PROBLEMAS INDIVIDUALES DE QUÍMICA GENERAL PRESIÓN

PROBLEMAS INDIVIDUALES DE QUÍMICA GENERAL
PRESIÓN DE VAPOR
PROBLEMA PV1
Para vaporizar 2 gramos de alcohol C2H6O son necesarios 1714 joules. Calcule la presión de vapor de
esta sustancia a 72 oC sabiendo que su punto de ebullición normal es de 80,3 oC.
PROBLEMA PV2
i. Calcular la presión de vapor del benceno, si en un experimento similar al realizado en el TP, se
obtienen los siguientes datos: altura de agua, 7,0 cm; Patm, 765,0 torr; altura de la columna de
mercurio, 49,80 mm. ii. Si el punto de ebullición normal del benceno es 80 oC y su entalpía de
vaporización es ΔHv = 30,7 kJ/mol, calcular la temperatura a la cual se realizó el experimento del inciso
anterior.
PROBLEMA PV3
Dos recipientes rígidos, A y B de 4 litros de capacidad se mantienen a 25 oC y contienen solamente
agua. A contiene 1 litro de agua liquida y tres litros de vapor de agua. B contiene tres litros de agua
liquida y 1 litro de vapor de agua. Indique si la presión dentro del recipiente A es igual, mayor o menor
que la presión dentro de B. Justifique su respuesta.
PROBLEMA PV4
La presión de vapor del benceno, C6H6 es 40,1 mmHg a 7,6 oC. ¿Cuál es su presión de vapor a 60,6 oC.
El calor molar de vaporización del benceno es 31,0 kJ/mol.
PROBLEMA PV5
A partir de los siguientes datos, determine gráficamente el calor molar de vaporización del mercurio:
T (oC)
200
250
300
320
340
P (mmHg)
17.3
74.4
246.8
376.3
557.9
PURIFICACIÓN DE SULFATO DE COBRE
PROBLEMA SC1
Indique si la masa de microcristales aumenta, disminuye o queda igual con respecto a la esperada si: a)
se parte de una solución no saturada a 100 oC, b) se parte de una solución saturada a 70 oC, c) se parte
de un volumen menor de solución saturada. Justifique su respuesta.
PROBLEMA SC2
Indique qué ocurriría con el rendimiento de cristalización si: a) la solución original no estaba saturada, b)
se enfría hasta una temperatura más baja, c) se evapora parte del solvente antes de enfriar.
PROBLEMA SC3
Se disuelven 50,0 g de CuSO4.5H2O en agua hasta obtener 70,0 ml de solución saturada a 100 oC. Esta
solución se enfría a 10 oC obteniéndose 35,0 g de microcristales. a) Calcular la solubilidad a 100 oC
(suponga que no hubo cambios de volumen. b) Calcular el rendimiento operativo y el de cristalización.
PROBLEMA SC4
En una experiencia similar a la que realizó en el laboratorio, al enfriar 500 ml de solución saturada de
sulfato de cobre a 100 oC hasta 0 oC, se obtienen 285 g de cristales y 500 ml de solución saturada a 0
o
C. Si el rendimiento operativo es del 95 % y la solubilidad del sulfato de cobre a 100 oC es de 700 g/l.
a) ¿Cuál es la solubilidad en g/l a 0 oC?. b) Calcular el rendimiento de cristalización.
PROBLEMA SC5
Se disolvieron 50 g de CuSO4.5H2O (impuro) en 80 ml de solución a 100 oC. Al enfriar a 20 oC se
obtuvieron 33 g de microcristales. Sabiendo que el rendimiento operativo fue del 90 %, y que durante la
filtración en caliente se perdió por evaporación el 20% del volumen, calcular la solubilidad a 20 oC.
PROBLEMA SC6.
Las solubilidades de cierta sal son de 200 y 50 g cada 100,0 ml de solución a 100 y 0 °C,
respectivamente. Calcular: a) ¿Qué masa de microcristales se obtendrá cuando se enfríen hasta 0 °C,
250,0 ml de solución saturada (a 100 °C) de la sal?. Suponga que el rendimiento operativo es 100 %. b).
Ubique en un gráfico de Solubilidad versus Temperatura el proceso descripto en el punto (a). c) Calcule
el rendimiento de cristalización.
PROBLEMA SC7
En un proceso de purificación de CuSO4 a través de una recristalización, se realiza el enfriamiento de
300 ml de solución saturada de CuSO4 a 100 oC hasta 0 oC. Las soluciones saturadas de CuSO4.5H2O
a 100 oC y a 0 oC son respectivamente 2030 g/l y 316 g/l. a) ¿Cuál es el rendimiento de cristalización
esperado para la operación? (suponga que no hay pérdidas de microcristales). b) Si en la operación
anterior se obtuvieron solo 250 ml de solución saturada a 0 oC, ¿cuál es el rendimiento operativo?
(suponga que no hay pérdidas de microcristales).
PROBLEMA SC8
a) Se disuelven 50,0 g de CuSO4.5H2O en agua hasta obtener 70,0 ml de solución saturada a 100 oC.
Esta solución se enfría a 10 oC obteniéndose 35,0 g de microcristales. i) Calcular la solubilidad del
CuSO4.5H2O a 100 oC; ii) calcular el rendimiento operativo y el de cristalización (suponga que no hubo
cambios de volumen); iii) represente en un gráfico de Solubilidad vs. Temperatura, el proceso descripto
en (a).
