Calcular : a) Molaridad; b) molalidad; c) Punto de congelación y d) Punto de ebullición.

2.20. Una disolución acuosa que contiene 0,200 Kg de glicerina (propanotriol), en 0,800 Kg de agua tiene una

densidad de 1,047 g/ml a 20oC. Calcula: m, M, punto de congelación y presión osmótica.

2.21. El ácido láctico es un ácido débil (se disocia parcialmente) que se produce en procesos de fermentación y

se encuentra en la leche cortada. El punto de congelación de una disolución acuosa 0,0100 m de ácido láctico es -0,0206oC. Calcula su porcentaje de ionización. La fórmula molecular del ácido láctico es HC3H5O3.



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SOLUCIONES. Tema 2: DISOLUCIONES. 2.1. 3,3 M, 3,8 m 2.2. 6,8 mL 2.3. a) 0,0694; 0,317 b) 195 g; 2,08 l c) 315 g; 1,75 2.4. a) 1,32; 5,03 b) 6,10; 6,25 c) 10,8; 32,1 2.5. a) 250 mL b) 200 mL 2.6. x=0,012; 0,69 m; 0,67 M; 3,8% vol.; 4,0 g/100 mL 2.7. 0,72 % 2.8. 3,97 L 2.9. 12,6 mL 2.10. 0,65 M 2.11. a) 15 M; x=0,51; 58 m b) 6,7 mL 2.12. a) 12 M b) 25 mL 2.13. 23 Torr.

2.14. a) =0.0141 b) ΔP=0.335 torr c) 749,3 torr d) 100,407oC 2.15. -1,5

oC.

2.16. -33,2 oC

2.17. a) 0,98 M b) 1,25 m c) 23,7 atm d) -2,33oC 2.18. 54,2 g/L 2.19. a) 0,148 M b) 0,154 m c) -0,284oC d) 100,078oC 2.20. 2,72m; 2,27M; -5,05oC; 54,7 atm 2.21. 11%



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ENUNCIADOS. Tema 3: TERMOQUÍMICA. Nota: Salvo cuando se indique de otra manera, todos los valores de entalpías, entropías y energías libres estándar referidas aquí se entienden como correspondientes a T=298,15 K. Así mismo, siguiendo una costumbre muy extendida, los términos simplificados tales como “calor de combustión”, “calor de formación”, etc. se deben entender como “calor de combustión estándar”, “calor de formación estándar”, etc., salvo que se especifiquen otras condiciones.

3.1. Calcula ΔHo para cada reacción a partir de los respectivos ΔH

of, según la ley de Hess:

a) C2H6(g) C2H4(g) + H2(g) b) 2NO(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g)

c) CO(NH2)2(s) + 3/2 O2(g) CO2(g) +2H2O(l) + N2(g) d) CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

El calor de formación de la urea a es -326,0 kJ.mol-1

.

3.2. Calcula la cantidad de calor liberada en la combustión de: a) 1,35 gramos de pirita de hierro y b) 1,35 Tm de pirita de hierro.

4 FeS2(s) + 11 O2(g) 2 Fe2O3(s) + 8 SO2(g) ΔH0

f (FeS2)=-177,5 kJ/mol.

3.3. Calcula ΔHo de la reacción CO(g) + 2H2(g) CH3OH(l).

Datos: 2C(grafito) + O2(g) 2CO(g) + 52.8 Kcal;

C(grafito) + O2(g) CO2(g) + 94.0 kcal;

2CH3OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 4H2O(l) + 347.4 kcal;

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) + 136.6 kcal.

3.4. Determina la variación de entalpía estándar de la reacción (no ajustada):

N2H4(l) + H2O2(l) N2(g) + H2O(l)

a partir de los siguientes datos: N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l), ΔHo=-622,2 kJ y los calores de formación del agua y del agua oxigenada.

3.5. El tetracloruro de carbono es un disolvente comercial que se prepara mediante la reacción (sin ajustar):

CS2(l) + Cl2(g) CCl4(l) + S2Cl2(l). Determina la entalpía de esta reacción utilizando los datos que se dan a

continuación: CS2(l) + 3O2(g) CO2(g) + 2SO2(g) ΔH= -1077 kJ;

2 S(s) + Cl2(g) S2Cl2(l) H= -58,2 kJ; C(s) + 2Cl2(g) CCl4(l) ΔH= -135,4 kJ;

S(s) + O2(g) SO2(g) H= -296,8 kJ; SO2(g) + Cl2(g) SO2Cl2(l) ΔH= +97,3 kJ;

C(s) + O2(g) CO2(g) H= -393,5 kJ CCl4(l) + O2(g) COCl2(g) + Cl2O(g) ΔH= -5,2 kJ.

3.6. Calcula la variación de entalpía estándar para los siguientes procesos:

a) 2Ag+(ac) + Cu(s) Cu2+

(ac) + 2Ag(s) b) disolución del cloruro de plata(s)

3.7. Calcula ΔGo para cada una de las reacciones siguientes, a partir de las energías libres de formación estándar de las sustancias que intervienen en cada reacción:

a) C2H2(g) + H2(g) C2H6(g) b) SO3(g) SO2(g)+ O2(g)

3.8. Calcula ΔGo (a partir de las energías libres de formación de las sustancias que intervienen) para cada una de las reacciones siguientes y di qué óxido se formará más fácilmente.

a) N2O(g) + 1/2 O2(g) 2NO(g) b) N2O(g) + O2(g) N2O3(g)

c) N2O(g) + 3/2 O2(g) 2NO2(g) d) N2O(g) + 2O2(g) N2O5(g)

Gof(N2O3(g))= 139.3 kJ.mol-1

3.9. Calcula So para la producción de ozono, 3O2(g) 2O3(g), e indica si se produce un aumento o un descenso en el desorden del sistema. ¿Es la reacción espontánea en las condiciones de estado estándar?



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3.10. ¿El cambio de entropía tiende a favorecer la formación de los productos de las reacciones siguientes?

a) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g), b) N2(g) + O2(g) 2NO(g).

¿Y el cambio de entalpía? Indica si estas reacciones son espontáneas a cualquier T, si no lo son a ninguna T, si lo son sólo a temperaturas bajas o si lo son sólo a temperaturas altas.

3.11. Determina a qué temperaturas son espontáneas las reacciones siguientes en condiciones estándar:

a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g) b) CaCO3(s) + H2SO4(l) CaSO4(s) + H2O(l) + CO2(g)

c) CO(g) C(grafito) +½O2(g)

3.12. Calcula la variación de entropía estándar y la temperatura a la que los reactivos y los productos en sus

estados estándar están en equilibrio, para la reacción: 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)

3.13. Estima el valor del punto de ebullición del bromo.

3.14. El trioxoclorato(V) de potasio(s) se descompone dando cloruro de potasio(s) y oxígeno(g). Para esta reacción ΔHo=-39,0 kJ/mol de clorato a 25oC. a) Calcula el calor de formación del clorato potásico si el calor de formación del cloruro potásico es -436,7 kJ/mol. b) Si se parte de 100 g de clorato de potasio, calcula el calor y el volumen de oxígeno desprendidos a 760 torr y 25oC.

