!
Colegio!San!Esteban!Diácono!
Departamento!de!Ciencias!
!
!
!
"
CUADERNILLO"DE"EJERCICIOS"
TERCER!AÑO!MEDIO!
QUÍMICA!PLAN!COMÚN!
!
!
!
Profesores"
Ana!M.!Avilés!Setz!
Juan!Pastrián!Lisboa!
!
!
!
!
!
!
Nombre:!………………………………………………………………………………………………!!!Curso:!………………!
!
!
!
!
!
–"2 0 1 4 " –"
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 2"
!
"
QUÍMICA"
!
Unidad"N°1:"“Termoquímica”"
!
!
I.!
Sistemas!termodinámicos!
!
!
II.!
Cálculo!de!Entalpía!
!
!
III.! Entalpías!de!formación!
!
!
IV.! Entalpías!de!enlace!!
!
!
V.!
Ley!de!Hess!
!
!
VI.! Entropía!
!
!
VII.! Energía!de!Gibbs!y!espontaneidad!
!
!
Unidad"N°2:!“Cinética+Química”+
!
!
I.!
Fundamentos!de!la!cinética!
!
!
II.!
Velocidades!de!reacción!
!
!
III.! Ley!de!velocidad!y!orden!de!reacción!
!
!
IV.!! Molecularidad!y!Mecanismos!de!reacción!
!
!
V.!
Factores!cinéticos!
!
!
Unidad"N°3:!“Equilibrio+Químico”!
!
I.!
Constantes!de!Equilibrio!
!
!
!
II.!
Cálculo!de!constantes!de!equilibrio!y!concentraciones!en!el!equilibrio!
!
!
III.!! Principio!de!Le!Chatelier!
!
!
Solucionario"
!
Anexos:!!Tabla+Periódica!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
Pág.!3!
Pág.!5!
Pág.!7!
Pág.!8!
Pág.!9!
Pág.!10!
Pág.!11!
Pág.!13!
Pág.!16!
Pág.!18!
Pág.!21!
Pág.!24!
Pág.!26!
Pág.!28!
Pág.!30!
Pág.!32!
Pág.!44"
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 3"
!
Unidad"Nº1:!
“TERMOQUÍMICA”!
!
Objetivos:"
• Identificar!sistemas!y!procesos!termodinámicos,!y!comprender!su!importancia!en!el!estudio!de!
las!ciencias.!
• Conocer!y!comprender!las!transformaciones!de!energía!que!acompañan!los!procesos!químicos,!
reconociendo!reacciones!endotérmicas!y!exotérmicas.!
• Conocer!las!leyes!de!la!termodinámica!y!aplicarlas!a!reacciones!químicas!y!procesos!cotidianos.!
• Calcular!entalpía,!entropía!y!energía!de!Gibbs!en!diferentes!procesos.!
• Determinar! la! espontaneidad! de! una! reacción! mediante! la! aplicación! de! leyes! de! la!
termodinámica.!
!
!
SECCIÓN"I:"" Sistemas+Termodinámicos!
!
1.!! Clasifique!los!siguientes!sistemas!como!abiertos,!cerrados!o!aislados.!
!
!
!
Tipo"de"sistema"
a)! Gasolina!que!se!quema!en!el!motor!de!un!automóvil.!
!
b)! Mercurio!en!un!termómetro.!
!
c)! Una!planta!viva.!
!
d)! Café!en!un!termo!de!alta!calidad.!
!
e)! Refrigerante!en!la!bobina!de!un!refrigerador.!
!
!
!
2.!! Se!ha!instalado!un!sistema!que!consiste!en!una!pila!y!una!ampolleta!contenidas!dentro!de!una!
caja!de!paredes!aislantes.!Para!estudiar!la!transferencia!de!energía,!se!ha!cerrado!el!circuito!y!
se!ha!medido!la!temperatura!del!aire!cada!5!minutos!registrando!estos!datos!en!una!tabla:!
!
Hora"
Temperatura"/ºC"
15:00!
13!
15:05!
14.5!
15:10!
16!
!
a) ¿Qué!clase!de!sistema!es!el!utilizado?!
!
b) ¿Qué!clases!de!energía!se!han!transferido!o!transformado!en!esta!experiencia?!
!
c) ¿Qué!variables!de!estado!son!estudiadas?!
!
d) ¿Podrías!predecir!qué!ocurrirá!con!el!sistema?!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 4"
!