P.A.R.: Cu: 63,5; S: 32,1; O: 16,0; H: 1,0. Solubilidad CuSO4.5H2O a 10 ºC: 8 g/l.
b) Establezca (justificando detalladamente) si la cantidad de microcristales (obtenida en las condiciones
descriptas en el problema anterior) aumentará, disminuirá o permanecerá igual si: i) se enfría a 0 oC; ii)
se parte de 100,0 ml de una solución saturada a 100 oC; iii) se pierde una porción de las aguas madres
después de enfriar a 0 oC.
c) Explique cómo elimina las impurezas del sulfato de cobre comercial en el trabajo práctico realizado
en el laboratorio.
CRIOSCOPÍA
PROBLEMA C1
a) ¿A qué temperatura congelará una solución que se preparó disolviendo 2,50 g de CuSO4 en 250,0
ml de agua?. Kc = 1,86 oC/m. Densidad del agua: 1,0 g/ml.
b) Dibuje las curvas de enfriamiento (temperatura vs. tiempo) para el agua pura, una solución acuosa de
urea y una solución acuosa que contiene un soluto no volátil de i= 3. Considere que la solución de urea
y la del soluto no volátil tienen la misma molalidad. Justifique.
c) ¿Por qué utiliza una solución saturada de NaCl en la camisa del equipo del TP de Crioscopía?.
Justifique.
PROBLEMA C2
Una solución acuosa de urea (PMR = 60) tiene una concentración igual a 1,5 % p/v y una densidad de
1,04 g/ml. a) Calcule su punto de ebullición y su punto de fusión (Ke = 0,52 oC/molal y Kc = 1,86
o
C/molal). b) ¿Cuál será la presión de vapor de la solución a 25 oC si la presión de vapor del agua pura
a esa temperatura es de 23,8 torr?.
PROBLEMA C3
Dibuje las curvas de enfriamiento (temperatura vs tiempo) que espera obtener para las siguientes
soluciones acuosas y para el solvente (realice todas las curvas en el mismo gráfico. i) solución de urea
0,2m; ii) solución de NaCl 0,7 m; iii) solución de urea 0,1 m; iv) solución de HA (electrolito débil) 0,2 m.
PROBLEMA C4
Una solución acuosa 0,086 molal de un compuesto A2C, que se disocia parcialmente en A y C, congela
a -0,336 oC. Calcule el grado de disociación del compuesto a esa concentración y temperatura. (Kc =
1,86 oC/molal).
PROBLEMA C5
Indique si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas y justifique: i) la temperatura de la
mezcla frigorífica no debe ser mayor que - 5 oC ni menor a - 7 oC. ii) La camisa contiene una solución
saturada de NaCl para asegurar la transmisión rápida del calor. iii) La medida del ΔT crioscópico se
puede realizar aunque no se sobreenfríe el sistema.
PROBLEMA C6
Los puntos de fusión del agua pura, de una solución de urea y de una solución de un electrolito débil AX
(ambas de la misma concentración) son: 273,16 K, 272,6 K y 272,2 K, respectivamente. Calcular el
grado de disociación del electrolito (Kc = 1,86 oC/molal).
PROBLEMA C7
Se observa que una disolución de 2,50 g de un compuesto cuya fórmula mínima es C6H5P en 25 g de
benceno se congela a 4,3 oC. Calcule la masa molar y la formula molecular del compuesto (Kc = 5.12
o
C/molal). Tc del benceno = 5.5 oC
PROBLEMA C8
Una muestra de 7,85 g de un compuesto con fórmula mínima C5H4 se disuelve en 301 g de benceno. el
punto de congelación de la disolución es 1,05 oC menor que el del benceno puro. ¿Cuál es la masa
molar y la formula molecular del compuesto?. (Kc = 5,12 oC/molal).
PROBLEMA C9
El descenso relativo de la presión de vapor de una solución acuosa de sacarosa fue del 10%, ¿Cuál era
la composición del sistema?.
PROBLEMA C10
Cuando se disuelve 1,00 g de urea CO(NH2)2 en 200 g de disolvente A, la temperatura de ebullición de
A asciende 0,250 oC. Cuando se disuelven 1,50 g de Y (no electrolito) en 125 g del mismo disolvente A
el punto de ebullición de A aumenta 0,200 oC. Calcular el peso molecular de Y.
EQUILIBRIO QUÍMICO
PROBLEMA EQ1
a) Justifique hacia qué lado se desplazará el equilibrio de la reacción A(s) + B(g) ⇔ 2 C(g) y si habrá
variación de la constante de equilibrio si: (i) se extrae A(s), (ii) se aumenta la presión a volumen
constante y (iii) se agrega D(s) que reacciona con C(g) para dar E(g). iv) Calcule la Kc sabiendo que en el
equilibrio PB = 2 atm, Pc = 3 PB y la temperatura es de 25,0 oC.
b). ¿Qué datos obtiene de los frascos que prepara en el TP de Equilibrio Químico?. ¿Cómo lo hace?.
PROBLEMA EQ2
Las proteinas del suero humano se combinan con el ión Ca2+ de acuerdo a la siguiente reacción
esquemática: Ca2+ + proteina ↔ [Ca.proteina]2+. En una muestra de suero que contiene calcio se
encuentran las siguientes concentraciones de equilibrio: proteína total = 7,10x10-3 M; calcio total =
2,27x10-3 M; ión calcio libre (no combinado con proteína) = 1,15x10-3 M. Calcule la constante de
equilibrio de la reacción.
PROBLEMA EQ3
a) En qué sentido se desplazará el equilibrio O2(gas) ↔ 2 O(gas) ΔH = -117,1 kcal/mol a 3000 K, frente a un
aumento de la presión de O2, de O, de la presión total y de la temperatura. b) Calcular las presiones
parciales de reactivo y producto en el equilibrio anterior a 3000 K y 1 atm de presión total, si Kp =
0,0219 atm.