3.15. Calcula el calor de formación del etileno(g) a partir de su calor de combustión (-1410 kJ/mol) y de los calores de formación del dióxido de carbono y del agua líquida.

3.16. El carburo de silicio (SiC) es una sustancia muy dura que se utiliza como abrasivo y se obtiene por reducción de arena (SiO2) con carbón coque (C) en un horno eléctrico:

SiO2(s) + C(s) SiC(s) + CO(g) Calcula: a) La variación de entalpía estándar de esta reacción. b) La temperatura mínima del horno para

que se produzca espontáneamente. El calor de formación del SiC es -65,3 kJ·mol-1

y su entropía estándar 16,6 J·K

-1·mol

-1.

3.17. La congelación del agua es un proceso exotérmico ¿Por qué no es espontáneo en condiciones estándar a 298 K? ¿En qué intervalo de temperatura será espontáneo? Datos: El calor de formación del hielo es -291,8 kJ/mol y su entropía estándar 47,93 J·K-1·mol-1.

3.18. Mediante la fotosíntesis, las plantas obtienen glucosa a partir de dióxido de carbono(g) y agua(l). A 298 K, la entalpía estándar de formación de la glucosa es ΔHo

f, 298= -1268 kJ/mol y su entropía estándar So298= 212

J·K-1·mol-1. a) Halla la variación de entalpía de la reacción global de fotosíntesis en kJ/mol de glucosa, indicando si se trata de una reacción endotérmica o exotérmica. b) ¿Es espontánea esta reacción en condiciones estándar a 25

oC? ¿Y a otras temperaturas? ¿Por qué?

3.19. Calcula ΔHo, ΔSo y ΔGo a 298 K para la reacción de combustión del acetileno, quedando el agua en estado líquido. ¿Será espontánea la reacción a 25oC y en condiciones estándar?

3.20. El ácido acético(l) se descompone para dar metano(g) y dióxido de carbono(g). a) ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica? ¿En ella se aumenta la entropía o se disminuye? b) ¿La posible espontaneidad de este proceso se debe al factor entálpico o al factor entrópico? ¿En que

intervalo de T será espontáneo este proceso?



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SOLUCIONES. Tema 3: TERMOQUÍMICA. Nota: Algunas cifras de estos resultados pueden variar dependiendo de las fuentes de datos de entalpías, entropías y energías libres de formación estándar a 298,15 K.

3.1. a) 136,94 kJ b) -340,3 kJ c) - 639,1 kJ d) -108,3 kJ 3.2. a) 9,32 kJ b) 9,32·10

6 kJ

3.3. -30,5 kcal. 3.4. -818,2 kJ 3.5. -284 kJ 3.6. a) -146,4 kJ b) 65,5 kJ·mol

-1

3.7. a) -242,1 kJ b) 70,9 kJ 3.8. a) 68,9 kJ b) 35,1 kJ c) -1,6 kJ d) 10,8 kJ

Se formará más fácilmente el NO2

3.9. -137,4 J·K-1

en la reacción disminuye el desorden del sistema No es suficiente con esa información para saber si la reacción es espontánea en las condiciones estándar: sabemos que los efectos entrópicos (desorden) tienden a dificultar la reacción, pero falta saber si los efectos térmicos (endotérmica o exotérmica) también la dificultan o si la favorecen.

3.10. a) ΔSo=160,5 J/K; ΔH

o=+178,4 kJ; espontánea a T alta

b) ΔSo=24,9 J/K; ΔH

o=+180,5 kJ; espontánea a T alta

3.11. a) espontánea a T>839 K b) espontánea a todas las T c) no es espontánea a ninguna T 3.12. 187,9 J/K; 1052 K 3.13. 331 K 3.14. a) -397,7 kJ/mol b) 31,8 kJ; 29,9 l 3.15. 51 kJ/mol. 3.16. 624,6 kJ/mol; T>1687 K. 3.17. No es espontáneo a 298 K porque disminuye la entropía (ΔS

o 298= -21,98 JK

-1mol

-1) y a una T tan alta

domina el factor entrópico. Es espontánea a T< 270 K, en donde domina el factor entálpico. 3.18. a) 2808 kJ/mol de glucosa; es endotérmica.

b) No; no es espontánea a ninguna T porque ΔGo>0 a cualquier temperatura.

3.19. –1299,5 kJ/mol; -216,3 J/mol.K; -1235,1 kJ/mol. Es espontánea a 25oC (ΔGo(298K)< 0)

3.20. a) Endotérmica (ΔHo=+16,2 kJ/mol); se aumenta la entropía (ΔSo=+240,2 J/Kmol); b) La espontaneidad de este proceso se debe al factor entrópico; es espontáneo a T > 67,4 K



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ENUNCIADOS. Tema 4: CINÉTICA QUÍMICA. 4.1. A 600 K, la descomposición del NO2 es de segundo orden y, cuando la concentración de NO2 es 0,080 M,

tiene una velocidad de 2,0×10-3

mol L-1

s-1

. a) Escribe la ecuación de velocidad. b) Calcula la constante de velocidad. ¿Cuáles son sus unidades? c) ¿Cuál será la velocidad cuando la concentración de NO2 sea 0,020 M?

4.2. La reacción CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g) a 400°C es de primer orden respecto a ambos reactivos. La constante de velocidad es 0,50 L mol

-1 s

-1. ¿En qué concentración de CO se hace la velocidad igual a 0,10

mol L-1

s-1

, cuando la concentración de NO2 es: a) 0,40 mol L-1

y b) igual a la de CO? 4.3. En el estudio de la reacción de hidrólisis alcalina de acetato de etilo según la ecuación:

CH3COO-CH2CH3 + OH- CH3COOH + CH3CH2OH, se han obtenido los siguientes datos:

Experimento [CH3COOCH2CH3]i (M) [OH- ]i (M) Vinicial (mol L

-1 s

-1)

1 1,0 x 10-3

1,0 x 10-2

1,3 x 10-6

2 1,0 x 10-3

5,0 x 10-3

6,5 x 10-7

3 5,0 x 10-2

1,0 x 10-3

6,5 x 10-6

4 1,0 x 10-2

1,0 x 10-2

1,3 x 10-5

Determina: a) el orden total de la reacción; b) la ley de velocidad; c) la constante de velocidad de la reacción y d) la velocidad inicial si [CH3COOCH2CH3]i = 3,0x10-3 M y [OH- ]i = 6,0x10-2 M

4.4. Con los siguientes datos de la reacción 2A + B2 + C A2B + BC, determina su ley de velocidad y el valor de la constante cinética k.

