2006 Otoño. Química General II A1, Mayo 08, Lunes

P A U T A Nota = Σ (de puntos) * 0,06 + 1

1.- Dada la siguiente reacción con sus valores termodinámicos indicados: CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) unidades

Sºf 9,5 51,06 22,5 [u.e.]

∆Hºf -151,90 -94,05 -288,45 [Kcal/mol]

a.- Indique si es posible o no convertir oxido de calcio en carbonato de calcio haciendo pasar una corriente de dióxido de carbono sobre este sólido bajo condiciones normales de presión y temperatura.

b.- Calcule (o infiera) el cambio entrópico del sistema, del medio ambiente y del universo; el cambio entálpico; y el cambio de energía libre de Gibbs.

c.- Explique brevemente el significado de cada término obtenido en b. d.- ¿Existirá alguna temperatura a la cual este proceso es o deja de ser, espontáneo?

Datos: ∆G = ∆Gº + RT ln Qp ∆G = ∆H – T*∆S 1 [u.e.] = 1 [cal / mol K] R = 1,987 [cal / mol K]

Resp.: Pregunta de Prueba A1 de Química General e Inorgánica de Otoño 2003

Resultados b y c.- Significados ∆Sºreac = –38,06 [ cal / K ] Aumenta el orden en el sistema (3) ∆Hºreac = – 42,5 [ Kcal ] Proceso exotérmico (3) ∆Gºreac = – 31,16 [ Kcal ] Proceso espontáneo (3)

Pregunta a. Si se puede convertir CaO en CaCO3 mediante corriente de CO2 (5 puntos) Inferidos Como ∆G < 0 Implica que ∆Sºuniverso Es mayor que cero (3) ∆Sº 1/2 Cualquier valor ( + ) más grande que – 38,06 cal/K (3)

Recuerde que (∆Sºuniverso = ∆Sºreac + ∆Sº1/2 ) > 0 T ≈ + 1117 K

Justo ahí esta en equilibrio. A Temp > que ésta, el proceso deja de ser espontáneo (5)

2.- Dado el mecanismo, propuesto por J. A. Christiansen., K. F. Herzfeld y M. Polanri en 1919

k1 Br2 + M ⇐⇒ 2 Br + M equilibrio rápido

k-1

Br + H2 k2→ HBr + H etapa lenta

H + Br k3→ HBr etapa rápida Deduzca a.- la ley de velocidad diferencial (es decir, la relaciones existentes entre las distintas velocidades, de

cada especie involucrada). b.- la ecuación molecular total c.- la ley de velocidad (Aproximación a etapa determinante).

2006 Otoño. Química General II A1, Mayo 08, Lunes

d.- ¿Cuáles son las especies que se encuentran en estado estacionario?. Deduzca el comportamiento de, a lo menos una de ellas.

Resp.: Pregunta de Prueba A1 de Química General e Inorgánica de Otoño 2003 b.- la ecuación molecular total, es la simple suma de las reacciones del mecanismos

Br2 + H2 ⇒ 2 HBr 5 puntos a.- la ley de velocidad diferencial.

De lo anterior se deduce, [ ] [ ] [ ] [ ]dtHBrd

dtHd

dtBrd

dtxdv

2122 +=−=−==→ (5 puntos)

c.- la ley de velocidad (Aproximación a etapa determinante). v dada por etapa lenta = k2 [Br] [H2] y despejando desde K1 = k1/k-1 = [M] [Br]2 / [M] [Br2]

resulta : [ ][ ] 21222 BrHKeqkv = (10 puntos)

d.- ¿Cuáles son las especies que se encuentran en estado estacionario?. En estado estacionario: [M]; [H] y [Br] por definición: d[A#]/dt = 0 (3 puntos, 1 cada uno) Comportamiento de cualquiera de ellos (2 puntos) [ ]

Su concentración se incrementa, permanece un tiempo y desaparece. tiempo

s.e.u.o. (salvo error u omisión) SZC/szc.

3.- EL ingrediente activo de la aspirina es el ácido acetilsalicílico HC9H7O4, un ácido monoprótico con una Ka = 3,3 10-4 a 25ºC. ¿Cuál será el pH de una solución al disolver dos tabletas de aspirina cada una de 325 mg. de ácido acetilsalicílico en 250 mL. de agua? Resp.: Hsal ⇔ H+ + sal- Ka = 3,3 10-4 MM HC9H7O4 = 180 [g/mol] mili moles = 3,6 [ ] = 0,0144 Molar Como c/Ka ≈ 43,7 < 400, se debe usar resolución exacta Así x ≈ 1,99 10-3 luego pH ≈ 2,70

4.- Se ha determinado que la solución 0,2 M de tres sales de sodio: NaX, NaY y NaZ tienen un pH = 7,0; 8,0 y 9,0 respectivamente. Ordene los ácidos: HX, HY y HZ en orden creciente de fuerza. Cuando sea posible, calcule la constante de disociación (Ka) de los ácidos Resp.: NaX: Toda sal se disocia: NaX ⇒ Na+ + X- Como pH = 7 (neutro). X- no hidroliza El HX es un ácido fuerte con Ka = ∞ NaY: Id. sal se disocia: NaY ⇒ Na+ + Y- Como pH = 8 (≠ 7, básico). Y- si hidroliza

Y- + H2O ↔ HY + OH- Kh 0,2 - x x x

Como pH = 8 , pOH = 6 y [OH-] = x = 10-6 Así Kh = [10-6]2 / [0,2 – 10-6] = 5 10-12 y Ka HY ≈ 2 10-3 Similarmente con NaZ, Ka HZ ≈ 2 10-5 Luego, orden decreciente de fuerza ácida : HX >> HY > HZ