PROBLEMA EQ4
Dada la siguiente reacción: 2 NO2(g) ↔ N2O4(g) (Kc = 175,5 a 400 K; ΔH = -13,9 kcal/mol). i) Calcular las
concentraciones finales de equilibrio luego de mezclar 1 mol de NO2 y 0,25 moles de N2O4 en un
recipiente de volumen igual a 5,0 l. ii) Si la temperatura cambia a 273 K, ¿aumenta o disminuye el valor
de Kc?. Justificar.
PROBLEMA EQ6
En un recipiente cerrado, a temperatura constante, provisto de un manómetro, se ha establecido el
equilibrio heterogéneo entre el CaCO3(s), CO2(g) y CaO(s). Indicar qué transformaciones ocurrirán en los
siguientes casos: i) se incrementa la presión de CO2(g); ii) se extrae totalmente la fase de CaCO3(s); iii) se
agrega CaO(s).
pH e INDICADORES
PROBLEMA PH1
En la titulación de 10,00 ml de una solución de HF (Ka = 3,53x10-4) se gastan 15,00 ml de una solución
de KOH 0,3000 N. a) Calcular la concentración Molar y el pH iniciales de la solución de ácido. b)
Calcular el pH en el punto de equivalencia. c) ¿Qué volumen de KOH es necesario agregar al HF (10,00
ml) para obtener una solución amortiguadora de pH = 4,5 ?. d) Establezca, justificando adecuadamente,
si se cometería un error por exceso, defecto o ninguno en el volumen de KOH gastado en la titulación
del ácido, si utiliza los siguientes indicadores para determinar el punto final: amarillo Clayton (rango de
viraje: 12,2 - 13,2); anaranjado de etilo (3,4 - 4,8); rojo neutro (6,8 - 8,0).
PROBLEMA PH2
Se titulan 10,00 ml de un ácido monoprótico débil con solución de KOH 0,2532 M gastándose 11,22 ml.
i) Calcular la concentración de la solución del ácido. ii) Si el pH del punto de equivalencia es 8,45
calcular la constante de disociación del ácido. iii) Calcular el pH de la solución resultante cuando se ha
titulado el 40 % del ácido. iv) Indique, justificando su respuesta, qué error (por exceso, defecto o
ninguno) se cometerá en el cálculo de la concentración del ácido si la titulación se realiza con cada uno
de los siguientes indicadores:
rojo de cresol
7,2-8,8 (amarillo-rojo)
amarillo de alizarina 10,1-12,0 (amarillo-rojo)
anaranjado de metilo
3,2-4,4 (rojo-amarillo)
fenolftaleina
8,3-10,0 (incoloro-rosa)
PROBLEMA PH3
Se tiene una solución acuosa de HCl y otra de HClO (Ka = 3x10-8) cuyas concentraciones se pretende
conocer. Cuando se titulan 10,00 ml de la primera solución se gastan 12,00 ml de una solución de KOH
0,0850 M mientras que al titular 10,00 ml de la segunda solución se gastan 9,55 ml de la misma
solución de KOH. (a) Calcular la concentraciones molares de cada solución. (b) Calcular el pH de las
soluciones originales de cada ácido. (c) ¿Cuál o cuales de los siguientes indicadores hubiera podido
utilizarse en cada titulación sin cometer errores apreciables?. Justifique. Kw = 10-14
Verde de metilo (0,5-1,8)
Azul de timol (8,0-9,6)
Rojo congo (3,0-5,0)
Naranja de trinitrotolueno (11,5-13,0)
Púrpura de metacresol (7,4-9,0)
PROBLEMA PH4
Para titular 10,00 ml de una solución de HClO se emplean 12,35 ml de NaOH 0,0973 M. a) Calcular la
concentración de la solución (Ka = 2,95x10-5). b) Calcular el pH: i) de la solución de ácido antes de la
titulación; ii) cuando se agrega la mitad del volumen de solución de NaOH necesario para la reacción
total; iii) en el punto de equivalencia; iv) cuando se agregan 0,50 ml más de NaOH después del punto de
equivalencia. c) Grafique la curva de titulación.
PROBLEMA PH5
Para titular 10,00 ml de una solución de ácido acético (Ka = 1,8x10-5) se gastan 8,75 ml de una solución
de NaOH 0,01245 M. Calcular: a) la concentración molar de la solución de ácido acético; b) el pH en el
punto de equivalencia. c) En otra titulación de la misma fracción de solución de ácido acético, se gastan
5,00 ml de solución de NaOH para llegar al punto final. Indicar aproximadamente el rango de viraje del
indicador utilizado en este caso.
PROBLEMA PH6
Se titulan 10,00 ml de una solución de HNO2 (Ka = 4,60x10-4) gastándose 20,00 ml de solución de
NaOH. Se encuentra que el pH en el punto de equivalencia es 8,25. a) Escriba las ecuaciones que
justifican el pH alcalino del punto de equivalencia. b) Calcular las concentraciones molares y en % p/v
de las soluciones del ácido y del hidróxido. c) Calcule el pH de una mezcla de 350 ml de solución de
H2SO4 0,0212 % p/v con 150 ml de una solución de NaOH 0,0308 M.
PROBLEMA PH7
a) ¿Cuál será el pH de una solución reguladora preparada a partir de 2,050 g de acetato de sodio
(NaCH3COO) al que se le agregan 57,15 ml de HCl 0,105 N y son llevados a 100 ml con H2O?. Ka =
1,76x10-5. b) ¿En cuánto cambiará el pH de la solución si se le agregan 5,00 ml de KOH 0,0958 N?.