Experimento A]i [B2]i [C]i Vi (formación de BC) 1 0,20 M 0,20 M 0,20 M 2,4 x 10

-6 M min

-1

2 0,40 M 0,30 M 0,20 M 9,6 x 10-6

M min-1

3 0,20 M 0,30 M 0,20 M 2,4 x 10-6 M min-1

4 0,20 M 0,40 M 0,60 M 7,2 x 10-6 M min-1

4.5. Para la reacción CH3CHO CH4 + CO, se han obtenido los siguientes datos: Experimento [CH3CHO]i (M) Vi (M s-1) 1 1,2×10-3 6,7×10-5 2 2,7×10-3 2,26×10-4

3 4,1×10-3 4,23×10-4

a) Obtén la ecuación de velocidad y la constante de velocidad para esta reacción. b) ¿Cuánto valdrá la velocidad inicial si la concentración inicial de acetaldehido es 1,0×10-2 M?

4.6. La descomposición del bromuro de etilo es una reacción de primer orden con t½=650 s a 720 K. Calcula: a)

La constante de velocidad. b) El tiempo necesario para que la concentración de C2H5Br descienda de 0,050 M a 0,0125 M. c) La concentración de C2H5Br una hora después de transcurrido el tiempo calculado en b).

4.7. La constante de velocidad de primer orden para la descomposición de cierto antibiótico es 1,65 año-1 a

20oC. Una disolución 6,0×10-3 M del antibiótico se guarda a 20oC: a) ¿Cuál será la concentración de antibiótico después de tres meses? b) ¿Cuántos meses podrá almacenarse el antibiótico si, para que sea efectivo, debe contener al menos un tercio de la concentración inicial?

4.8. La energía de activación para una reacción tiene un valor de 23,2 kcal/mol, y la constante de velocidad a

25oC es 4,28×10-3 s-1. Calcula la constante de velocidad a 50oC. 4.9. Representa los diagramas de energía correspondientes a las tres reacciones químicas siguientes:



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Productos

reacción Ea/kJ Ea(inversa)/kJ 1 50 70 a) ¿Qué sistema tiene la reacción más rápida? 2 85 25 b) ¿Cuál es el valor de ΔH de cada reacción? 3 12 40 c) ¿En qué sistemas es endotérmica la reacción?

4.10. En el estudio de la descomposición de HI(g) en I2(g) y H2(g), se determinó experimentalmente que la

reacción era de primer orden. Por otra parte se obtuvieron los siguientes resultados experimentales: Calcula: a) las constantes de velocidad a 427 y 508oC; b) la energía de activación; c) la velocidad de reacción inicial a 427oC si [HI]0=0,050M.

4.11. El etano se descompone siguiendo una cinética de

primer orden, con k630°C = 1.42 x 10-3

s-1

. a) A partir

del diagrama de energías indicado, determina la

energía de activación de la reacción correspondiente.

b) Calcula el tiempo necesario para que a 630°C se

descomponga el 50% del etano inicial. c) Determina

la T necesaria para que en tres horas se haya

descompuesto el 50% del etano inicial.

4.12. Se dice que para la mayoría de las reacciones que transcurren a temperatura ambiente, la velocidad de

reacción se duplica, grosso modo, al subir 10oC la temperatura. ¿Cuál será la energía de activación, en kJ.mol-1, de una reacción en la que suceda exactamente eso al pasar de 20oC a 30oC?

4.13. La conversión de ozono en oxígeno tiene lugar en dos etapas:

1ª: O3(g) O2(g) + O(g) (rápida) 2ª: O3(g) + O(g) 2O2(g) (lenta) ¿Cuál es el orden de esta reacción respecto al ozono?

4.14. El ácido acetilacético se descompone en disolución ácida, en acetona y dióxido de carbono, según la

reacción: CH3COCH2COOH(ac) CH3COCH3(ac) + CO2(g). Esta descomposición es de primer orden y tiene una vida media de 144 minutos. a) ¿Cuánto tiempo será necesario para que la concentración final de ácido acetilacético sea el 65% de la inicial? b) ¿Cuántos litros de dióxido de carbono medidos en condiciones normales se producen cuando una muestra de 10,0 g de ácido se descomponen durante 575 minutos? Considerar constante el volumen de la disolución acuosa.

4.15. En una reacción de primer orden con un único reactivo, al cabo de 35 minutos ha reaccionado el 30% de la

concentración inicial de éste. a) ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad en s-1? b) ¿Qué tanto por ciento de reactivo quedará al cabo de 5 horas?

4.16. La urea (NH2-CO-NH2) es el producto final del metabolismo de las proteínas de los animales. La urea se

descompone en medio ácido según la reacción:

urea(ac) + protones(ac) + agua(l) ión amonio(ac) + ión bicarbonato(ac)

Esta reacción es de primer orden respecto a la urea y su velocidad no depende de otros reactivos. Cuando la concentración de urea es de 0,200 M, la velocidad de la reacción a 60oC es vi = 8,56x10-5 M/s. a) ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad a esta temperatura? b) Si la concentración inicial de urea es 0,500 M, ¿cuál sería su concentración después de 1 hora? c) ¿Cuál es la vida media de la urea a 60oC?

T(oC) [HI]0 (M) t1/2(min)

427 0,100 58,82 508 0,100 4,20

E kJ/mol

C2H6 417

84,6

Camino de la reacción



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SOLUCIONES. Tema 4: CINÉTICA QUÍMICA. 4.1. a) v =k·[NO2]

2 b) k = 0,31 mol

-1·L·s

-1 c) 1,2·10

-4 mol· L

-1 ·s

-1

4.2. a) 0,50 mol·L-1

b) 0,45 mol·L-1

4.3. a) 2 b) v =K·[C4H8O2]·[OH-] c) 0,13 L· mol-1· s-1 d) 2,3·10-5 mol ·L-1· s-1

4.4. v = k·[A]2·[C], con k=3,0·10-4 M-2·min-1=5,0·10-6 M-2·s-1

4.5. a) v = k·[CH3CHO]1,5, con k=1,6 M-0,5·s-1 b) 1,6·10-3 M·s-1

4.6. a)1,07·10-3 s-1 b)1300 s c) 2,69·10-4 mol·L-1. 4.7. a) 4,0·10-3 M b) 8 meses 4.8. 8,84·10-2 s-1

4.9. a) sistema 3 b) -20, +60, y -28 kJ c) sistema 2 4.10. a) 1,178·10-2 min-1 y 0,165 min-1 b) 1,48·105 J mol-1 = 35,4 kcal mol-1 c) 5,9·10-4 M min-1. 4.11. a) 332 kJ mol

-1 b) 490 s c) 571

oC

4.12. 51 kJ mol-1

4.13. orden 2 respecto al ozono 4.14. a) 89,5 min b) 2,06 L de CO2 en c.n. 4.15. a) k = 1,7·10-4 s-1 b) queda el 4,7% del reactivo inicial 4.16. a) 4,28·10-4 s-1 b) 0,107 M c) 27 min



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ENUNCIADOS. Tema 5: EQUILIBRIO QUÍMICO. Nota: Cuando sea preciso ajustar ecuaciones al resolver problemas de esta hoja, utilizad números enteros.

