LIQUIDOS

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LIQUIDOS
1. Explique las siguientes observaciones:
a) El cloruro de etilo (C2H5Cl), hierve a 12 ºC. Si se rocía C2H5Cl líquido a presión
sobre una superficie que está a presión atmosférica, la superficie se enfría
considerablemente.
b) La ropa húmeda se seca más rápida en un día caliente y seco, que en un día caliente
pero húmedo.
c) El vapor de agua a 100 ºC produce quemaduras más severas que el agua líquida a
misma temperatura.
2. Un vaso con agua se coloca en un recipiente cerrado. Diga que efecto sobre la presión de
vapor del agua tiene cada uno de los siguientes cambios: a) se reduce la temperatura,
b) el volumen del recipiente se duplica, c) se agrega más agua al vaso. Justifique
sus respuestas.
R: a) disminuye b) ninguno
c) ninguno
3. ¿Qué clase de fuerza atractiva debe vencerse para: a) hervir agua
tetracloruro de carbono, CCl4 c) disociar NaCl en iones d) sublimar CO2
R: a) Puentes de hidrógeno
d) fuerzas de London
b) fuerzas de London
b) fundir
c) enlace iónico
4. ¿Qué compuesto de cada par espera usted que tenga el mayor punto de ebullición?
a) N2 ó O2
b) CH4 ó SiH4
c) NaCl ó CH3Cl
d)C2H5Cl ó C2H5OH. Explique.
R: a) O2
5.
b) SiH4
c) NaCl
d) C2H5OH
Dadas las presiones de vapor de las siguientes sustancias a 25 ºC: disulfuro de
carbono, CS2 (309 mmHg); tetracloruro de carbono (107 mmHg) y acetona,
CH3COCH3 (185 mmHg), cuál es: a) más volátil b) probablemente la que tenga el
punto de ebullición más alto
c) la que posea menor calor de vaporización molar.
Justifique sus respuestas.
R: a) disulfuro de carbono
b) tetracloruro de carbono c) disulfuro de carbono
2
6.
Los isómeros son compuestos químicos que tienen la misma fórmula molecular pero
propiedades diferentes. Explique porque: a) la trimetilamina (CH3)3 N es más volátil
que la n-propilamina, CH3CH2CH2NH2.
b) El eter dietílico, CH3CH2OCH2CH3, hierve a 35 ºC a 1 atm, mientras que el nbutanol CH3CH2CH2CH2OH, hierve a 118 ºC a la misma presión.
7. Una expresión matemática simple que sirve para representar datos de presión de vapor
es: log P = A/T + B, en la cual P es la presión de vapor en torr, T es la temperatura
Kelvin, y A y B son constantes. Si se conoce la presión de vapor de un líquido puro
para dos temperaturas se pueden determinar los valores de A y B con lo cual se
establece la ecuación correspondiente. El tolueno líquido, C7H8, tiene una presión de
vapor de 10 torr a 6,4 ºC y de 110 torr a 51,9 ºC. a) Deduzca la ecuación de presión de
vapor para el tolueno. b) Determine su punto de ebullición normal.
R: a) log P = -2077,4 + 8,44
T
8.
b) 374 K
La tabla siguiente da la presión de vapor del hexafluorbenceno, C6F6, en función de la
temperatura.
P (torr) 32,42
92,47
225,1 334,4
482,9
T (K)
280
300
320
330
340
a) Graficando estos datos de forma apropiada, determine si se obedece o no la
ecuación de Clausius-Clapeyron. Si es así, utilice la gráfica para determinar: b) el
calor molar de vaporización del C6F6 c) el punto de ebullición normal.
R: a) 4502 cal/mol (18.819 J/mol)
9.
b) 356 K (83 ºC)
El alcohol isopropílico, C3H8O, se denomina comúnmente alcohol para fricciones. Su
presión de vapor es 100 torr a 39,5 ºC y 400 torr a 67,8 ºC. Calcule: a) el calor molar
de vaporización b) el punto de ebullición normal.
10. A 25 ºC, el líquido A tiene una presión de vapor de 100 mmHg, mientras que el líquido
B tiene una presión de vapor de 200 mmHg. El calor de vaporización del líquido A es
8,50 kcal/mol y el de B 4,00 kcal/mol. ¿A qué temperatura A y B tendrán la misma
presión de vapor?