PROBLEMA PH8
Se titulan 10,00 ml de una solución de HNO3 y 10,00 ml de una solución de HNO2 (Ka = 4,5x10-4)
utilizando una solución de NaOH 0,523 % p/v. Para cada ácido se realizaron 3 titulaciones utilizando en
cada caso uno de los siguientes indicadores: amarillo de alizarina (10,6-12,4), azul de timol (8,0-9,6) y
rojo de metilo (4,8-6,0). En las titulaciones de HNO3 se gastaron 7,45 ml, 8,65 ml y 7,50 ml de la
solución de NaOH. Mientras que en las titulaciones de HNO2 se gastaron 6,85 ml, 2,50 ml y 9,05 ml.
a) Indique y justifique qué indicador se usó en cada una de las titulaciones. b) Calcule las molaridades
iniciales de las soluciones de los ácidos titulados. c) Calcule los pH iniciales de las soluciones de los
ácidos utilizados.
HIDRÓLISIS y Kps
PROBLEMA H1
Interpretar con ecuaciones: i) una solución de sulfato ácido de sodio en agua tiene pH ácido. ii) Una
solución de carbonato ácido de sodio en agua tiene pH alcalino. iii) Al calentar una solución de sulfato
de amonio se desprende un gas que, recogido en agua da una solución alcalina. iv) Al disolver cloruro
de antimonio en agua aparece una turbidez blanquecina.
PROBLEMA H2
a) Ordene a las soluciones siguientes, todas de igual concentración, según pH creciente: NaHSO4,
HNO2, NH4NO2, KOH, NH3, NaAc, NH4Cl, KNO2. K2 (H2SO4) > K (HNO2) > K (NH3) = K (HAc)
b) ¿En qué medio prepararía una solución de FeCl3. c) ¿Cómo se ve afectada la hidrólisis del SnCl2 en
solución?. c) Indique qué medio (ácido, básico o neutro) presentarán las soluciones de NaHSO4 y
NaHCO3.
PROBLEMA H3
Dada una solución de KCN: a) ¿cuál es el equilibrio que tiene lugar?. b) Indique qué ocurrirá con el
equilibrio (→, ←, =), con la constante de equilibrio (↑, ↓, = ) y con el pH (↑, ↓, = ) cuando se agrega: i)
HCl; ii) KOH; iii) H2O; iv) se aumenta la Temperatura. Ka (HCN) = 4,9x10-10
c) Indique el pH de las soluciones acuosas de NaHSO4, (NH4)2SO4 y NaHCO3. Justificar con ecuaciones
químicas. Kb NH4OH = 1,8x10-5; Ka1 H2CO3 = 4,3x10-7; Ka2 H2CO3 = 5,6x10-11.
Ka1 H2SO4 = 1,0x102; Ka2 H2SO4 = 1,5x10-2
d) ¿Por qué las soluciones de Sb3+ se preparan en medio ácido concentrado?. Justifique con
ecuaciones químicas.
PROBLEMA H4
Dadas las siguientes soluciones acuosas: NaHS; NaCN y KCl.
a) Indique todos los equilibrios químicos (justificando con ecuaciones) que se producen. b) Indique si el
pH del medio será mayor, menor o igual a 7. Explique. c) Calcule la/s constante/s de hidrólisis cuando
corresponda.
Datos: Ka1 (H2S) = 9,1x10-8 Ka2 (H2S) = 1,1x10-12 Ka (HCN) = 4,9x10-10 Ka (HCl) >>1.
PROBLEMA H5
La constante de disociación del HCN es 4,50x10-10. a) Calcule el pH de una solución 0,240 M de HCN.
b) Dado el equilibrio que tiene lugar en una solución de HCN, indique y justifique adecuadamente qué
ocurrirá con el equilibrio (desplazamiento a derecha o izquierda o sin desplazamiento), el valor de la
constante (aumenta, disminuye, permanece igual) y el pH cuando a una solución de HCN se le: i)
agrega HCl; ii) agrega KOH, iii) agrega agua; iv) se eleva la temperatura (ΔH >0); v) se agrega KCN.
PROBLEMA H6
Se mezclan 200 ml de una solución de Sr(NO3)2 0,0056 M con 300 ml de Na2SO4 0,0030 M. a)
Establezca (justificando con cálculos) si se produce la precipitación de SrSO4(s) (Kps = 3,44x10-7). b) En
caso afirmativo, calcule las concentraciones de los iones Sr2+ y SO42- en el equilibrio. c) Indique si la
solubilidad del SrSO4(s) (inicialmente en agua pura) aumenta, disminuye o permanece constante si: c.1)
se agrega agua; c.2) en presencia de una concentración 0,5M de iones Ca2+ (Kps CaSO4(s) = 7,1x10-5),
c.3) se agrega una solución de SrCl2; c.4) se extrae una porción del precipitado.
PROBLEMA H7
La solubilidad de un compuesto iónico M2X3 (de masa molar = 288g) es 3,6x10-17 g/l. ¿Cuál es el Kps
del compuesto?.
PROBLEMA H8
Se agregan 40 ml de solución de AgNO3 0,1 M a 60 ml de una solución de NaBrO3 0,2 M. a) Se
observará formación de precipitado. Justificar. b) Calcular las concentraciones de equilibrio de todos los
iones presentes en la solución final. (Kps AgBrO3 = 5,2x10-5).
