Examen de Fonaments de Química I i II UAB 2013 · Fonaments de Química: Bloc III (Curs 2013-2014)

Examen de Fonaments de Química I i II de la UAB (Grado en Química) 2013, Fonaments de Química: Bloc III (Curs 2013-2014): 7 problemas con solución. Gratis.

Temas del examen: Termodinàmica: primer i segon principi, entropia i energia de Gibbs · Cinètica química · Equilibri químic en fase gasosa

Problema 1 · Termodinàmica: primer i segon principi, entropia i energia de Gibbs

Context

Instruccions generals de la prova:

La prova consta de 5 problemes o preguntes (puntuació màxima total: 100 punts; 20 punts per qüestió).

Duració màxima de la prova: 2 hores.

No és permès desgrapar cap full de l'examen.

Dades generals:

Capacitat calorífica específica de l'aigua: ce(H2O(l))=4,184 J⋅∘C−1⋅g−1c_e(\mathrm{H_2O}(l)) = 4{,}184\text{ J}\cdot\mathrm{^\circ C^{-1}}\cdot\mathrm{g^{-1}}

Entalpia de fusió de l'aigua: ΔfusH∘(H2O(l))=6,01 kJ⋅mol−1\Delta_{\mathrm{fus}}H^\circ(\mathrm{H_2O}(l)) = 6{,}01\text{ kJ}\cdot\mathrm{mol^{-1}} a 273 K273\text{ K}

Massa molar de l'aigua: M(H2O)=18,015 g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O}) = 18{,}015\text{ g}\cdot\mathrm{mol^{-1}}

Constant universal dels gasos: R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1=8,31 J⋅mol−1⋅K−1=1,987 cal⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 8{,}31\text{ J}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 1{,}987\text{ cal}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}}

Problema 1 (20 punts). Expansió isotèrmica d'un gas ideal

Una mostra de 2 mol2\text{ mol} d'un gas amb comportament ideal es troba inicialment a una pressió de 10 atm10\text{ atm} i a 250 K250\text{ K}. El gas pateix una expansió isotèrmica fins a aconseguir un volum que duplica l'inicial. Determineu la calor (qq) i el treball (ww) transferits quan la transformació es duu a terme:

a)

De forma isotèrmica i reversible.

b)

De forma isotèrmica i irreversible vencent de cop la pressió final del sistema.

Problema 2 · Termodinàmica: primer i segon principi, entropia i energia de Gibbs

Context

Instruccions generals de la prova:

La prova consta de 5 problemes o preguntes (puntuació màxima total: 100 punts; 20 punts per qüestió).

Duració màxima de la prova: 2 hores.

No és permès desgrapar cap full de l'examen.

Dades generals:

Capacitat calorífica específica de l'aigua: ce(H2O(l))=4,184 J⋅∘C−1⋅g−1c_e(\mathrm{H_2O}(l)) = 4{,}184\text{ J}\cdot\mathrm{^\circ C^{-1}}\cdot\mathrm{g^{-1}}

Entalpia de fusió de l'aigua: ΔfusH∘(H2O(l))=6,01 kJ⋅mol−1\Delta_{\mathrm{fus}}H^\circ(\mathrm{H_2O}(l)) = 6{,}01\text{ kJ}\cdot\mathrm{mol^{-1}} a 273 K273\text{ K}

Massa molar de l'aigua: M(H2O)=18,015 g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O}) = 18{,}015\text{ g}\cdot\mathrm{mol^{-1}}

Constant universal dels gasos: R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1=8,31 J⋅mol−1⋅K−1=1,987 cal⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 8{,}31\text{ J}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 1{,}987\text{ cal}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}}

Problema 2 (20 punts). Entropia en la fusió i escalfament de gel

Un glaçó de gel de 25 g que es troba inicialment a 0 °C es fon en un vas fins que la massa d'aigua assoleix la temperatura de l'entorn, que és de 30 °C. Calculeu:

a.

La variació d'entropia que experimenta el sistema format per la massa d'aigua (ΔSsis\Delta S_{\text{sis}}).

b.

La variació d'entropia que té lloc a l'entorn (ΔSent\Delta S_{\text{ent}}).

c.

Raoneu detalladament si el procés global és d'índole espontània.

seek

Problema 3 · Cinètica química

Context

Instruccions generals de la prova:

La prova consta de 5 problemes o preguntes (puntuació màxima total: 100 punts; 20 punts per qüestió).

Duració màxima de la prova: 2 hores.

No és permès desgrapar cap full de l'examen.