3.! La! atmósfera! presenta! continuos! cambios! de! temperatura! y! presión.! Para! estudiar! estos!
cambios!se!han!introducido!un!termómetro!y!un!barómetro!al!interior!de!un!globo,!los!que!
han!registrado!los!siguientes!datos:!
!
Día"
1!
2!
3!
Presión"/"atm"
1.0!
1.5!
1.2!
Temperatura"/"ºC"
25!
28!
27!
Condición"del"tiempo"
Parcial!nublado!
Despejado!y!soleado!
Despejado!
!
!
a) ¿Qué!tipo!de!sistema!es!la!atmósfera?!
!
b) ¿Qué!variables!de!la!atmósfera!son!estudiadas?!
!
c) ¿Qué!otras!variables!podrían!estudiarse?!
!
d) ¿Qué!dirías!del!estado!inicial!y!final!de!este!sistema?!
!
e) ¿Podrías!predecir!las!condiciones!de!tiempo!si!contaras!con!más!mediciones?!Explica.!
!
!
!
4.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Discute!la!veracidad!de!las!siguientes!afirmaciones:!
a)! Los!sistemas!abiertos!presentan!pared!impermeable.!
!
b)! Los!sistemas!aislados!presentan!pared!adiabática.!
!
c)! Los!sistemas!cerrados!no!pueden!presentar!pared!permeable.!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 5"
!
SECCIÓN"II:"" Cálculo+de+Entalpía!
"
1.! El!aluminio!metálico!reacciona!con!el!cloro!de!acuerdo!a!la!siguiente!ecuación:!
Al!(s)!+!Cl2!(g)!→!AlCl3!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1408.4!kJ!
!
¿Cuánto!calor!se!libera!con!la!reacción!de!5!g!de!Al?!
!
!
2.! ¿Cuánto! calor! se! libera! o! absorbe! en! la! reacción! de! 1! g! de! Na! con! H2O?! ¿La! reacción! es!
endotérmica!o!exotérmica?!
Na!(s)!+!H2O!(l)!→!NaOH!(ac)!+!H2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l368.4!kJ!
!
!
3.! ¿Cuánto! calor! se! transfiere! en! la! reacción! de! 2.50! g! de! Fe2O3! con! suficiente! monóxido! de!
carbono!para!producir!hierro!metálico?!¿El!proceso!es!endotérmico!o!exotérmico?!
Fe2O3!(s)!+!CO!(g)!→!Fe!(s)!+!CO2!(g)!!!!!!!!!ΔH!=!l24.8!kJ!
!
!
4.! ¿Cuánto!calor!se!transfiere!en!la!reacción!de!233!g!de!óxido!de!calcio!con!suficiente!carbono!
para!producir!carburo!de!calcio?!¿El!proceso!es!exotérmico!o!endotérmico?!
CaO!(s)!+!C!(s)!→!CaC2!(s)!+!CO!(g)!!!!!!!!!ΔH!=!+464.8!kJ!
!
!
5.! El!disulfuro!de!carbono!puede!prepararse!a!partir!del!coque!(una!forma!impura!de!carbono)!y!
azufre!elemental.!
C!(s)!+!S2!(s)!→!CS2!(l)!!!!!!!!!ΔH!=!+358.8!kJ!
!
!
!
!
!
!
!
6.!
!
a)! ¿Cuánto!calor!se!absorbe!en!la!reacción!de!1.25!mol!de!S2?!
!
b)! Calcule!el!calor!absorbido!en!la!reacción!de!197!g!de!carbono!con!un!exceso!de!azufre.!
c)! Si!el!calor!absorbido!en!la!reacción!fue!de!515!kJ,!¿cuánto!CS2!se!produjo?!
La!oxidación!de!nitrógeno!en!el!tubo!de!escape!caliente!de!motores!a!reacción!y!automóviles!
sucede!por!la!reacción!
N2!(g)!+!O2!(g)!→!NO!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!+180.6!kJ!
!
!
!
!
a)! ¿Cuánto!calor!se!absorbe!en!la!formación!de!1.55!mol!de!NO?!
!
b)! Cuando!se!completó!la!oxidación!de!N2!a!NO!el!calor!absorbido!fue!de!492!J.!¿Qué!masa!de!
nitrógeno!se!oxidó?!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 6"
!
7.!! Considere!la!reacción!siguiente:!
Mg!(s)!+!O2!(g)!→!MgO!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1204!kJ!
!
!
!
!
!
!