5.1. En un recipiente de un litro se introducen 0,0200 mol de dióxido de azufre y 0,0100 mol de oxígeno.

Cuando se alcanza el equilibrio a 900 K, se encuentran 0,0148 mol de trióxido de azufre. Calcula los moles de oxígeno y de dióxido de azufre en el equilibrio y la constante de equilibrio Kp.

5.2. Al poner 1,36 mol de H2 y 0,78 mol de CO en un recipiente de 1 litro a 160

oC se establece el equilibrio:

CO + 2H2 CH3OH. La concentración de H2 en el equilibrio es 0,120 M. Calcula: a) la concentración molar de CO y CH3OH en el equilibrio, y b) el valor de Kc.

5.3. Para la reacción PCl5 PCl3 + Cl2, Kc=0,56 a 300

oC. En un recipiente de 5 L se encuentra una mezcla

formada por 0,45 mol de Cl2, 0,90 mol de PCl3 y 0,12 mol de PCl5 a 300oC. ¿En qué dirección tendrá lugar la

reacción? Calcula las concentraciones molares de Cl2, PCl3 y PCl5 en el equilibrio. 5.4. El etano(g) se descompone en eteno(g) e hidrógeno(g) mediante una reacción de equilibrio con una Kp

(627oC) de 7,38. a) Calcula el valor de Kc para la reacción anterior a 627oC. b) Si mezclamos 150,35 g de etano, 28,054 g de eteno y 2,016 g de hidrógeno en un recipiente de 10,0 litros a 627oC, ¿cuáles serán las concentraciones de cada una de las sustancias tras establecerse el equilibrio?

5.5. Una mezcla de 0,688 g de H2 y 35,156 g de Br2 se calienta a 700oC en un recipiente de 2,00 L. Estas

sustancias reaccionan según Br2(g) + H2(g) 2HBr(g). Una vez alcanzado el equilibrio el recipiente contiene 0,285 g de H2. a) ¿Cuántos g de HBr se habrán formado? b) ¿Cuáles son los valores de Kc y Kp de la reacción de disociación de HBr en Br2 y H2 a 700

oC?

5.6. La constante de equilibrio de la reacción N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) a 300

oC es Kp=4,34x10

-3. Se coloca NH3

puro en un matraz de 1,00 L y se le deja llegar al equilibrio a esa temperatura. En la mezcla en equilibrio hay 0,753 g de NH3. a) ¿Cuáles son las masas de N2 y H2 en la mezcla en equilibrio? b) ¿Cuál era la masa inicial de NH3 colocada en el matraz? c) ¿Cuál es la presión total en el recipiente en el equilibrio? d) Si Kp=1,45·10-5 a 500oC, ¿cuál será el valor de la entalpía de la reacción?

5.7. Si en un matraz de 2,00 L se calienta cierta cantidad de bicarbonato sódico a 110oC, la presión en el

equilibrio es de 1,25 atm. Calcula: a) el valor de Kp y b) el peso de bicarbonato sódico descompuesto. El bicarbonato sódico (sólido) se descompone originando carbonato sódico (sólido), dióxido de carbono (gas) y agua en estado de vapor.

5.8. Para el equilibrio H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g), a 2000 K, Kc=5,00 y Ho(2000K)=-5,00 Kcal/mol. a) ¿Cuál será la composición del equilibrio final si se introducen simultáneamente 1,00 mol de H2, 2,00 mol de CO2, 1,00 mol de H2O y 1,00 mol de CO en un recipiente de 5,00 litros a 2000 K? b) ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio si: b1) se aumenta P, b2) se disminuye T, b3) se añaden 0,5 mol de CO?

5.9. Para la reacción: Tetraóxido de dinitrógeno 2 dióxido de nitrógeno, a 100oC Kc=0,212. Si en un

recipiente de 1,00 L introducimos 0,100 mol de tetraóxido de dinitrógeno y 0,120 mol de dióxido de nitrógeno a 100oC: a) ¿En qué sentido tendrá lugar la reacción? b) ¿Cuáles serán las concentraciones de cada compuesto tras alcanzarse el equilibrio? c) ¿Cuál es el valor de Kp a 100oC para esta reacción?

5.10. A 745 K, la constante de equilibrio de la reacción H2(g) + I2(g) 2HI(g) es Kc=50,0. a) ¿Qué cantidad de HI se

encontrará tras alcanzarse el equilibrio si inicialmente introducimos 1,00 mol de I2 y 3,00 mol de H2 en un recipiente de 10,0 L a 745 K? b) Una vez que se ha alcanzado el equilibrio en a), añadimos 3 mol más de H2 ¿Cuál será la concentración de HI en el nuevo equilibrio?



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5.11. El aminoácido glutamina es una fuente de nitrógeno en la biosíntesis de muchos compuestos

(aminoácidos, aminoazúcares, …). La glutamina se forma por condensación del glutamato con amoniaco:

Glutamato + amoniaco glutamina + agua, Go’= +14 kJ/mol. Si la concentración fisiológica de amoniaco es 1,0x10

-2M, ¿cuál será el cociente glutamato/glutamina

necesario para que la reacción proceda espontáneamente a 25oC?. Supón que el agua es el disolvente.

Go’ es la variación de energía libre en condiciones bioquímicas estándar (pH=7).

SOLUCIONES. Tema 5: EQUILIBRIO QUÍMICO. 5.1. n(O2) = 2,6x10-3 n(SO2) = 5,2x10-3 Kp = 42 5.2. a) [CO] = 0,16 M [CH3OH] = 0,62 M b) Kc = 270 5.3. De derecha a izquierda; [Cl2] = 0,087 M; [PCl3] = 0,18 M; [PCl5] = 0,027 M 5.4. a) Kc=0,100 b) [C2H6] = 0,400 M [C2H4] = [H2] = 0,200 M 5.5. 32,4 g de HBr Disociación de HBr: Kc = Kp =0,018 5.6. a) 1,47 g de N2 y 0,317 g de H2 b) 2,54 g c) 11,9 atm d) -105 kJ/mol 5.7. Kp = 0,391 6,69 g de bicarbonato de sodio descompuestos 5.8. a) 0,380 mol H2; 1,38 mol CO2; 1,62 mol H2O; 1,62 mol CO b1) no afecta b2) hacia la derecha b3) hacia la izquierda 5.9. a) hacia la derecha b) [N2O4] = 0,091 M; [NO2] = 0,139 M c) 6,49 5.10. a) 1,93 mol b) 0,198 M 5.11. 2,9x104



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ENUNCIADOS. Tema 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE I. 6.1. a) ¿Cuál es la [H3O

+] producida por ionización del agua en una disolución 0.10 M de HCl? ¿Puede

despreciarse esta concentración frente a la de [H3O+] procedente del HCl?

b) ¿Y en una disolución 1,0x10-8 M de HCl? 6.2. A 60oC la densidad del agua es 0,983 g/mL y Kw=9,6x10-14. Calcula el pH del agua pura a esa temperatura.

