Examen de Fisicoquímica I UB 2020 · parcial I (Temes 1-2) - Març 2020

Instruccions de la prova

Part de Test (5 punts): cada resposta correcta suma 0,50 punts, cada errada resta 0,25 punts i les preguntes no contestades computen 0 punts.

Preguntes teòrico-pràctiques: 2,5 punts cadascuna.

Problema numèric: 10 punts.

1. Test (5 punts). Qüestions de Vertader o Fals (preguntes 1-10)

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

a. Per a una transformació a pressió constant, el canvi d'energia de Gibbs s'escriu com a $dG = -TdS$.

b. El potencial o energia de Gibbs associat a una fase gasosa experimenta una davallada més pronunciada que el d'un líquid en augmentar la temperatura.

c. L'energia de Gibbs d'una substància en fase gasosa disminueix més veloçment que la d'una fase líquida en incrementar la pressió.

Instruccions de la prova

Part de Test (5 punts): cada resposta correcta suma 0,50 punts, cada errada resta 0,25 punts i les preguntes no contestades computen 0 punts.

Preguntes teòrico-pràctiques: 2,5 punts cadascuna.

Problema numèric: 10 punts.

1. Test (5 punts). Qüestions de Vertader o Fals (preguntes 1-10)

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

d. En el procés $\mathrm{N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons 2NH_{3(g)}}$, si en assolir l'estat d'equilibri s'han transformat 6 mols de $\mathrm{H_2}$, el grau d'avanç a l'equilibri és $\xi_{\mathrm{eq}} = 3$.

e. Per a reaccions de caràcter reversible, el grau d'avanç en l'equilibri ($\xi_{\mathrm{eq}}$) coincideix plenament amb el grau d'avanç teòric màxim ($\xi_{\mathrm{max}}$).

h. Quan un sistema químic assoleix l'equilibri, el potencial químic de cadascuna de les espècies que hi participen esdevé idèntic.

Instruccions de la prova

Part de Test (5 punts): cada resposta correcta suma 0,50 punts, cada errada resta 0,25 punts i les preguntes no contestades computen 0 punts.

Preguntes teòrico-pràctiques: 2,5 punts cadascuna.

Problema numèric: 10 punts.

1. Test (5 punts). Qüestions de Vertader o Fals (preguntes 1-10)

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

f. En un sistema conformat per $N$ espècies químiques, el diferencial d'una variable extensiva tal com el volum es pot formular en funció de les variacions de pressió ($P$), temperatura ($T$) i la quantitat de matèria de cada component.

i. En un sistema format per 2 components (A i B) que presenta 2 graus de llibertat, l'estat termodinàmic complet d'equilibri pot descriure's mitjançant la temperatura $T$ i la fracció molar $x_A$.

Instruccions de la prova

Part de Test (5 punts): cada resposta correcta suma 0,50 punts, cada errada resta 0,25 punts i les preguntes no contestades computen 0 punts.

Preguntes teòrico-pràctiques: 2,5 punts cadascuna.

Problema numèric: 10 punts.

1. Test (5 punts). Qüestions de Vertader o Fals (preguntes 1-10)

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

g. Si el volum de mescla d'un sistema líquid binari és estrictament positiu, les interaccions moleculars entre espècies diferents resulten menys favorables energèticament que les existents en els compostos purs d'origen.

j. En una dissolució binària, el volum molar parcial corresponent al component A no té cap dependència respecte del volum molar parcial de la segona substància B.

Instruccions de la prova

Part de Test (5 punts): cada resposta correcta suma 0,50 punts, cada errada resta 0,25 punts i les preguntes no contestades computen 0 punts.

Preguntes teòrico-pràctiques: 2,5 punts cadascuna.

Problema numèric: 10 punts.

1. Test (5 punts). Qüestions de Vertader o Fals (preguntes 1-10)

Indiqueu per a cadascuna de les afirmacions següents si és vertadera (V) o falsa (F):

Pregunta 1 (2,5 punts). Hidròlisi d'un dipèptid

La ruptura d'enllaços peptídics mitjançant hidròlisi permet obtenir aminoàcids lliures. Es considera el procés d'hidròlisi corresponent a la glicilglicina:

$$\mathrm{GlyGly} + \mathrm{H_2O} \rightarrow 2\,\mathrm{Gly}$$

Resoleu els punts següents:

a.

Determineu l'energia de Gibbs molar estàndard de la reacció a 25 °C i 1 bar de pressió.

Dades: $G^0(\mathrm{Gly}) = -378\text{ kJ/mol}$, $G^0(\mathrm{GlyGly}) = -491\text{ kJ/mol}$, $G^0(\mathrm{H_2O}) = -237\text{ kJ/mol}$.

b.

Calculeu el valor de l'energia de Gibbs molar estàndard a temperatura fisiològica (~ 37 °C), considerant constant l'entalpia de reacció en aquest marge tèrmic. Indiqueu si el procés resulta espontani sota aquestes condicions.

Dades: $\Delta H^0 = -43\text{ kJ/mol}$.

Pregunta 2 (2,5 punts). Regla de les fases de Gibbs

a.

Escrigueu la relació matemàtica que descriu la regla de les fases de Gibbs i expliciteu clarament el significat de cadascuna de les variables que hi intervenen.

b.

Quants graus de llibertat posseeix una mescla aquosa de NaCl que es troba en estat d'equilibri amb gel?

Problema (10 punts). Volums molars parcials en una mescla de benzè i tetraclorur de carboni

Una mescla binària en fase líquida constituïda per benzè i tetraclorur de carboni, amb fracció molar $x_{\mathrm{C_6H_6}} = 0{,}7$, presenta uns volums molars parcials respectius de $V'_{\mathrm{C_6H_6}} = 87{,}01\text{ cm}^3\text{ mol}^{-1}$ i $V'_{\mathrm{CCl_4}} = 93{,}35\text{ cm}^3\text{ mol}^{-1}$.

Dades addicionals

$M_{\mathrm{C_6H_6}}$: $78{,}11\text{ g mol}^{-1}$

$M_{\mathrm{CCl_4}}$: $153{,}82\text{ g mol}^{-1}$

$\rho_{\mathrm{C_6H_6}}$: $0{,}876\text{ g cm}^{-3}$

$\rho_{\mathrm{CCl_4}}$: $1{,}587\text{ g cm}^{-3}$

a.

Calculeu la massa en grams de cadascun dels components que cal mesclar, preservant la composició esmentada, per tal d'obtenir un volum final de $1000\text{ cm}^3$ de solució.

b.

Quina és la variació de volum ($\Delta V$) que té lloc durant el procés de mescla dels dos components?