!
!
a)!!¿La!reacción!es!exotérmica!o!endotérmica?!
b)! Calcule!la!cantidad!de!calor!que!se!transfiere!cuando!reaccionan!2.4!g!de!Mg.!
c)! ¿Cuántos!gramos!de!MgO!se!producen!durante!un!cambio!de!entalpía!de!l96!kJ?!
d)!!¿Cuántos!kilojoules!de!calor!se!transfieren!cuando!7.5!g!de!MgO!se!descomponen!en!Mg!y!
O2?!
!
!
8.! Un! método! común! para! generar! cantidades! pequeñas! de! oxígeno! gaseoso! en! el! laboratorio!
solía!ser!calentar!KClO3:! !
KClO3!(s)!→!KCl!(s)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l89.4!kJ!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Para!esta!reacción,!calcule!ΔH!para!la!formación!de!
a)!!4.34!mol!de!O2.!
b)!!200.8!g!de!KCl.!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 7"
!
SECCIÓN"III:"" Entalpías+de+formación!
"
"
"
Compuesto"
NH3!(g)!
H2O!(l)!
H2S!(g)!
Fe2O3!(s)!
CaCO3!(s)!
SO2!(g)!
CO2!(g)!
H2O2!(l)!
Tabla"de"entalpías"de"formación"
Compuesto"
ΔH"/"kJ"molZ1"
l46.19!
CH4(!g)!
l285.90!
CaCN2!(g)!
l21.00!
H2O!(g)!
l822.20!
HF!(g)!
l1206.90!
NF3!(g)!
l296.90!
HCN!(g)!
l393.5!
C6H12O6!(s)!
l187.8!
!
ΔH"/"kJ"molZ1"
l74.85!
l351.50!
l241.80!
l269.00!
l113.00!
130.50!
l1274.4!
!
"
1.!! Determine!si!la!siguiente!reacción!es!endotérmica!o!exotérmica.!
H2O2!(l)!→!H2O!(l)!+!O2!(g)!
"
"
2.!! A! través! de! la! fotosíntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a! partir! del! agua! y! del! dióxido! de!
carbono!del!aire!según!la!siguiente!reacción:!
CO2!(g)!+!H2O!(l)!→!C6H12O6!(s)!+!O2!(g)!
!
Calcule!∆H°!de!esta!reacción.!
!
!
!
3.! Calcule!ΔH!para!la!siguiente!reacción:!
H2S!(g)!+!O2!(g)!→!H2O!(g)!+!SO2!(g)!
!
!
4.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Calcule!el!valor!de!ΔH!para!las!siguientes!reacciones:!
!
a)! NH3!(g)!+!3!F2!(s)!→!NF3!(g)!!+!3!HF(g)!
b)! CaCO3!(s)!+!2!NH3!(g)!!!→!!CaCN2!(g)!+!3!H2O!(l)!!!
c)! Fe2O3!(s)!!+!!!3!H2!(g)!!!→!!2!Fe!(s)!+!3!H2O!(g)!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 8"
!
SECCIÓN"IV:"" Entalpías+de+enlace!
"
"
"
Tabla"de"entalpías"de"enlace"
Energía"de"enlace"
Tipo"de"enlace"
(kJ"molZ1)"
436!
N!–!F!
494!
F!–!F!
460!
C!–!O!
412!
N!–!N!
610!
N!=!N!
243!
O!–!O!
338!
C!–!C!
432!
N!≡!N!
Tipo"de"enlace"
H!–!H!
O!=!O!
O!–!H!
C!–!H!
C!=!C!
Cl!–!Cl!
C!–!Cl!
H!–!Cl!
Energía"de"enlace"
(kJ"molZ1)"
195!
158!
352!
159!
410!
180!
347!
944!
"
1.! Calcula!la!entalpía!de!formación!del!agua!a!partir!de!las!energías!de!enlace.!
H2!(g)!+!O2!(g)!→!H2O!(g)!
"
"
2.! Considerando!que!la!entalpía!de!reacción!de!hidrogenación!del!etileno!para!formar!etano!es!
de!l131!kJ,!calcula!la!energía!del!enlace!ClC.!
H2C!=!CH2!+!H2!→!H3C!–!CH3!
"
"
3.! Dada!la!reacción:!
CH4!(g)!+Cl2!(g)!→!CH3Cl!(g)!+!HCl!(g)!
!
!
Calcule!la!entalpía!de!reacción!estándar!utilizando!las!entalpías!de!enlace.!