¿Es ácida, básica o neutra el agua a esa T? ¿Cuál es el porcentaje de ionización del agua? 6.3. En una disolución acuosa 0,050 M, un ácido débil está ionizado en un 1,2 %. Calcula Ka. 6.4. Los músculos pueden doler tras un ejercicio intenso debido a que se forma ácido láctico a una velocidad

mayor a la que se metaboliza para dar CO2 y H2O. ¿Cuál es el pH del fluido muscular cuando la concentración de ácido láctico es 1,0x10

-3 M? Ácido láctico: Ka=1,4x10

-4.

6.5. Calcula el grado de disociación de un ácido débil para las siguientes concentraciones iniciales de ácido:

a) [HA]0 = 100·Ka ; b) [HA]0= Ka ; c) [HA]0 = Ka/100. 6.6. El aminoácido glicina existe principalmente en la forma

+NH3-CH2-COO

-. Escribe las fórmulas del ácido

conjugado y de la base conjugada de la glicina. Si su pKa es 9,78, ¿cuál será el pH de una disolución 0,0100 M de glicina?

6.7. Calcula las concentraciones de H3O

+, OH-, HCO3- y CO3

2- en una disolución acuosa 5,00x10-2 M de H2CO3. ¿Cuál es el pH de esta disolución? Ka1=4,20x10-7, Ka2=4,80x10-11.

6.8. Para el ácido sulfuroso Ka1=1,7x10-2 y Ka2=6,5x10-8. a) Determina el pH de una disolución 0,20 M de este

ácido. b) Ordena, de mayor a menor concentración, todas las especies presentes en una disolución acuosa de este ácido.

6.9. Para el ácido carbónico (ácido trioxocarbónico(IV)) Ka1=4x10

-7 y Ka2=5x10

-11. Para el ácido sulfuroso (ácido

trioxosulfúrico(IV)) Ka1=2x10-2 y Ka2=5x10-8. Según esto: a) determina los valores de Ka y Kb del ión bicarbonato y del ión bisulfito; b) en una reacción ácido-base entre ión bicarbonato e ión bisulfito, ¿cuál cederá protones y cuál los aceptará?

6.10. Una aspirina contiene 500 mg de ácido acetilsalicílico (Ka = 3,00·10-4, peso molecular = 180). Si se

disuelven dos aspirinas en agua hasta obtener 25,0 mL de disolución, ¿cuál será el valor del pH de la misma?

6.11. Si el pH de una disolución de ácido sulfhídrico es 4,00, ¿cuál será su concentración? ¿y la concentración

en el equilibrio de ión sulfuro? Datos: Ka1 = 1,00·10-7; Ka2 = 1,00·10-19. 6.12. En un laboratorio hay dos disoluciones que tienen el mismo pH, una de ácido clorhídrico y otra de ácido

acético. Si tomamos 10 mL de cada una y las valoramos con una disolución de hidróxido de sodio, ¿cuál de las dos disoluciones necesitará mayor volumen de base para llegar al punto de equivalencia?



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SOLUCIONES. Tema 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE I. 6.1. La [H3O

+] procedente de la ionización del agua es:

a) 1,0x10-13

M, que puede despreciarse frente a 0,10 M; b) 9,5×10-8 M que no puede despreciarse frente a 1,0x10-8 M. 6.2. pH=6,51 Es neutra: [H3O

+]=[OH-] 1,1x10-6 % H2O ionizada 6.3. Ka=7,3x10-6 6.4. pH=3,5

6.5. a) =0,0951 b) =0,618 c) =0,990 6.6. a)

+NH3-CH2-COOH y NH2-CH2-COO

- b) pH=5,89

6.7. [H3O+]=1,45x10

-4 M, [OH

-]=6,90x10

-11 M, [HCO3

-]=1,45x10

-4 M, [CO3

2-]=4,80x10

-11 M; pH=3,84.

6.8. pH=1,3 [H2SO3] > [H3O +] ≈ [HSO3

-] > [SO3

2-] > [OH

-]

6.9. a) HCO3-: Ka=5×10

-11, Kb=2,5×10

-8. HSO3

-: Ka=5×10

-8 y Kb=5×10

-13. b) Cederá el protón el bisulfito y

lo aceptará el bicarbonato. 6.10. pH = 2,088 6.11. c = 0,100 M; [S2-] = 1,00x10-19M. 6.12. A volúmenes iguales de ácidos, los volúmenes de la disolución de base para alcanzar los PE dependen sólo

de las concentraciones de los ácidos. Por otra parte, c0(HAc)>c0(HCl) para que la [H3O+] sea la misma

siendo HAc un AD y HCl un AF. Por lo tanto, se necesita mayor volumen de base para valorar los 10ml de HAc(ac).



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ENUNCIADOS. Tema 7: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE II. 7.1. Una disolución 0,0100 M de fenolato de sodio tiene un pH de 11,00. Escribe la expresión de la constante

de hidrólisis y calcula los valores de la Kb del fenolato y de la Ka del fenol. 7.2. Calcula las concentraciones de ión metilamonio, de metilamina (Kb=4,7x10-4) y de OH- presentes en una

disolución 0,25 M de cloruro de metilamonio. 7.3. Asigna a cada una de las siguientes disoluciones (todas de igual concentración) su valor correspondiente

de pH. [Datos: Ka(HAc)=1,8x10-5; Ka(HF)=7,2x10-4; Ka(HSO4

-)=1,2x10-2; Kb(NH3)=1,8x10-5] Disoluciones: A: NaHSO4 B: KNO3 C: NH4NO3 D: NaAc E: NaF Valores de pH: a: 1,0 b: 4,6 c: 7,0 d: 8,6 e: 9,4 7.4. Al valorar 10,0 ml de disolución de ác. fluorhídrico (Ka=7,0x10

-4) con hidróxido de potasio 0,50 M, se han

gastado 8,0 ml de base para alcanzar el punto de equivalencia. a) Escribe la reacción correspondiente. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución de HF? c) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia de la valoración?

