1ra Eval Qg1 2014 2t

ESPOL FCNM DCQA QUIMICA GENERAL 1

PRIMERA EVALUACION II TERMINO 2014 (12/12/14) SOLUCION PROPUESTA POR:

LUIS VACA SALAZAR - AYUDANTE ACADEMICO

TEMA 1: Dibujar las estructuras de Lewis del Ion amonio NH4+ y del AlCl3. Aplique el concepto de carga formal, explique si se cumple la regla del octeto

Especie Qumica

tomo central

Numero de e de valencia/ Numero de e totales presentes en la especie qumica

Pares de e enlazantes y no enlazantes

Carga formal y estructura de Lewis

Regla del octeto

Ion amonio NH4+

N e= 5+4(1)-1= 8

Enlazantes: 4 No enlazantes: 0

C.F. = +1

Si cumple

AlCl3 Al e= 3+3(7)= 24

Enlazantes: 3 No enlazantes: 0

C.F. = 0

ClAl-Cl

|

Cl

No cumple: El tomo central no llega al octeto

Frmula para calcular carga formal: C.F. = electrones de valencia electrones libres (electrones en los enlaces)

Tema 2: Prediga las geometras de los dominios y geometra molecular de la molcula: ICl4 -

Los dominios electrnicos (electrones de los enlaces) tienen geometra molecular

tetradrica (4 enlaces)

La molcula tiene geometra molecular cuadrada, porque los 2 pares de electrones libres desplazan los 4 enlaces en forma de una cruz proyectando un cuadrado como figura tridimensional (ver imagen adjunta)


PRIMERA EVALUACION II TERMINO 2014 (12/12/14)

Tema 3: Para la molcula dada:

a. Indique el nmero de dominios de electrones: b. Indique la geometra de dominios de electrones: c. Indique los ngulos de enlaces en la molcula: d. Prediga y dibuje la geometra de la molcula:

En base a la estructura de cada tomo de carbono, se divide la molcula en tres partes y se analiza por separado la estructura:

La forma de la molcula es una combinacin de las geometras de los dominios de electrones:

Tema 4: Calcular la cantidad de energa (en KJ) necesaria para convertir 187 gramos de hielo de -35C en vapor de agua a 175C, bajo una presin constante de 1 atm.

CALORES ESPECIFICOS AGUA TRES FASES (J/g-K)

VAPOR LIQUIDO SOLIDO

1.99 4.184 2.03 Calor de Vaporizacin Calor de fusin

40.79 KJ/mol 6.01 KJ/mol


PRIMERA EVALUACION II TERMINO 2014 (12/12/14) A continuacin se solicita graficar la curva de calentamiento, e indicar utilizando flechas, la fase slida, liquida, gaseosa, punto de fusin, punto de ebullicin, equilibrio solido-lquido y equilibrio liquido-vapor.

187 21

18 = 10,4

Para calcular el calor total necesario debemos calcularlo en 5 pasos:

De -35C (238 K) a 0C (273 K) (Cambio de temperatura) Q1 En 0C (273 K) (Punto de Fusin) Q2

De 0C (273 K) a 100 C (373 K) (Cambio de temperatura) Q3 En 100 C (373 K) (Punto de ebullicin) Q4

De 100C (373 K) a 175C (448 K) (Cambio de temperatura) Q5

= 1 + 2 + 3 + 4 + 5

1 = 1 = (187 ) (2,03

) (273 238) = 13286.3 13,29

2 = = (10,4 ) (6.01

) = 64.31

3 = 1 = (187 ) (4,184

) (373 273) = 78240.8 78,24

4 = = (10,4 ) (40.79

) = 424.22

5 = 1 = (187 ) (1,99

) (448 373) = 27909.7 27.91

= 607.97

175

100

0

-35

Cada divisin corresponde a 56 KJ

TEM

PER

ATU

RA

(C

)

Q (KJ)

Fase

so

lida Fa

se li

qu

ida

Fase gas

Eq S-L

Eq L-G



Tema 5: Problema sobre calor molar de vaporizacin. Los datos siguientes muestran la variacin de la presin de vapor del agua en funcin de la temperatura:

T(C) 20 (293) 30 (303) 40 (313) 50 (323) 60 (333) 70 (343) 80 (353)

P(mmHg) 17.54 31.82 55.32 92.51 149.38 233.7 355.21

1/T(1/K) x 10-3

3,4 3,3 3,2 3,1 3 2,9 2,8

Ln P 2,9 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 5,9

Determine de forma grfica el calor molar de vaporizacin del agua (Hv). (R=8.314

J/mol-K)

2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 X10-3 (1/T) (1/K)

Para hallar el Hv se usan el primero y el ltimo punto graficados ya que coinciden con la recta. P1= (2,8 x10-3; 5,9) P2= (3,4 x10-3; 2,9)

=

=

2,9 5,9

(3,4 2,8)103 (1)

= 5000

= = (5000 8,31

) = 41550

= 41,55

Tema 6: Conceptos y Problemas sobre calor molar de vaporizacin.