"
"
4.! Utilice!las!energías!de!enlace!para!estimar!la!entalpía!de!la!siguiente!reacción:!
N2!(g)!+!F2!(g)!→!NF3!(g)!
"
"
5.! Calcule!la!entalpía!para!la!síntesis!industrial!del!alcohol!isopropílico!por!medio!de!la!reacción!
de!agua!con!propeno.!
CH3CH=CH2!+!H2O!→!CH3–CH(OH)–CH3!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 9"
!
SECCIÓN"V:""
Ley+de+Hess!
"
"
"
1.! Considere!las!reacciones!hipotéticas!siguientes:!
A!→!B!!!!!!!!!!ΔH!=!+30!kJ!
B!→!C!!!!!!!!!!ΔH!=!+60!kJ!
!
!
!
a)!!A!través!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpía!en!la!reacción!A!→!C.!
!
!
!
b)! Dibuje!un!diagrama!de!entalpía!para!las!sustancias!A,!B!y!C!e!indique!cómo!se!aplica!la!ley!
de!Hess.!
!
!
2.! Suponga!que!tiene!las!reacciones!hipotéticas!siguientes:!
X!→!Y!!!!!!!!!!ΔH!=!l35!kJ!
X!→!Z!!!!!!!!!!ΔH!=!+90!kJ!
!
!
!
a)! A!través!de!la!ley!de!Hess,!calcule!el!cambio!de!entalpía!en!la!reacción!Y!→!Z!
!
!
b)!!Construya!un!diagrama!de!entalpía!para!las!sustancias!X,!Y!y!Z.!
!
!
3.! Dadas!las!entalpías!de!reacción:!
P4!(s)!+!O2!(g)!→!P4O10!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l2940.1!kJ!
P4!(s)!+!O2!(g)!→!P4O6!(s)!!!!!!!!!!ΔH!=!l1640.1!kJ!
!
!
Calcule!el!cambio!de!entalpía!para!la!reacción!
P4O6!(s)!+!2!O2!(g)!→!P4O10!(s)!
!
!
4.! Dados!los!siguientes!datos:!
N2!(g)!+!O2!(g)!→!NO!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!+180.7!kJ!
NO!(g)!+!O2!(g)!→!NO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l113.1!kJ!
N2O!(g)!→!N2!(g)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l163.2!kJ!
!
!
Utilice!la!ley!de!Hess!para!calcular!ΔH!en!la!reacción:!
!
N2O(g)!+!NO2!(g)!→!3!NO!(g)!
!
"
5.!! La!entalpía!de!combustión!de!C!a!CO2!es!l395.5!kJ,!!y!la!entalpía!de!combustión!de!CO!a!CO2!es!
l283.0!kJ/mol:!
C!(s)!+!O2!(g)!→!CO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l393.5!kJ!
CO!(g)!+!O2!(g)!→!CO2!(g)!!!!!!!!!!ΔH!=!l283.0!kJ!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 10"
!
SECCIÓN"VI:"" Entropía!
"
Tabla"de"entropías"molares"
Compuesto"
ΔS"/"J"KZ1"molZ1"
109.60!
Cl2!(g)!
69.90!
S!(s)!
205.10!
SO3!(g)!
238.93!
H2SO4!(ac)!
51.21!
CH3OH!(l)!
72.13!
CO2!(g)!
Compuesto"
H2O2!(l)!
H2O!(l)!
O2!(g)!
O3!(g)!
Na!(s)!
NaCl!(s)!
"
"
1."
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
2.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Prediga!el!signo!del!cambio!de!entropía!(ΔS)!en!los!siguientes!procesos:!
a)! H2!(g)!+!Br2!(g)!→!2!HBr!(g)!
b)! I2!(s)!→!I2!(ac)!
c)! N2!(g)!+!3!H2!(g)!→!2!NH3!(g)!
d)! HCl!(g)!+!NH3!(g)!→!NH4Cl!(s)!
A!partir!de!los!valores!de!entropía!molares!estándar,!calcule!ΔS!a!25°C!para!cada!una!de!las!
siguientes!reacciones:!
a)! H2O2!(l)!!!→!!!H2O!(l)!+!O2!(g)!
b)! Na!(s)!+!Cl2!(g)!!!→!!!NaCl!(s)!
c)! O3!(g)!!!→!!!O2!(g)!
d)!!SO3!(g)!+!H2O!(l)!!!→!!!H2SO4!(ac)!
e)! S!(s)!+!O2!(g)!!!→!!!SO3!(g)!
f)! CH3OH!(l)!+!O2!(g)!!!→!!!CO2!(g)!+!H2O!(l)!