7.5. Esbozar las siguientes curvas de valoración y calcular el pH inicial y el correspondiente al punto de

equivalencia: a) 25,0 mL de KOH(ac) 0,100 M con HI(ac) 0,200 M b) 10,0 mL de NH3(ac) 1,00 M con HCl(ac) 0,250 M (pKb(NH3)=4,74)

7.6. En la valoración de 20,00 mL de NaOH 0,1750 M con HCl 0,2000 M ¿qué volumen de HCl se habrá añadido

cuando el pH sea: a) 12,550, b) 7,000, y c) 4,000 ? 7.7. Si se dispone de los siguientes pares de sustancias: 1) ácido acético (pKa=4,74) y acetato de sodio;

2) metilamina (pKb=3,37) y cloruro de metilamonio; 3) amoniaco (pKb=4,74) y cloruro de amonio; 4) ácido hipocloroso (pKa=7,54) e hipoclorito de sodio; y 5) fenilamina (pKb=9,13) y cloruro de fenilamonio,

a) ¿qué par de sustancias elegirías para preparar una disolución tampón de pH=9,00? b) ¿en qué proporción deberían estar las concentraciones de dichas sustancias? 7.8. Para el ácido ortofosfórico: pKa1=2,12, pKa2=7,21 y pKa3=12,67. ¿Cuál es el pH de una disolución tampón

que contiene Na2HPO4 0,040 M y KH2PO4 0,080M? 7.9. a) Calcula el pH de una disolución que se prepara disolviendo 1,00 mol de ácido láctico (Ka=1,40x10-4) y

1,50 mol de lactato sódico en agua y completando el volumen de disolución hasta 500 mL. b) Si posteriormente agregamos a la disolución 0,25 moles de H3O

+, calcula las concentraciones de ácido láctico, ión lactato y el nuevo pH de la disolución resultante. (Supón que no hay cambio de volumen)

7.10. El dióxido de carbono producido en la respiración celular es transportado por la sangre en forma de ion

bicarbonato y de ácido carbónico en proporción molar de 9 a 1. El sistema tampón carbónico/bicarbonato es el principal regulador del pH de la sangre, que es 7,4. a) Determina la Ka del ácido carbónico. b) Si el pH de la sangre descendiera por debajo de 7,0 o se elevara por encima de 7,8 los resultados serían letales ¿Qué proporciones molares HCO3

-/H2CO3 máxima y mínima pueden permitirse en la sangre sin que se produzca la muerte del individuo?

7.11. ¿Qué cantidad de disolución 0,200 M de fluoruro de sodio debe añadirse a 100 mL de otra disolución

0.100 M de ácido fluorhídrico (Ka=7,20x10-4) para obtener una disolución reguladora de pH=3,00?



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7.12. Se preparó una disolución reguladora añadiendo 10 ml de disolución 4.0 M de acetato sódico a 10 ml de otra 6.0 M en ácido acético y diluyendo a un volumen total de 100 mL. ¿Cuál es el pH de la disolución?

7.13. Una botella de amoniaco concentrado tiene una molaridad de 14,8. Calcular el volumen de amoniaco

concentrado (Kb=1,80x10-5) y el peso de cloruro amónico que tendrían que utilizarse para preparar 150 mL de una disolución reguladora de pH=10.0, si la concentración final de cloruro amónico ha de ser 0,250 M.

7.14. Un tampón de pH=9,6 contiene 5,35 g/L de cloruro amónico y amoniaco 0,200 M. a) Halla la Kb del

amoniaco. b) Si a 100 mL de la disolución tampón se le añaden 0,0100 mol de ácido clorhídrico, ¿cuál es el pH de la disolución resultante? Considera que no hay cambio de volumen.

7.15. Calcula la variación de pH que se produce al añadir 1,00 mL de HCl 2,00 M a 20,00 mL de: a) agua pura; b)

una disolución 1,00 M de ácido acético; c) una disolución tampón HAc(1,000 M)/NaAc(1,000 M). Ácido acético: pKa = 4,74.

7.16. Para el indicador azul de bromofenol Ka=5,80x10

-5. ¿Qué porcentaje de indicador estará en forma básica

(azul) y en forma ácida (amarillo) a pH= 3,00 y a pH= 6,00? ¿Qué color veremos en cada caso? 7.17. El anaranjado de metilo es un indicador de Ka=2,0x10

-4. Su forma ácida es roja y su forma básica es

amarilla. a) ¿Qué color se ve al ponerlo en una disolución 0,20 M de ácido benzoico (Ka=6,0x10-5

)? b) ¿Qué color se ve al añadirlo a una disolución 0,20 M en ácido benzoico y 1,0 M en benzoato sódico? c) Si a 1 L de la disolución del apartado b) le añadimos 4,0 g de NaOH ¿cambiará el color del indicador?

7.18. Tenemos 250 mL de una disolución tampón que contiene ácido acético 0,250 M y acetato de sodio

0,200 M. a) ¿Cuál sería el pH final si se le añaden 50 mL de ácido clorhídrico 0,100 M? b) ¿Cuál es el número máximo de moles de ácido clorhídrico que puede neutralizar sin que se supere su capacidad amortiguadora? Ka= 1,80x10

-5.

SOLUCIONES. Tema 7: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE II. 7.1. Kb=1,1x10-4 Ka=9,0x10-11 7.2. [BH

+]=0,25 M [B]=2,3x10

-6 M [OH

-]=4,4x10

-9 M

7.3. Aa Bc Cb De Ed

7.4. HF+OH- F-+H2O o HF+KOHKF+H2O HF(ac) 0,40 M pH=8,25 7.5. a) 13,0 y 7,0 b) 11,6 y 5,0 7.6. a) 11,85 mL b) 17,50 mL c) 17,52 mL 7.7. a) pareja 3 b) [NH4

+]/[NH3]=1,82 7.8. 6,9 7.9. a) 4,03 b) 3,85 7.10. a) Ka=3,6x10-7 b) 23 y 3,6 7.11. 36 mL 7.12. 4,56 7.13. 2,0 g y 14 mL 7.14. a) 2,0x10-5 b) 9,0

7.15. a) pH=-5,98 b) pH=-1,35 c) pH=-0,08 7.16. a) 5,5% de In-, 94,5% de HIn. Amarillo. b) 98,3% de In-, 1,7% de HIn. Azul. 7.17. a) pH=2,46. Rojo b) pH=4,92. Amarillo c) pH=5,26. No cambia. 7.18. a) 4,56 b) 0,040 mol de HCl



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ENUNCIADOS. Tema 8: EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Y DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS. 8.1. Calcula los productos de solubilidad Kps de las siguientes sales conociendo sus solubilidades (se dan entre

paréntesis, en g/L): a) cromato de plata (2,80x10-2

); b) sulfuro de cobre(II) (2,30x10-16

); c) yoduro de plomo(II) (0,560); d) fosfato de calcio (8,00x10-4).

8.2. Calcula las solubilidades (en mol/L) de las siguientes sales (se dan los valores de Kps a 25oC) : a) Carbonato de hierro(II) (2,11x10-11) b) Fluoruro de calcio (2,70x10-11) 8.3. Se añaden 10,0 g de carbonato de plata a 250 mL de agua. Una vez establecido el equilibrio, ¿cuántos

gramos de carbonato de plata se encontrarán disueltos? Kps=8,00x10-12. 8.4. Para disolver 6,00x10

-2 g de sulfato de plomo (II) se necesitan 2,00 L de agua. Halla su Kps.

