PROBLEMAS DEL SEGUNDO EXAMEN FINAL DE QUÍMICA, SEMESTRE 2006-1 CON RESOLUCIÓN

1. Determine el color de las nubes de hidrógeno de la Vía Láctea, si los electrones de cada átomo efectúan una transición electrónica que corresponde a la primera línea espectral de la serie de Balmer. Justifique su respuesta. hidrógeno, Z = 1 1ª línea de Balmer: nf = 2, ni = 3

]11

[=1

22 1

2

nnRZ

λ fH -

( ) ( ) ]31

21

[]1

[10×97373153.10=1

226 -mλ

λ = 6.5611 x 10-7 [m]

λ = 6.5611 x 10-7 [m] )101

Å110- mx

( = 6561.1228 [Å]

2. Llene la tabla para dar respuesta a las preguntas siguientes:

a) Son moléculas diamagnéticas b) Son moléculas paramagnéticas. c) Son moléculas con el mismo orden de enlace. d) Es la molécula más estable. e) Es la molécula menos estable.

Considere que las moléculas están constituidas por C y N exclusivamente.

Molécula Número de

electrones por molécula

Configuración electrónica de la molécula

Orden de enlace

11 12 13 14 15

λ = 656.1123 [nm] que corresponde al color rojo.

Molécula No. e- Configuración electrónica CN2+ 11 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 122222 2Pz2Py2s*σσ2s1s*σ1s ππσ ) , OE = 1.5 CN+ 12 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2=,2Pz2Py2s*σσ2s1s*σ1s 222222 OEππσ CN 13 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5.2=,2Px2Pz2Py2s*σσ2s1s*σ1s 1222222 OEπππσ CN- 14 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3=,2Px2Pz2Py2s*σσ2s1s*σ1s 2222222 OEπππσ CN2- 15 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5.2=,2Py*2Pz2Pyσ2Px2s*σσ2s1s*σ1s 12222222 OEπππσ 3. Se po0.76[atmdel 85[%

26 +

26 Cálculo d

=2 RT

PVηCl

5.1=

3ηCrI

Cálculo d

5.1=2

ηCl

11=3

ηCrI

Como se(Cl2) es e Cálculo d

1=-24

ηCrO

a) Son diamagnéticas: CN+, CN- b) Son paramagnéticas: CN2+, CN, CN2- c) Con el mismo orden de enlace: CN y CN2- d) La más estable: CN- e) La menos estable: CN2+

nen a reaccionar en medio ácido, 386[dm3] de Cl2 gaseoso medido a 25[°C] y ] con 1.5[mol] de CrI3. Considere que el rendimiento porcentual de la reacción es ] y calcule el rendimiento experimental (en moles) del ion CrO4

2-.

CrI3 + Cl2 → CrO42- + IO3

- + Cl-

H2O + 2CrI3 2CrO42- + 6IO3

- + 52H+ + 42e- 42e- + 21Cl2 42Cl- H2O + 21Cl2 + 2CrI3 2CrO4

2- + 6IO3- + 42Cl- + 52H+

e lo que se pone a reaccionar:

( )( ) 2

2 9992.111=15.298082.0

38676.0= Cldemol

KClLatm

KmolLatm

3CrIdemol

e lo que se necesita:

23

23 75.15=)2

21( CldemolCrImol

ClmolCrImol

32

32 1428.1=)21

2(9992. CrIdemolClmol

CrImolClmol

tiene (11.9992 mol) menos de lo que se necesita (15.75 mol), el cloro gaseoso l reactivo limitante.

el rendimiento teórico: -2

42

-24

2 1428.1=)212

(9992.1 CrOmolClmolCrOmol

Clmol

[%] rendimiento = 100...exp.