NOTA: Ambos líquidos cumplen con la ecuación de Clausius Clapeyron:
log P (mmHg) =
R: 328 K (55 ºC)
-Hv
2,3RT(K)
+ B
3
11. El calor de sublimación del hielo es 12,60 cal/mol; si la presión de vapor del hielo a 0
ºC es 4,58 torr, calcule su presión de vapor a –20 ºC.
R: 4,57 torr
12. El orificio de salida para el vapor de una olla de presión tiene una sección de 2mm 2.
¿Qué masa deberá tener la tapa del orificio para que en dicha olla, el agua hierva a 150
ºC?
Hvap = 9720 cal/mol, punto de ebullición normal = 100 ºC
R: 95,7 g
13. Se tienen los siguientes datos para el alcohol etílico (etanol), C2H5OH
Punto de fusión normal -114 ºC
Punto de ebullición normal 78,5 ºC
Temperatura crítica 243 ºC
Presión crítica 63,0 atm
Suponga que el punto triple es ligeramente inferior en temperatura que el punto de
fusión y que la presión de vapor en el punto triple es aproximadamente 10-5 torr. a)
Dibuje un diagrama de fases para el etanol. b) El etanol a 1 atm y 140 ºC se comprime
a 70 atm, ¿están presentes dos fases en cualquier momento durante este proceso. c)
¿En qué estado físico se encuentra el etanol a 63,0 atm y 220 ºC?
14. a) El café secado por congelación (liofilización), se prepara congelando la infusión de
café y eliminando el hielo con una bomba de vacío. Describa lo cambios de fase
(haciendo uso del diagrama de fases del agua) que ocurren durante este proceso. b)
Un recipiente con agua se conecta a una bomba de vació. Cuando la bomba se
enciende el agua comienza a hervir, minutos después, la misma agua se empieza a
congelar. Eventualmente el hielo desaparece. Explique lo que sucede en cada etapa.
15. Las presiones de vapor del Cl2 sólido son: 2,64 torr a –112 ºC y 0,26 torr a -126,5
ºC; mientras que las presiones de vapor del Cl2 líquido son 11,9 torr a –100 ºC y 58,7
torr a –80 ºC. Calcule: a) Hv b) Hs c) Hf d) el punto triple.
R: a) 5288 cal/mol
169,7 K
b) 7483 cal/mol
c) 2195 cal/mol
d) P = 8,74 torr T =
4
16. Las presiones de vapor (en torr), del hexafluoruro de uranio sólido y líquido, UF6,
están dadas por:
log Ps = 10,65 - 2559,5/T
log Pl = 7,54 - 1511,3/T
Calcule la presión y la temperatura en el punto triple.
R: T = 337,3 K
,
P = 1,51 atm
17. Los puntos de ebullición y congelación del dióxido de azufre (SO2) son –10 y –72,7 ºC
respectivamente a 1 atm. El punto triple es –75,5 ºC y 1,65.10-3 atm; su punto crítico
está a 157 ºC y 78 atm y la presión de vapor del líquido a 25 ºC es 3,8 atm. a) Dibuje
un diagrama de fases del SO2 b) ¿En qué estado físico se encuentra el SO2 a 25 ºC y
presión atmosférica? c) ¿Puede un tanque lleno de SO2 a 25 ºC tener una presión de 5
atm d) ¿Condensará el SO2 enfriado a 150 ºC y 80 atm? Justifique sus respuestas.
R: b) gaseoso
c) si
d) no
18. La presión de vapor del benceno líquido (C6H6) a una temperatura t (ºC) puede ser
calculada por medio de la siguiente ecuación empírica.
Log P(torr) = -1784,8 + 7,962
t + 273
y la del benceno sólido a partir de
log P(torr) = -2309,7 + 9,846
t + 273
a) ¿A qué temperatura están el sólido y el líquido en equilibrio?
b) ¿Cuál de las fases del benceno, sólido o líquido, es la más estable a 10 ºC y presión
atmosférica?
R:
a) 278,6 ºK (5,6 ºC) y 36 torr
b) líquido
19. En el laboratorio se dispone de un recipiente que contiene un volumen determinado de
agua a 25 ºC. Si el calor molar de vaporización del agua es 9720 cal/mol y su presión
de vapor es 23,8 torr a 25 ºC. a) Calcular la densidad del vapor de agua presente en el
recipiente cuando éste se calienta hasta duplicar su temperatura en ºC. Asuma
comportamiento ideal del vapor de agua. b) Si a 50 ºC se agregan 20 mL más de agua
líquida, ¿cuál sería la presión del vapor de agua? Justifique su respuesta.
R: a) 0,40 g/L
b) 443,7 torr