8.5. ¿Aparecerá precipitado al añadir 1,34 mg de oxalato de sodio sobre 100 mL de cloruro de calcio 1,00 mM?

Kps(CaC2O4)=2,30x10-9

8.6. Una disolución contiene 1,00x10-2 M de Ag+ y 2,00x10-2 M de Pb2+. Cuando se agrega suficiente ácido

clorhídrico a esta disolución precipitan tanto cloruro de plata (Kps=1,80x10-10

) como cloruro de plomo(II) (Kps=1,60x10

-5). ¿Qué concentración de ión cloruro es necesaria para que se inicie la precipitación de

cada una de las sales? ¿Cuál de ellas precipitará primero? 8.7. Calcula la solubilidad del cromato de plata (Kps=2,50x10-12): a) en agua pura; b) en una disolución de nitrato

de plata 0,200 M; c) en una disolución de cromato potásico 0,200 M. 8.8. Si se mezclan 100 mL de disolución 2,0x10-3 M de nitrato de plomo(II) con 100 mL de disolución 2,0x10-3 M

de yoduro de sodio, ¿se forma precipitado? Justifícalo. Kps(yoduro de plomo) = 8,3x10

-9.

8.9. Para evitar las caries en los dientes se recomienda fluorar las aguas urbanas con una concentración de ión

fluoruro 0,05 mM. En la zona del Levante español es común que el agua contenga una concentración de ión calcio 2 mM. ¿Es posible en esta zona fluorar el agua hasta el valor recomendado sin que precipite fluoruro de calcio? Ks(fluoruro de calcio)=4x10-11.

8.10. Una disolución contiene, inicialmente, cloruro de calcio 0,100 M y sulfato de potasio 0,750 M. ¿qué

porcentaje del calcio queda sin precipitar una vez alcanzado el equilibrio? Sulfato de calcio: Kps=9,10x10-6.

8.11. Calcula el porcentaje de bario que precipita cuando a 100 mL de disolución 0,0250 M de cloruro de

bario se le añaden 0,420 g de fluoruro de sodio. Supón que no hay cambio de volumen. Fluoruro de bario: Kps=1,00x10-6.

8.12. Calcula la constante de formación Kf del ión complejo [Cu(CN)4]

3- si en una disolución que es 0,800 M en ión cianuro y 0,0500 M en ión complejo la concentración de Cu+ libre es 6,10x10-32 M.

8.13. A 1,00 L de disolución de amoniaco 1,00 M se le añaden 0,100 mol de nitrato de plata (sin que haya

cambio de volumen apreciable). a) ¿Cuál será la concentración final de ión plata libre en la disolución una vez alcanzado el equilibrio? b) Si a la disolución anterior se le añaden posteriormente 0,0100 moles de NaCl ¿precipitará cloruro de plata? Ion complejo [Ag(NH3)2]

+: Kf=1,60x107. Cloruro de plata:

Kps=1,80x10-10.



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SOLUCIONES. Tema 8: EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Y DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS. 8.1. a) 2,40x10

-12 b) 5,79x10

-36 c) 7,17x10

-9 d) 1,23x10

-26

8.2. a) 4,59x10-6

M b) 1,89x10-4

M 8.3. 8,69x10-3 g 8.4. 9,80x10-9 8.5. Sí, Qps = 1,00x10-7 > Kps = 2,30x10-9 8.6. 1,80x10-8 M para AgCl y 2,83x10-2 M para PbCl2. Primero ↓ AgCl. 8.7. a) 8,55x10-5 M b) 6,25x10-11 M c) 1,77x10-6 M 8.8. No, porque Qps = 1,00x10-9 < Kps = 8,30x10-9 8.9. Sí, es posible, porque Qps = 5x10-12 < Kps = 4x10-11 8.10. 0,0140 % 8.11. 98,4% 8.12. 2,00x10

30

8.13. a) 9,8x10-9

M b) No, porque Qps = 9,76x10-11

< Ks = 1,80x10-10



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ENUNCIADOS. Tema 9: OXIDACIÓN-REDUCCIÓN. 9.1. Ajusta las siguientes reacciones:

a) H2SO4 + C CO2 + SO2 + H2O

b) KMnO4 + H2O2 + H2SO4 O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

c) HNO3 + ZnS S + NO + Zn(NO3)2 + H2O

d) K2Cr2O7 + KBr + H2SO4 Br2 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O ¿Cuántos gramos de Br2 se obtendrán al reducir 150 ml de una disolución de dicromato 0,50 M?

e) Dióxido de azufre + permanganato potásico + agua sulfato de manganeso (II) + ácido sulfúrico + sulfato de potasio.

f) Etanol + Permanganato de potasio + ácido clorhídrico ácido acético + cloruro de manganeso (II) + agua + cloruró potásico

g) El zinc reacciona con ácido nítrico, originando nitrato de zinc (II) y nitrato amónico. 9.2. ¿Cuáles de las siguientes reacciones se darán espontáneamente en medio ácido cuando reactivos y

productos estén en condiciones estándar a 298K? Completa y ajusta las ecuaciones.

a) I- + NO3- I2 + NO b) H2SO3 + H2S S

Datos adicionales: Eo(H2SO3,H+/S)=0,45 V

9.3. ¿Cuál será la reacción espontánea que tendrá lugar entre los siguientes pares de especies en condiciones

estándar a 298 K?: a) Fe3+/Fe2+ y I2/I- b) Ag+/Ag y Br2/Br- c) Cr2O7

2-/Cr3+ y MnO4-/Mn2+ d) H2O2/H2O y NO3

-/NO. 9.4. En condiciones estándar a 298 K: a) ¿Podría oxidar el ión férrico, pasando a ión ferroso, al ión estaño(II) a ión estaño(IV)? b) ¿el dicromato podría oxidar el fluoruro a flúor, reduciéndose a cromo (III), en medio ácido? 9.5. Calcula el potencial de la siguiente celda a 298,15 K: un electrodo está formado por el par ión férrico/ión

ferroso, en concentraciones 1,00 y 0,10 M, respectivamente. El otro electrodo está formado por el par ión permanganato/ión manganeso(II) en concentraciones 0,010 y 0,00010 M, respectivamente, y pH=3.