!
!
!
!
!
ΔS"/"J"KZ1"molZ1"
223.10!
31.80!
256.76!
156.90!
127.00!
213.70!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 11"
!
SECCIÓN"VII:"" Energía+de+Gibbs+y+espontaneidad!
!
Tabla"de"Datos"Termodinámicos"a"25°C"
ΔH"/"kJ"molZ1! ΔS"/"J"KZ1"molZ1! Compuesto"
ΔH"/"kJ"molZ1! ΔS"/"J"KZ1"molZ1!
l239.0!
127.00!
NO!(g)!
90.3!
210.80!
lll!
160.50!
NOCl!(g)!
52.6!
264.00!
l1274.4!
212.00!
Cl2!(g)!
!!!!!!!!!0!
223.10!
l393.5!
213.70!
Cl!(g)!
121.7!
165.20!
l285.9!
69.90!
SO2!(g)!
l296.8!
248.20!
l241.8!
188.80!
SO3!(g)!
l396.0!
256.76!
!!!!!!!!!!0!
205.10!
H2S!(g)!
l21.00!
205.70!
Compuesto"
CH3OH!(l)!
C2H5OH!(l)!
C6H12O6!(s)!
CO2!(g)!
H2O!(l)!
H2O!(g)!
O2!(g)!
!
1.! Calcule!la!energía!libre!de!Gibbs!para!la!siguiente!reacción!química,!a!25°C:!
CH3OH!(l)!!!+!!!O2!(g)!!!→!!!H2O!(g)!!!+!!!CO2!(g)!
!
!
2.! Determine!si!a!50°C!es!espontánea!la!reacción!química!entre!NO!y!Cl2.!
NO!(g)!!!+!!!Cl2!(g)!!!→!!!NOCl!(g)!!!+!!!Cl!(g)!
!
!
3.! Determine!si!la!siguiente!reacción!ocurre!de!forma!espontánea!a!25°C:!
H2S!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!→!!!H2O!(g)!!!+!!!SO2!(g)!
!
!
4.! El!hierro!metálico!se!puede!formar!reduciendo!óxido!de!hierro!(III)!con!hidrógeno.!
Fe2O3!(s)!!!+!!!3!H2!(g)!!!→!!!2!Fe!(s)!!!+!!!H2O!(g)!
!
!
!
!
ΔH°!=!+!98.8!kJ!
ΔS°!=!+!141.5!J/K!
Determine!si!la!reacción!es!espontánea!a!25°C.!En!caso!que!no!lo!fuera,!¿a!qué!temperatura!
se!volverá!espontánea!la!reacción?!
!
!
5.!! La! reacción! principal! del! método! de! contacto! en! la! fabricación! del! acido! sulfúrico! es! la!
oxidación! catalítica! del! dióxido! de! azufre! que! se! lleva! a! cabo! a! una! temperatura! de! unos!
400°C!
SO2!(g)!+!O2!(g)!→!SO3!(g)!
!
!
!
!
!
!
!
!
a)! Determine!si!la!reacción!ocurre!de!forma!espontánea!a!la!temperatura!indicada!!
b)! ¿Qué!cantidad!de!energía!se!desprendería!en!la!oxidación!de!74,6g!de!dióxido!de!azufre?!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 12"
!
6.!! En!la!fabricación!del!vino,!la!glucosa!de!la!uva!es!transformada!en!etanol!mediante!la!acción!
de!levaduras,!según!la!reacción:!
C6H12O6!(s)!→!2!C2H5OH!(l)!+!2!CO2!(g)!
!
!
!
La!entalpía!estándar!de!reacción!(ΔH°)!es!l67.98!kJ!y!la!energía!libre!estándar!de!esta!reacción!
(ΔG°)!es!l222,76!kJ.!Con!los!datos!entregados,!calcula:!
!
a)! ∆S°!de!la!reacción.!
!
!
!
!
b)! ∆H°f!!del!etanol!líquido!(C2H5OH).!
!
!
7.! A! través! de! la! fotosíntesis,! los! vegetales! fabrican! glucosa! a! partir! del! agua! y! del! dióxido! de!
carbono!del!aire!según!la!siguiente!reacción:!