PROBLEMA H9
a) Calcular la concentración de todos los iones presentes en la solución resultante de mezclar 10,00 ml
de Na2SO4 0,0500 M con 20,00 ml de Ca(OH)2 0,1000 M. Kps CaSO4 = 2,4x10-5. b) Calcular la masa de
precipitado.
PROBLEMA H10
Un volumen de 75 ml de NaF 0,060 M se mezcla con 25 ml de Sr(NO3)2 0,15 M. Calcule la
concentración de NO3-, Na+ y F- en la disolución final. (Kps SrF2 = 2,0x10-10).
PROBLEMA H11
Se mezclan 30,0 ml de una solución 1,00x10-3 M de Pb(NO3)2 con 50,0 ml de H2SO4 5,00x10-3 M. a)
Calcular las concentraciones de todos los iones en el equilibrio. b) ¿Qué cantidad de sólido se formó?.
(Kps PbSO4 = 1,82x10-8).
PROBLEMA H12
Indique si ocurrirá algún proceso y, en ese caso, cuál (solubilización, precipitación) cuando a 100 ml de
solución de AgNO3 2x10-4 M se le agregan: i) 100 ml de solución de K2CrO4 10-4 M; ii) 100 ml de
solución de K2CrO4 10-3 M; iii) Ag2CrO4 sólido; iv) luego de i) se agrega Ag2CrO4 sólido; v) luego de ii) se
agrega Ag2CrO4 sólido; vi) luego de ii) se agrega agua. Kps (Ag2CrO4) = 9x10-12.
CONSTANTE DE REPARTO
PROBLEMA R1
Las solubilidades de las sustancias A y B en agua son 10g/100ml y 1g/100ml, respectivamente.
Mientras que las solubilidades de A y B en benceno son 1g/100ml y 10g/100 ml, respectivamente. Una
muestra que contiene 1 gr de cada una de estas sustancias se disuelve en 100 ml de agua y luego la
solución resultante, se extrae con 100 ml de benceno. a) Calcular las constantes de reparto de las
sustancias A y B en el sistema agua-benceno. b) ¿Qué masas de A y B se encontrarán en la capa de
benceno luego de la extracción?. c) Calcular la cantidad remanente de B en la capa acuosa si la
extracción se realiza en dos etapas utilizando 50 ml de benceno en cada una de ellas. ¿Qué
conclusión/nes puede sacar de las operaciones realizadas en las secciones (b) y (c) ?. d) ¿Cómo
determina la concentración de I2 repartido entre las fases acuosa y orgánica en el TP: ”coeficiente de
reparto”?. Escriba las reacciones químicas involucradas.
PROBLEMA R2
a) Se tiene un sistema formado por 50,00 ml de H2O y 10,00 ml de CCl4. Se sabe que al agregar 5,3152
g de I2, el 5,88 % del mismo se disuelve en fase acuosa y el resto en fase orgánica. a) Calcular la
concentración de I2 en fase orgánica y la constante de reparto. b) Un alumno realizó el T.P. de
coeficiente de reparto en un frasco que había sido utilizado como frasco 2 en el T.P. de equilibrio
químico. Indique qué error (por exceso, por defecto o ninguno) cometió en la titulación de la fase
acuosa, en la de la fase orgánica y en el cálculo de la constante de reparto, si este descuidado alumno
no enjuagó adecuadamente el frasco.
PROBLEMA R3
Se prepara un sistema a partir de una solución saturada de I2 en agua a la cual se le agrega CCl4. a)
Indique qué ocurrirá con el equilibrio (se desplaza o no) y cómo variarán las [I2]agua y [I2]CCl4 cuando el
sistema en equilibrio: i) se agrega agua; ii) se agrega solución saturada de I2 en CCl4; iii) se retira parte
de la fase orgánica, iv) se agrega KI; v) se agrega I2 hasta ver sólido precipitado. b) Aplique la regla de
las fases a los incisos i) y v).
PROBLEMA R4
Un sistema tiene I2 repartido entre 20 ml de CCl4 y 200 ml de agua. La titulación de 5,00 ml de la fase
orgánica requiere 15,20 ml de solución de Na2S2O3 0,0046 M. Si la Kreparto determinada fue de 80,0: a)
¿Qué volumen de solución de Na2S2O3 0,0010 M, habrá requerido la titulación de 150,0 ml de la fase
acuosa en equilibrio?. b) Indique qué sucede con la Kreparto, la concentración de I2 en la fase acuosa y en
la fase orgánica (aumenta, disminuye o permanece constante) cuando el sistema anterior vuelve a
alcanzar el equilibrio luego de: i) agregado de agua; ii) extracción de parte de la fase acuosa; iii)
agregado de solución saturada de I2 en agua. Justifique.
PROBLEMA R5
Se ponen en contacto 50,0 ml de solución 0,0895 M de I2 en CCl4 con 150 ml de H2O. a) ¿Cuál será el
volumen de solución de Na2S2O3 0,0910 M necesario para titular 10,0 ml de la fase orgánica en
equilibrio. b) ¿Cuál será el volumen de solución de Na2S2O3 0,00425 M necesario para titular 100 ml de
la fase acuosa en equilibrio. La constante de reparto de I2 en CCl4 y H2O es igual a 85,0 a la
temperatura de la experiencia.