9.6. El agua puede actuar como agente reductor del hierro(III) a hierro(II), oxidándose a oxígeno molecular. a) Ajusta la reacción iónica correspondiente, en medio ácido. b) ¿Será espontánea la reacción anterior a 298 K, a pH=6 y a una presión parcial de oxígeno de

0,20 atm, estando el resto de las especies en condiciones estándar? c) Razona si el poder reductor del agua será mayor o menor en medios aerobios o anaerobios. 9.7. Razona qué formas de manganeso pueden, en condiciones estándar a 298 K, a) ser oxidadas por el agua y

b) oxidar al agua. Datos de potenciales estándar de reducción a 298 K: Eo(Mn2+/Mn)=-1,18 V; Eo(Mn3+/Mn2+)=+1,51 V; Eo(MnO4

-,H+/Mn2+)=+1,51 V; Eo(MnO2(s),H+/Mn2+)=+1,23 V; Eo(MnO4

-,OH-/MnO2)=+0,59 V; Eo(O2,H

+/H2O)=+1,23 V; Eo(H2O/H2,OH-)=-0,83 V. 9.8. Escribe la reacción que se producirá espontáneamente entre las dos semipilas siguientes: - nitrato, H+ / dióxido de nitrógeno, a 298 K: Eo=+0,80 V - yodo / ión yoduro, a 298 K: Eo=+0,54 V a) en condiciones estándar a 298 K, b) en condiciones bioquímicas estándar a 298 K (pH=7).



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9.9. El NAD+ y NADH (formas oxidada y reducida del dinucleótido de nicotinamida-adenina) y el FAD y FADH2

(formas oxidada y reducida del dinucleótido de flavina-adenina), son coenzimas que intervienen en reacciones metabólicas redox. A 25

oC, sus respecitivos potenciales de reducción estándar son:

NAD+,H

+/NADH (E

o=-0,114 V) y FAD,H

+/FADH2 (E

o=+0,113 V).

a) Calcula los valores de los potenciales de reducción en condiciones fisiológicas (pH=7). b) ¿Qué compuesto de los anteriores cede los electrones y cuál los acepta durante la respiración? 9.10. En una pila formada por las semicélulas (MnO4

-,H+/Mn2+) y (F2/F-) en condiciones estándar a 298 K, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?

a) El MnO4- se reduce a Mn2+ b) El F2 se oxida a F- c) El F- cede los electrones al Mn2+

d) Mn2+ es oxidado por F2 e) MnO4- es reducido por F-

9.11. Calcula la fuerza electromotriz de las siguientes células voltaicas a 298 K: a) Pt(s)|Fe

2+(1M),Fe

3+(1M)||Ag

+(1M)|Ag(s),

b) Ag(s)|Ag+(0,015M)||Fe

3+(0,045M),Fe

2+(0,055M)|Pt(s)

9.12. Para la célula voltaica Ag(s)|Ag+(0,015M)||Fe3+(0,045M),Fe2+(0,055M)|Pt(s): a) ¿Cuál será el valor de Ecel inicialmente? b) A medida que funcione la célula, ¿Ecel aumentará, disminuirá o permanecerá constante con el

tiempo? c) ¿Cuál será el valor de Ecel cuando [Ag

+] haya aumentado hasta 0,020 M?

d) ¿Cuáles serán las concentraciones de los iones cuando Ecel=0? 9.13. Para la célula voltaica: Sn(s)/Sn2+

(ac)(0,075M)//Pb2+(ac)(0,600M)/Pb (s)

a) ¿cuál será el valor inicial de Ecel? b) Si se permite que la célula opere espontáneamente, ¿Cómo variará Ecel? c) ¿cuál será el valor de Ecel cuando [Pb

2+] haya disminuido hasta 0,500 M?

d) ¿cuáles serán las concentraciones de los iones cuando Ecel=0? E

o(Sn

2+/Sn)=-0,14 V; E

o(Pb

2+/Pb)=-0,14 V.

9.14. Considerando la pila formada por una semicelda H

+/H2 (g) y otra Cu

2+/Cu:

a) Ajuste la reacción que tiene lugar en condiciones estándar a 298K. b) Indique cuál de las semiceldas es el ánodo y cuál el cátodo. c) Calcule el pH en la semicelda de hidrógeno (1 atm), sabiendo que el potencial de la pila a 298 K es

0,723 V cuando la concentración de Cu2+ en su semicelda es 1 M. Eo(Cu2+/Cu)=0,340 V.



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SOLUCIONES. Tema 9: OXIDACIÓN-REDUCCIÓN.

9.1. a) 2H2SO4 + C CO2 + 2SO2 + 2H2O

b) 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

c) 8HNO3 + 3ZnS 3S + 2NO + 3Zn(NO3)2 + 4H2O

d) K2Cr2O7 + 6KBr + 7H2SO4 3Br2 + 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O ; 36 g de Br2

e) 2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O 2MnSO4 + 2H2SO4 + K2SO4

f) 4KMnO4 + 5C2H5OH + 12HCl 4MnCl2 + 5C2H4O2 + 11H2O + 4KCl

g) 4Zn(s) + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

9.2. a) 2NO3- + 8H

+ + 6I

- 2NO + 4H2O + 3I2 Es espontánea (E

ocel

=+0,42 V > 0)

b) H2SO3 + 2H2S 3S + 3H2O Es espontánea (Eocel= +0,21 V > 0)

9.3. a) 2Fe3+

+ 2I- 2Fe

2+ + I2

b) 2Ag + Br2 2Ag+ + 2Br

-

c) 10Cr3+

+ 11H2O + 6MnO4- 5Cr2O7

2- + 22H

+ + 6Mn

2+

d) 3H2O2 + 2NO 2H2O + 2HNO3 9.4. a) Sí (Eo

cel= +0,62 V > 0) b) No (Eo

cel= -1,54 V < 0) 9.5. 0,42 V

9.6. a) 2H2O + 4Fe3+

O2 + 4H+ + 4Fe

2+

b) No (Ecel= -0,093 V < 0) c) El poder reductor del agua es mayor en medios anaerobios 9.7. a) Mn b) MnO4

- y Mn

3+

9.8. a) (Eo

cel= +0,26 V > 0): 2NO3- + 2I

- + 4H

+ 2NO2 + I2 + 2H2O

b) (Ecel= -0,57 V < 0): 2NO2 + I2 + 2H2O 2NO3- + 2I- + 4H+

9.9. a) E(NAD+,H

+/NADH)=-0,321 V; E(FAD

+,H

+/FADH2)=-0,300 V

b) NADH cede e- (se oxida a NAD

+) y FAD los acepta (se reduce a FADH2)

9.10. Es cierto d). 9.11. a) 0,029 V b) 0,074 V 9.12. a) 0,074 V b) Disminuirá hasta alcanzar 0 V c) 0,061 V d) [Ag+]=0,047 M, [Fe2+]=0,087 M, [Fe3+]= =0,013 M 9.13. a) Ecel=0.027 v b) Aumentará [Sn2+] y disminuirá [Pb2+], E disminuirá c) E=0.014v d) [Sn2+]= 0.34 M, [Pb2+]=0.34 M 9.14. a) Cu2++H2 Cu+2H+ b) ánodo: oxidación, H2/H+ ; cátodo: reducción Cu2+/Cu

c) pH=6.5



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Problemas Química (Grado en Biología)