A 1 atm de presión, el hielo funde a 273.15 K. ∆Hfus = 6.009 kJ/mol

PROBLEMAS DE EQUILIBRIO
TEMA I: EQUILIBRIO FÍSICO
1.- A 1 atm de presión, el hielo funde a 273.15 K. H fus = 6.009 kJ/mol, la densidad del
hielo es 0.92 g/cm3 , la densidad del agua líquida es de 1 g/cm3.
a) La hoja de un patín de hielo está colocada sobre el borde de una cuchilla en cada lado
del patín. Si la anchura de la cuchilla es 0.00325 cm y la longitud del patín en contacto
con el hielo es 7.62 cm, calcúlese la presión ejercida sobre el hielo por un hombre de 80
kg de masa
b) ¿Cuál es el punto de fusión del hielo con esta presión?
R: a) P = 3.16 x 108 Pa
b) T = 251.5 K
2.- Los puntos de fusión normal y de ebullición normal del argón son 83.9 y 87.3 K, su
punto triple se encuentra a 83.8 K y 0.7 atm y los valores de su temperatura y presión
críticas son 151 K y 48 atm. Establecer si el argón es un sólido, un líquido o un gas en
cada una de las siguientes condiciones: a) 0.8 atm y 95 K; b) 0.7 atm y 70 K; c) 0.75
atm y 75 K; d) 0.75 atm y 83 K; e) 1.2 atm y 83.5 K.
1780
3.- La presión de vapor del benceno está dada por la ecuación: log P  7.960 
T
donde P está en Torr y T en K. Calcular el calor latente de evaporación del benceno.
(Dar valores a T arbitrariamente para obtener P. Sacar la m de la línea recta).
R. Hvap = 34 kJ/mol = 8.13 kcal/mol.
4.- La transición
Sn (s, gris) ↔ Sn (s, blanco)
Está en equilibrio a 18°C y 1 atm de presión. Si S = 8.8 J/K mol, para la transición a
18°C y si las densidades son 5.75 g/cm3 para el estaño gris y 7.28 g/cm3 para el estaño
blanco, calcular la temperatura de la transición con una presión de 100 atm.
R. T2 = 286.246 K
5.- De acuerdo con un manual, el punto de ebullición normal para el etilenglicol es
197°C, y su entalpía de vaporización es de 191 cal/g. Estimar la temperatura a la cual la
sustancia destilaría a presión reducida, en un sistema mantenido a 30 torr.
(M = 62.1 g/mol)
R: 101.6°C
6.- El punto de ebullición normal del etanol es 78.3°C y a esta temperatura, el Hvap =
38.9 kJ/mol. ¿Hasta qué valor es necesario reducir la presión si queremos que el etanol
hierva a 25°C, en una destilación a presión reducida?
R: P1  70 torr.
7.- Calcular la temperatura de fusión del agua en la Ciudad de México a P = 100 atm.
Hf = 6.00237 kJ/mol
R: T = 272.436 K
8.- El punto de ebullición normal del bromo es 58.8°C y su presión de vapor a 25°C es
0.2870 bar. Estime el promedio de Hvap del bromo en este intervalo de temperatura.
R: 30.7 kJ/mol.
9.- El punto de ebullición normal del éter dietílico (éter), es 34.5°C y su Hvap(pen) =
6.38 kcal/mol. Calcule la presión de vapor del éter a 25°C.
R: P2 = 545 torr.
10.- Utilice la ecuación de Clapeyron para calcular la presión a la que se congela el
agua, a: a) -1.00°C, b) -10.00°C, c) los valores experimentales de estas presiones son
131 atm y 1090 atm. d) explique por qué el valor que ha calculado en el apartado (b)
tiene un error tan grande.
Para un gramo H = 79.7 cal/mol y V = (1.000)-1 cm3 – (0.917)-1 cm3.
R. a) P2 = 134.378 atm; b) P2 = 1357.3224 atm.
11.- El calor de fusión del mercurio en su punto de fusión normal, -38.9°C, vale 2.82
cal/g. Las densidades del Hg(s) y del Hg(l) a -38.9°C y 1 atm son 14.193 y 13.690
g/cm3, respectivamente. Calcule el punto de fusión del Hg a: a) 100 atm y b) 500 atm.
R: a) T2 = -38.4°C y b) T 2 = -36.3°C.
12.- La presión de vapor del agua a 25°C es 23.76 torr. Calcule el valor medio de Hm
para la vaporización del agua en el intervalo de temperaturas comprendido entre 25 y
100°C.
R: Hm = 10.2 kcal/mol.
13.- H vale 539.4 cal/g en la vaporización del agua a la temperatura de ebullición
normal. (a) Muchas bacterias pueden sobrevivir a 100°C formando esporas. La mayoría
de las esporas bacterianas mueren a 120°C. Por eso, los autoclaves que se utilizan para
esterilizar los instrumentos médicos y de laboratorio están presurizados para elevar el
punto de ebullición del agua hasta 120°C. ¿A qué presión hierve el agua a 120°C? (b)
¿Cuál es el punto de ebullición del agua en la cima del Monte Pike (4301 m), donde la
presión atmosférica es de unos 446 torr?
R: (a) P2 = 1480 torr y (b) T = 85.4°C
14.- Algunos valores de la presión de vapor del Hg líquido son:
T (°C)
80.0
100.0
120.0
140.0
P/torr
0.08880
0.2729
0.7457
1.845
(a) Calcule el valor promedio de Hm de vaporización en este intervalo de
temperatura, a partir de la representación de ln P frente a 1/T.
(b) Calcule la presión de vapor a 160°C
(c) Estime el punto de ebullición normal del Hg.
R:
(a) Hm = 61.3 kJ/mol
(b) P = 4.206 torr
(c) T = 350°C