PROBLEMA R6
Se ponen en contacto 20 ml de CS2 saturado en I2 con 180 ml de agua destilada. Al establecerse el
equilibrio se titulan 5,00 ml de fase orgánica gastándose 13,00 ml de solución de Na2S2O3 0,305 M
mientras que al titular 100,0 ml de la fase acuosa se gastan 12,00 ml de solución de Na2S2O3 0,0100 M.
a) Calcular la cte. de reparto de I2 entre CS2 y agua. b) Calcular la solubilidad en g/l de I2 en CS2. c)
¿Qué ocurrirá con la concentración en la fase acuosa y la cte. de reparto si al sistema anterior en
equilibrio se: i) se agrega CS2; ii) se extrae fase acuosa; iii) se agrega I2(s); iv) se agrega IK, v) se agrega
CS2 saturada en I2.
DESTILACIÓN
PROBLEMA D1
En la destilación fraccionada de una solución acuosa de ácido fluorhídrico HF (Ka = 3,53x10-4) se
obtuvieron dos alícuotas de destilado a 100 oC y 111 oC (temperatura constante). Las alícuotas de
destilado y el residuo que quedó en el balón, se titularon con una solución de NaOH 0,535 N. Los datos
obtenidos fueron:
Temperatura [oC]
Volumen de destilado volumen de NaOH
volumen
[ml]
0,535 N [ml]
titulado [ml]
100
50,0
20,00
10,00
111
20,0
12,15
1,00
solución que quedó en el
30,0
12,15
1,00
balón y que no destiló
a). Calcule la composición de las fases líquida y vapor (en concentración Molar) del azeótropo e indique
(justificando) si se trata de un azeótropo de máximo o mínimo punto de ebullición.
b) Sabiendo que la temperatura de ebullición del HF puro es 19 oC, represente el diagrama de equilibrio
líquido-vapor a presión constante (temperatura versus concentración) de una mezcla HF-H2O.
c) Calcule la concentración Molar y el pH iniciales de la solución de ácido del problema anterior.
d) Calcule el pH cuando se tituló el 50% y el 100% de una alícuota de 1,00 ml del azeótropo del
problema anterior con NaOH 0,535 N.
PROBLEMA D2
El alcohol forma una azeótropo de mínimo punto de ebullición con el agua cuya composición es 95,6 %
p/p en alcohol. Indique qué obtendrá inicialmente en el destilado (y en qué cantidad expresada en
gramos) al realizar una destilación fraccionada de 500 g de una solución acuosa con un 50 % p/p de
alcohol.
PROBLEMA D3
Cuando se someten a destilación fraccionada 450 g de una mezcla de anilina y dodecano se recogen
325 g en la primera fracción (a 180,4 oC) y 125 g en la segunda fracción de destilado (a 216,5 oC). Las
temperaturas de ebullición de los liquidos puros son Tanilina = 184,4 oC, Tdodecano = 216,5 oC. La mezcla
azeotrópica tiene composición 28,5 % p/p en dodecano y Taz. = 180,4 oC. a) Calcule la composición de
la mezcla original. b) Indique qué tipo de interacciones (atracción, repulsión, ninguna) presenta el
sistema anilina-dodecano. Justifique.
PROBLEMA D4
Una mezcla liquida ideal de dos componentes (A y B) con fracción molar en A igual a 0,25 está en
equilibrio con un vapor cuya fracción molar en A es 0,43 a una presión de vapor total igual a 400 torr.
Calcule las presiones de vapor de A y B puros.
PROBLEMA D5
Dos sustancias, C y D, forman un azeótropo de máximo punto de ebullición con un 50 % en moles para
cada componente. Al realizar la destilación fraccionada de una mezcla liquida de 2 moles de C y 3
moles de D se obtuvieron dos fracciones. Indique qué contiene cada fracción y en qué orden destilaron.
PROBLEMA D6
a) Realizar un diagrama temperatura-composición correspondiente a la mezcla de dos líquidos, A y B,
en equilibrio con su vapor, sabiendo que: i) las temperaturas normales de ebullición son 86 y 100 oC,
respectivamente; ii) la mezcla forma un azeótropo de mínima temperatura de ebullición que tiene un
80% p/p del componente A.
b) Se tienen 1500 g de una mezcla de A y B (sistema del problema anterior). Al destilar
fraccionadamente la mezcla, se obtiene una fracción que hierve a 75 oC y 850 g de otra fracción que
hierve a 100 oC. Calcular la composición % p/p de la mezcla original.
PROBLEMA D7
En una destilación fraccionada como la realizada en el TP se parte de 100 ml de una solución 3 N de
HCl. Se recoge una fracción de 25 ml de la cual se titulan 10,00 ml, gastándose 20,25 ml de NaOH
0,9868 N. ¿Cuál será la normalidad del destilado y la del remanente en el balón?.
EQUIVALENTE ELECTROQUIMICO
PROBLEMA EL1
En un experimento similar al TP de determinación del equivalente electroquímico del H2 se utilizó un
coulombímetro de cobre que contenía 100,0 ml de CuSO4 0,9500 M y electrodos de un metal M/M+. En
el curso de la electrólisis se produjo un aumento de 0,1087 g en el cátodo y se detectó una disminución
de 0,3693 g en el ánodo. a) Calcular la cantidad de carga que circuló por el sistema. b) Calcular el peso
atómico del metal de los electrodos. c) Calcular la concentración final del CuSO4. d). Justifique con
ecuaciones químicas las reacciones químicas que se producen en el voltámetro de Hoffman. ¿Por qué
debe regular la corriente que circula por el voltámetro?. ¿Por qué utiliza agua acidulada como
electrolito?. PA Cu = 63,5
PROBLEMA EL2
Se realiza una electrólisis en un voltámetro de Hoffman conectado en serie a un coulombímetro de
cobre en el que se colocaron ambos electrodos de Pt, recogiéndose 3,0x10-3 g de gas en el cátodo. a)
Escriba las ecuaciones de las reacciones que ocurren en el ánodo y el cátodo del coulombímetro. b)
Calcular el volumen de gas recogido en el ánodo si: Patm = 762 torr; T = 22 oC; Pv(H2O, 22 oC) = 21 torr;
altura de la columna de agua respecto a la rama anódica = 20,0 cm. c) Calcular la concentración de la
solución de CuSO4 después de la electrólisis si antes de la experiencia era 0,0500 M y en el
coulombímetro se colocó 1 litro de solución.