lnP

6

5

4

3

2



El butano lquido C4H10 se almacena en cilindros para utilizarse como combustible. El punto normal de ebullicin del butano es de -0,5C. Datos: R=0.082 L x atm/mol x K; C=12.01 uma; H= 1.008 uma; PV=nRT

(a) Suponga que un tanque de butano se deja al sol y alcanza una temperatura de 46C. Cabe esperar que la presin en el tanque sea mayor o menor que la presin atmosfrica? Qu tanto depende la presin dentro del tanque de la cantidad de butano lquido que contiene? Por la ecuacin de gases ideales cabe esperar que la presin en el tanque sea mayor que la atmosfrica debido al aumento de temperatura. La cantidad de butano liquido depende de que tanto de aumente la presin para que se pueda licuar el gas.

(b) Suponga que se abre la vlvula del tanque y se deja escapar unos cuantos litros de butano a gran velocidad. Qu esperara que suceda con la temperatura del butano lquido que queda en el tanque? Al disminuir el volumen dentro del tanque, la temperatura tambin disminuira.

(c) Cunto calor debe agregarse para vaporizar 155 g de butano si su calor de vaporizacin es de 21,3 KJ/mol? Qu volumen ocupara esta cantidad de butano a 755 torr y 35C?

= = (155 1

58 ) (21,3

) = 56,9

=

=

(155 1 58 )(0,082

)(308 )

0.9934 = 68

Tema 7: Problema sobe Diagrama de fases.

a) Los puntos normales de ebullicin y de congelacin del dixido de azufre son -10C y -72.7 C, respectivamente. El punto triple es -75.5 C y 1.65 x 10 -3 atm, y su punto crtico est a 157C y 78 atm. Con esta informacin dibuje el diagrama de fases del SO2, etiquetando los puntos dados, el nombre de las curvas de los diferentes estados y las reas donde las fases son estables.



b) El SO2 slido, flotara sobre el SO2 lquido? El SO2 solido se hundir en el SO2 lquido porque al encontrarse a bajas temperaturas este se contrae, disminuye su volumen y por consiguiente aumenta su densidad.

c) Trazando una isobara a 0.5 atm, explique si se producir solidificacin o

sublimacin si se reduce la temperatura del SO2 desde -72C hasta -80C Tal como se muestra con la flecha de la figura al descender la temperatura a presin constante el SO2 se solidifica porque pasa del estado lquido al slido.

d) Ud. Posee muestras a 25C de los siguientes gases: Amonio: Tc = 132.5C y Pc = 112.5 atm Metano: Tc = -82.1C y Pc = 45.8 atm Dixido de azufre: Tc = 157.8C y Pc = 77.7 atm Cul o cules de ellos podrn ser licuados por presin y cual o cuales no? Explique su respuesta. Tc: Temperatura critica Pc: Presin critica El metano se puede licuar a presin debido a que se encuentra a una temperatura ms baja que la ambiental, es ms sencillo disminuir la presin para bajar la temperatura que hacer lo contrario.

Tema 8: Problema sobre fuerzas intermoleculares.



Establezca los tipos de fuerzas intermoleculares que se encuentran en cada una de las siguientes sustancias y elija la sustancia de cada par la cual posea el punto de ebullicin ms bajo.

Sustancias Tipos de fuerzas intermoleculares Sustancia con punto de ebullicin ms bajo

a. C5H12 b. C9H20

Fuerzas de dispersin de London C5H12 por tener menor peso molecular

c. HOOH d. HSeSeH

Dispersin, puente de H Dispersin

HSeSeH por ser menos electronegativo

e. NH2NH2 f. NH4NO3

Puente de H, dispersin Dispersin, Ion Dipolo

NH2NH2

g. F2 h. HF

Dispersin Dipolo Dipolo

F2

i. NF3 j. N2

Dispersin Dispersin

N2

Tema 9: Problema de slidos. Determinacin de radio atmico y densidad. El oro cristaliza con una celda unitaria cubica centrada en las caras cuya arista mide 4.078 . El tomo en el centro de la cara est en contacto con los tomos de las esquinas.

(a) Calcule el radio aparente de un tomo de oro en esta estructura. (b) Calcule la densidad del oro metlico

a) Celda centrada en las caras: 4 tomos

= 8 =

8=

(4.078108

1)

8= 1,44108

b) Densidad= Masa/ Volumen de la celda

= 3 = (4,078108)3 = 6,7810233

= 4 1

6,0221023

197

1 = 1,31 1021

=

=

1,31 1021

6,7810233= 19,3

3

Tema 10: Sir William Lawrence Bragg (1890-1972) fue quien formulo la ecuacin fundamental de la distraccin de los rayos X: (n=2dsen). Considerando el plano reticular de un cristal presentado en el grafico a continuacin, deduzca la ecuacin de Bragg.



Plano reticular de un cristal Deduccin de la ecuacin de Bragg

MN= dsen

LN= dsen

ML + LN= 2dsen

n= 2dsen

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