Dades generals:

Capacitat calorífica específica de l'aigua: ce(H2O(l))=4,184 J⋅∘C−1⋅g−1c_e(\mathrm{H_2O}(l)) = 4{,}184\text{ J}\cdot\mathrm{^\circ C^{-1}}\cdot\mathrm{g^{-1}}

Entalpia de fusió de l'aigua: ΔfusH∘(H2O(l))=6,01 kJ⋅mol−1\Delta_{\mathrm{fus}}H^\circ(\mathrm{H_2O}(l)) = 6{,}01\text{ kJ}\cdot\mathrm{mol^{-1}} a 273 K273\text{ K}

Massa molar de l'aigua: M(H2O)=18,015 g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O}) = 18{,}015\text{ g}\cdot\mathrm{mol^{-1}}

Constant universal dels gasos: R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1=8,31 J⋅mol−1⋅K−1=1,987 cal⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 8{,}31\text{ J}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 1{,}987\text{ cal}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}}

Problema 3 (20 punts). Cinètica de descomposició de N2O5

La constant de velocitat per a la cinètica de descomposició del pentòxid de dinitrogen ve definida en s−1\text{s}^{-1} per la següent equació d'Arrhenius:

k=5,2⋅1013 e−24700RTk = 5{,}2 \cdot 10^{13}\, e^{-\frac{24700}{RT}}

on l'energia d'activació EaE_a està mesurada en cal⋅mol−1\text{cal}\cdot\text{mol}^{-1}.

Determineu a quina temperatura la descomposició té lloc a un ritme tal que el 50%50\% de la quantitat inicial de N2O5\text{N}_2\text{O}_5 es descompongui en exactament 1 minut1\text{ minut}.

Problema 4 · Equilibri químic en fase gasosa

Context

Instruccions generals de la prova:

La prova consta de 5 problemes o preguntes (puntuació màxima total: 100 punts; 20 punts per qüestió).

Duració màxima de la prova: 2 hores.

No és permès desgrapar cap full de l'examen.

Dades generals:

Capacitat calorífica específica de l'aigua: ce(H2O(l))=4,184 J⋅∘C−1⋅g−1c_e(\mathrm{H_2O}(l)) = 4{,}184\text{ J}\cdot\mathrm{^\circ C^{-1}}\cdot\mathrm{g^{-1}}

Entalpia de fusió de l'aigua: ΔfusH∘(H2O(l))=6,01 kJ⋅mol−1\Delta_{\mathrm{fus}}H^\circ(\mathrm{H_2O}(l)) = 6{,}01\text{ kJ}\cdot\mathrm{mol^{-1}} a 273 K273\text{ K}

Massa molar de l'aigua: M(H2O)=18,015 g⋅mol−1M(\mathrm{H_2O}) = 18{,}015\text{ g}\cdot\mathrm{mol^{-1}}

Constant universal dels gasos: R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1=8,31 J⋅mol−1⋅K−1=1,987 cal⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 8{,}31\text{ J}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 1{,}987\text{ cal}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}}

Problema 4 (20 punts). Equilibri químic de síntesi de NOBr

A l'interior d'un recipient tancat de 800 cm3800\text{ cm}^3 de capacitat en el qual s'ha realitzat prèviament el buit, s'introdueixen 0,01 mols0{,}01\text{ mols} de monòxid de nitrogen (NO\text{NO}) i 0,004 mols0{,}004\text{ mols} de brom diatòmic (Br2\text{Br}_2). A una temperatura constant de 300 K300\text{ K} s'assoleix l'equilibri següent:

2 NO(g)+Br2(g)⇌2 NOBr(g)2\,\text{NO}(g) + \text{Br}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{NOBr}(g)

Sabent que la pressió total mesurada en l'equilibri és de 250 mm Hg250\text{ mm Hg}, calculeu:

a.

La constant d'equilibri en termes de pressions parcials, KpK_p.

b.

La variació d'energia lliure de Gibbs estàndard de la reacció, ΔrG∘\Delta_r G^\circ.

Pregunta 5 - Termodinàmica i espontaneïtat · Termodinàmica: primer i segon principi, entropia i energia de Gibbs

Pregunta 5 (20 punts). Qüestions conceptuals de termodinàmica i cinètica

Indiqueu de manera raonada si cadascuna de les afirmacions següents és certa o falsa:

a.

En qualsevol canvi d'estat o transició de fase que té lloc a pressió constant, la temperatura del sistema també roman constant.

Certa

Falsa

c.

Sempre que per a un procés químic es compleixi que la variació d'energia lliure estàndard és negativa (ΔrG∘<0\Delta_r G^\circ < 0), el procés serà obligatòriament espontani.

Certa

Falsa

Pregunta 5 - Equilibri químic · Equilibri químic en fase gasosa

Pregunta 5 (20 punts). Qüestions conceptuals de termodinàmica i cinètica

Indiqueu de manera raonada si cadascuna de les afirmacions següents és certa o falsa:

b.

En incrementar la temperatura d'un sistema en equilibri, la reacció següent es desplaçarà necessàriament cap a la formació de reactius:

X2(g)⇌2 X(g)\mathrm{X}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\mathrm{X}(g)

on X representa un halogen qualsevol.

Certa

Falsa

Pregunta 5 - Cinètica química · Cinètica química

Pregunta 5 (20 punts). Qüestions conceptuals de termodinàmica i cinètica

Indiqueu de manera raonada si cadascuna de les afirmacions següents és certa o falsa:

d.

En qualsevol reacció química, la velocitat a la qual es consumeixen els reactius és exactament la mateixa a la qual es generen els productes.

Certa

Falsa

También puedes estudiar por temas

Practica un tema con ejercicios de los exámenes de todos los años, mezclados.

Ver los 9 temas