PROBLEMA EL3
Se realiza una electrólisis de agua en un voltámetro de Hoffman conectado en serie a un coulombímetro
de cobre similar al TP. Los datos medidos son: volumen rama catódica: 35,0 ml; altura de agua por
encima de la rama catódica: 25,50 cm; Patm= 758,6 torr; T = 26,20 oC; Pv(H2O, 26,20 oC) = 25,00 torr. i)
Calcular la masa de Cu depositada en el cátodo. ii) Si la masa del ánodo es 16,2382 g y se sabe que
contiene un 20 % de impurezas de Feo (distribuido homegéneamente en toda la masa de electrodo),
calcular la masa del ánodo después de la electrólisis.
PROBLEMA EL4
En una experiencia similar a la realizada en el laboratorio para la determinación del equivalente
electroquímico del H2 se obtuvieron los siguientes resultados:
Vánodo = 12,00 ml; Patm = 762 torr; T = 22 oC; Pv(H2O, 22 oC) = 18,30 torr; h agua (rama anódica) = 15,0
cm. i) Si en el coulombímetro de Cu se colocaron 250,0 ml de solución 1,0 M de CuSO4.H2O y
electrodos de Pt, calcular la masa de cobre depositada en el cátodo y el pH de la solución final. ii)
Calcular a partir de los datos experimentales, el equivalente electroquímico del H2.
PROBLEMA EL5
a) ¿Qué volumen de H2 en CNPT se recogió si por el voltámetro circularon 2,25 A en 15 min?. b)
Calcule la masa de cobre depositada en el coulombímetro. c) ¿Varió la concentración de CuSO4?.
Justifique.
PROBLEMA EL6
En una experiencia similar a la realizada en el laboratorio para la determinación del equivalente
electroquímico del H2 se obtuvieron los siguientes resultados:
Vgas (ánodo) = 14,00 ml; Vgas (cátodo) = 28,00 ml, Patm = 765 mmHg; T = 25 oC; Pv(H2O, 25 oC) = 18,00
torr; altura de la columna de agua (por encima de la rama catódica) = 30,0 cm; altura de la columna de
agua (por encima de la rama anódica) = 20,0 cm. Se empleó un coulombímetro de cátodo de Cu y
ánodo de Pt, sumergidos en 200 ml de solución de CuSO4 0,02 M. al finalizar la experiencia el cátodo
aumentó su masa en 100 mg. i) Calcular el Equivalente electroquímico del O2 con los datos
experimentales. ii) ¿Cuál es la concentración final de CuSO4?.
PROBLEMA EL7
En una experiencia similar a la del TP Equivalente electroquímico se conecta el voltámetro de Hoffman
a un coulombímetro de Ag (electrodos de Ag sumergidos en solución de AgNO3). Luego de la
electrólisis se recogen 15,40 ml de gas en el ánodo del voltámetro. T = 20,0 oC; Pv(H2O, 20,0 oC) = 17,5
torr; altura del agua = 25,0 cm por encima de la rama anódica; Patm = 762 torr. i) Calcular en cuánto
disminuyó la masa del ánodo del coulombímetro. ii) Calcular el equivalente electroquímico del H2
usando los datos del problema anterior.
PROBLEMA EL8
Para la desinfección de 10 litros de agua de un tanque se agrega NaCl (8 g/l) y se somete a electrólisis
para generar Cl2 in situ. a) ¿Durante cuánto tiempo se deberá electrolizar con una corriente constante
de 50 A para obtener una [Cl2] = 0,55 % p/p. b) ¿Cuál será el pH de la solución final de la electrólisis?.
PILAS
PROBLEMA P1
Dados los siguientes electrodos:
Alo/Al3+ (1M)
E Al3+/Alo = -1,66 volts
o
2+
Sn /Sn (1M) E Sn2+/Sno = -0,14 volts
Ago/Ag+ (1M) E Ag+/Ago = 0,80 volts
Mn2+ (ac, 1M)/MnO4- (ac, 1M), H+ (ac, 1M) E MnO4-/Mn2+ = 1,51 v
Co2+ (ac, 1M)/Co3+ (ac, 1M) E Co3+/Co2+ = 1,82 v
a) Construya tres pilas y calcule la FEM estándar. b) Acomode las especies MnO4-, Sn2+, Al3+, Co3+ y
Ag+ en orden creciente de fuerza como agentes oxidantes. c) Calcule la constante de equilibrio a 25 oC
de la reacción:
8 H+ + MnO4- + 5 Ago ----- Mn2+ + 5 Ag+ + 4 H2O
PROBLEMA P2
a) Construya una tabla de potenciales normales de reducción (utilizando la referencia que prefiera) a
partir de los datos de fuerzas electromotrices (FEM) de las siguientes pilas:
Ni/Ni2+ (0,02 M) // Ag+ (0,05 M)/ Ag
FEM: 1,076 volts
Ni/Ni2+ (0,02 M) // Cu2+ (0,1 M)/ Cu
FEM: 0,569 volts
Cd/Cd2+ (0,04 M) // Cu2+ (0,1 M)/ Cu
FEM: 0,728 volts
b) Proponga dos pilas a partir de los datos obtenidos en el inciso (a).
c) Calcular la constante de equilibrio de la reacción que se lleva a cabo en la primera pila del inciso (a).
