PROBLEMAS DEL SEGUNDO EXAMEN FINAL DE QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE MATERIALES, 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 podisoluciódel 70[%

Balancea S: a = c +K: b = 2cO: b = 4dH: b = 2e

Si b = 1,

84

=81

+83

Multiplica

Cálculo d

ηS 40.1=

ηKOH .0=

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 1.4088 x 1023[átomos] de azufre (S) con 200[mL] de una n 4[M] de hidróxido de potasio (KOH). Considere que el rendimiento porcentual es ] y calcule el rendimiento experimental (en moles) del sulfuro de potasio (K2S).

S + KOH → K2S + K2SO4 + H2O

ndo la reacción por el método algebraico:

d + 2d + e

entonces e = 21

y d = 81

=4

)21

(-)22

(=4

e-b; c = 8

3=2

)41

(-)44

(=2

2d-b; a = c + d =

ndo cada coeficiente estequiométrico por 8:

4S + 8KOH → 3K2S + K2SO4 + 4H2O

e lo que se pone a reaccionar:

SdemolSátomosxSmol

Sdeátomosx 2339.0=)10022.61

(1088 2323

KOHdemoldisolucLKOHmol

disolucL 8.0=).14

(.2

Cálculo de lo que se necesita:

SdemolKOHmolSmol

KOHmolηS 4.0=)84

(8.0=

KOHdemolSmolKOHmol

SmolηKOH 4678.0=)48

(2339.0=

Cálculo del rendimiento teórico:

SKmolSmolSKmol

Smolη SK 22 1754.0=)4

3(2339.0=

2

El cálculo anterior se hizo, con el reactivo limitante, es decir, con azufre, ya que de éste se tiene (0.2339 mol) menos de lo que se necesita (0.4 mol).

[%] rendimiento = 100...exp.

xteórrenderrend

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

rend. experimental = SKmolSKmol

22 12278.0=100

)1754.0(%70

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

rend. experimental = SKmol 212278.0

∀ O = 2 2

2][0694.440=

1

)15.298)(082.0(18= OL

atm

kkmolLatm

Omol

PRTη

5. A cierta temperatura se presenta el equilibrio siguiente:

A(g) + B(g) ↔ 2C(g) Kc= 100

Si las concentraciones en el equilibrio de A y B son 0.87[M] determine:

a) La concentración molar en el equilibrio de C(g). b) El valor de Kp. Indique hacia dónde se desplaza el equilibrio si: c) Se aumenta la cantidad de B(g). d) Se comprime el sistema. e) Se aumenta la temperatura, considere que la reacción es Para cada inciso justifique su respuesta.

a) Kc = ][][=X;][][X

=][][][ 2

22

BAKBABAC

c

X2 = 100(0.87M)(0.47M) = 40.89M2, X = 6.3945(M) 6. Tres celdas electrolíticas están conectadas en serie, de cantidad de corriente a través de cada una. Si en la primera ceplata metálica con una disolución que contiene iones de Ag+. Det

a) Los gramos de cromo metálico que se depositarán en la suna disolución con iones de Cr3+.

b) Los gramos de cinc metálico que se depositarán en la tuna disolución con iones de Zn2+.

Tres celdas electrolíticas conectadas en serie. Fluye la misma cantidad de corriente eléctrica.

2][0694.440 OL

∀ = O

y 0.47[M] respectivamente,

exotérmica.

2

a) X = 6.3945(M) b) Kp = Kc porque ∆n = 0 c) El equilibrio se desplaza hacia productos para alcanzar de nuevo elequilibrio ante el aumento de B. d) Si se comprime el sistema, éste no se altera, ya que el número de molesde gases en reactivos y productos es el mismo. e) Un aumento de temperatura desplaza el equilibrio hacia reactivos debidoa que la reacción es exotérmica y no se ve favorecida.

modo que fluye la misma lda se depositan 3.68[g] de ermine:

egunda celda, que contiene

ercera celda, que contiene

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

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 Crgm

Crº][1151.1=º ZngmZn