xteórrenderrend

rend. experimental = 100.).(dim[%] teórrendientorende

rend. experimental = -24

-24 9714.0=100

)1428.1(%85CrOmol

CrOmol

4. Con base en las reacciones que se presentan a continuación:

4CO2(g) → 4C(grafito) + 4O2(g) ∆H°r = 1576[kJ] 3SrCO3(s) → 3SrO(s) + 3CO2(g) ∆H°r = 702[kJ] 2SrO(s) → 2Sr(s) + O2(g) ∆H°r = 1184[kJ]

Determine el volumen (en litros) de oxígeno gaseoso requerido para liberar 14 640[kJ] a 1[atm] y 25[°C] de acuerdo a la reacción siguiente:

Sr(s) + C(grafito) + 3/2O2(g) → SrCO3(s)

Aplicando la Ley de Hess, la suma de las reacciones y entalpias queda de la forma siguiente:

)(2)(2)( + gggraf COOC a [ ]kJH 394-=∆+ SrO )(3)(2)( + sgs SrCOCO a + [ ]kJH 234-=∆

)()(221

)( + sgs SrOOSr a [ ]kJH -592=∆

)(3)(223

)()( ++ sggrafs SrCOOCSr a [ ]kJH 1220-=∆

Q = -14 640 kJ( 1220kJ-1 2Omol .5

)= 18 mol O2

∀ O = 2 2

2][0694.440=

1

)15.298)(082.0(18= OL

atm

kkmolLatm

Omol

PRTη

5. El valor de Kc para el sistema siguiente, es 215.9827 a 527[°C

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) Si inicialmente están presentes 10[g] de COCl2(g) puro en un remasa de COCl2(g) presente en el equilibrio.

rend. experimental = -249714.0 CrOmol

2][0694.440 OL

∀ = O

]:

cipiente de 2[L]. Calcule la

2

M = 22 0505.0=

21011.0

COCldeML

COClmol

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) Kc = 215.9827 a 527[ºC] Inicio 0 0 0.0505 M Cambio +X +X -X Equilibrio X X (0.0505 - X)

Kc = 9827.215=X-0505.0

=][][

][2

2

2

XClCOCOCl

215.9827 X2 + X – 0.0505 = 0, resolviendo la ecuación de 2º grado, se tiene que las raíces son X1 = - 0.01778M y X2 = 0.01315M, X2 es la molaridad correcta. Cálculo de la cantidad de COCl2 en el equilibrio:

)COCl1

COCl91655.98)(

1COCl03735.0

(2=2

22COCl2 mol

gL

molLm

m 2COCl COCl][3891.7=2

deg

6. Tres celdas electrolíticas están conectadas en serie, de modo que fluye la misma cantidad de corriente a través de cada una. Si en la primera celda se depositan 3.68[g] de plata metálica con una disolución que contiene iones de Ag+. Determine:

a) Los gramos de cromo metálico que se depositarán en la segunda celda, que contiene una disolución con iones de Cr3+.

b) Los gramos de cinc metálico que se depositarán en la tercera celda, que contiene una disolución con iones de Zn2+.

Tres celdas electrolíticas conectadas en serie. Fluye la misma cantidad de corriente eléctrica. Ag+ + 1e- Agº Cr3+ + 3e- Crº Zn2+ + 2e- Znº Para conocer la cantidad de electricidad que circuló en el sistema se tiene lo siguiente:

3.68 g Agº = ][1109.3292=

)187.107

)(11

)(C965001

)(11

)(·( -

-

CXAgmol

AggemolAgmolemol

AsC

sXA

2COCl COCl][3891.7=2

degm

a) º

-

º-

][5909.0=

)1966.51

)(31

)(C965001

(1109.3292=

º

º

CrgmCrmol

Crgemol

CrmolemolCm

Cr

Cr

b) º

-

º-

][1151.1=

)137.65

)(21

)(C965001

(1109.3292=

º

º

ZngmZnmolZng

emolZnmolemol

Cm

Zn

Zn

º][5909.0=º CrgmCr º][1151.1=º ZngmZn