PROBLEMA P3
El reloj del detonador de una bomba esta alimentado por una pila de Daniell (Zn/Zn+2(1,00x 10-1
M)//Cu+2 (1,00x10-3 M)/Cu) (10 ml de solucion en cada electrrodo), a una corriente constante de 10 mA.
Cuando el potencial de la pila sea igual a 1 V el reloj se detendrá y la bomba explotará.
a) ¿Cuales son las concentraciones de Zn y Cu cuando el reloj se detenga?. b) ¿Qué cantidad de carga
habrá circulado por el circuito?. c) ¿Cuanto tiempo tendra usted para salir corriendo a partir de que se
active el reloj?.
Eored Cu = 0.337 V EoredZn = -0.733V
PROBLEMA P4
Se miden los ΔE de los siguienes sistemas:
Pt/Ce+4 (0,010 M ), Ce+3 (0,020 M)//Ag+ (0,015 M)/Ag
Cd/Cd+2 (0,050M )//Ce +4 (0,010 M ) , Ce+3 (0,020 M)/ Pt
Hg/Hg2Cl2/KCl (sat.)// Ag+ (0.20 M)/Ag
ΔE= -0.901V
ΔE = 2.034V
ΔE = 0.451V
Sabiendo que el E del Calomel (sat.) es igual a 0,248 V , realice una escala de potenciales normales de
reducción para los pares redo : Cd/Cd+2 , Ag/Ag+, Ce+4/Ce+3
PROBLEMA P5
Construya una tabla de potenciales de reduccion de los pares Me z+(1M)/Me a partir de las fem medidas
para las siguientes pilas:
Zn/ZnSO4 (0,01M)// Pb(NO3)2 (0,1M)/Pb
Zn/ZnSO4 (0,01M)// AgNO3 (0,1M)/Ag
Cu/CuSO4 ( 0,5M)// AgNO3 (0,1M)/Ag
ΔE=0.53V
ΔE=1.56V
ΔE=0.41V
PROBLEMA P6
a) Se mide la fuerza electromotriz (FEM) de las siguientes pilas en el laboratorio:
Ni/Ni2+ (0,02 M) // Ag+ (0,05 M)/ Ag
FEM: 1,076 volts
2+
2+
Ni/Ni (0,02 M) // Cu (0,1 M)/ Cu
FEM: 0,569 volts
Cd/Cd2+ (0,04 M) // Cu2+ (0,1 M)/ Cu
FEM: 0,728 volts
Sabiendo que el potencial normal de reducción estándar del Cu2+/Cuo es 0,34 v, construya una tabla de
potenciales de reducción estándar para los demás pares redox.
PROBLEMA P7
En la siguiente pila: Pb/PbI2(s)/KI (0,010 M)//Pb(NO3)2 (0,010 M)/Pb, la reacción anódica es
Pbo + 2 I- ⇔ PbI2(s) + 2e-. (i) Escribir la reacción catódica y la reacción total. (ii) Escribir la ecuación de
Nernst de la pila. (iii) Calcular la FEM normal de la pila, si la FEM medida es 0,117 v. (iv) Calcular el Kps
del PbI2.
PROBLEMA P8
En el laboratorio se arman y se miden las FEMs de las siguientes pilas:
Cu/Cu2+ (0,05 M)//Ag+ (0,1 M)/Ag
ΔE = 0,439 v
2+
+
Ni/Ni (0,01 M)//Ag (0,1 M)/Ag
ΔE = 1,050 v
Ni/Ni2+ (0,01 M)//Fe3+ (0,05 M)/Fe2+ (0,2 M)
ΔE = 1,040 v
a) Realice una tabla de potenciales normales de reducción para los cuatro pares redox citados.
b) Calcule las FEMs e indique las ecuaciones de las pilas que podrá formar con los pares:
i)
Cu/Cu2+ (0,05 M) y Ni/Ni2+ (0,01 M)
ii)
Ag+ (0,1 M)/Ag y Fe3+ (0,05 M)/Fe2+ (0,2 M)
c) Calcule la constante de equilibrio de la ecuación que tiene lugar en la primera de las pilas del inciso
b).
PROBLEMA P9
Se mide la fuerza electromotriz (FEM) de las siguientes pilas en el laboratorio:
Sn/Sn2+ (0,01 M)//Cu2+ (0,1 M)/Cu
ΔE = 0,505 v
2+
+
ΔE = 0,472 v
Cu/Cu (0,1 M)//Ag (0,5 M)/Ag
a) Ordene de mayor a menor según sus potenciales normales de reducción a los pares Sn2+/Sn,
Cu2+/Cuo y Ag+/Ag. Justifique.
b) Calcular la FEM de la pila Sn/Sn2+ (0,01 M)// Ag+ (0,5 M)/Ag.
c) Calcular la fem de una pila armada colocando dos electrodos de plata en contacto con una solución
10-4 M y 0,1 M de Ag+, respectivamente.
PROBLEMA P10
Calcular el pH de una solución en la que la reacción,
BrO4- + 2 Cr3+ + 4 H2O ⇔ Br- + Cr2O72- + 8 H+
Se encuentra en equilibrio. Considere unitarias las concentraciones de las otras especies.
Eo (BrO4-/Br-) = 1,40 v
Eo (Cr2O72-/Cr3+) = 1,34 v