6!CO2!(g)!+!6!H2O!(l)!→!C6H12O6!(s)!+!6!O2!(g)!
!
!
a)! Calcule!∆H°!de!esta!reacción.!
!
!
b)! Calcule! ∆S°! de! esta! reacción! y! justifique,! utilizando! criterios! termodinámicos,! por! qué! es!
imposible! que! los! vegetales! puedan! realizar! la! fotosíntesis,! en! condiciones! estándar! a!
25°C,!sin!un!aporte!de!energía!desde!una!fuente!externa.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 13"
!
Unidad"Nº2:!
“CINÉTICA!QUÍMICA”!
!
Objetivos:"
• Conocer! y! comprender! las! teorías! que! explican! los! fenómenos! cinéticos! y! el! concepto! de!
velocidad!de!reacción.!
• Calcular!velocidades!de!reacción!a!partir!del!planteamiento!de!la!ley!de!velocidad!y!determinar!
el!orden!de!reacción!para!diferentes!reacciones!químicas.!
• Identificar!la!molecularidad!en!reacciones!químicas!y!explicar!la!cinética!de!una!reacción!simple!
a!partir!de!los!mecanismos!de!reacción.!
!
!
SECCIÓN"I:""
!
1.!!
!
!
!
!
!
!
!
!
2.!
Fundamentos+de+la+cinética!
A!partir!de!la!teoría!de!colisiones,!explique:!
a)! ¿Cómo!influye!la!orientación!en!la!velocidad!de!reacción?!
b)! ¿Por!qué!no!todas!las!reacciones!exotérmicas!son!instantáneas?!
c)! ¿Por!qué!las!reacciones!se!llevan!a!cabo!con!más!rapidez!a!altas!temperaturas?!
La! reacción! de! formación! del! HBr,! a! partir! de! H2! y!Br2,! se! puede! representar! a! través! de! un!
gráfico! de! energía! v/s! transcurso! de! la! reacción.! Grafique! la! reacción! de! formación! de! HBr,!
considerando!que!la!energía!de!activación!es!40!kcal/mol!y!que!ΔH!es!l6!kcal/mol.!
energía!
!
transcurso!de!la!reacción!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
a)! Indique!en!el!gráfico!la!posición!de!reactivos,!productos,!e!inicio!de!reacción.!
b)!!Calcule!la!energía!de!activación!para!la!reacción!inversa.!
!
c)!! La!reacción!de!formación!de!HBr,!¿es!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?!!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 14"
!
3.! Observe!los!siguientes!perfiles!de!reacción.!En!cada!uno!complete!los!cuadros!dispuestos!con!
los! siguientes! conceptos:! reactivos,! productos,! complejo! activado,! energía! de! activación,!
entalpía!(ΔH).!
!
Perfil+A+
Perfil+B+
!
!
!
!
¿Representan!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?,!¿cuál!de!las!dos!es!más!rápida!y!por!
qué?!
!
!
4.! Una! reacción! química! hipotética! tiene! una! energía! de! activación! de! 32! kJ/mol.! Para! la!
reacción! inversa,! la! energía! de! activación! es! 58! kJ/mol.! Plantee! un! perfil! de! reacción! y!
explique!si!la!reacción!es!exotérmica!o!endotérmica.!¿El!cambio!en!el!valor!de!la!energía!de!
activación!tiene!efecto!sobre!la!velocidad!de!reacción?!Explique.!
!
!
5.! Observe!el!gráfico!que!muestra!dos!caminos!posibles!para!una!cierta!reacción!química.!Uno!
de!ellos!corresponde!a!la!reacción!en!presencia!de!un!catalizador.!
!
!
!
!
!
!
!
a)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!energía!de!activación!de!la!reacción!catalizada?!
b)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!entalpía!de!reacción?!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 15"
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
c)! ¿Es!una!reacción!endotérmica!o!exotérmica?!
d)! ¿Cuál!es!el!valor!de!la!energía!de!activación!de!la!reacción!sin!catalizar?!
e)! ¿Cuál!es!la!diferencia!energética!entre!una!reacción!catalizada!y!una!sin!catalizar?!
f)!
!
!
!
Marque!en!el!gráfico!los!siguientes!ítems:!
!
!
!
!
Inicio!de!la!reacción!
!
!
!
!
Momento!en!que!hay!100%!de!reactantes!
!
!
!
!
Momento!en!que!hay!100%!de!productos!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 16"
!
SECCIÓN"II:""
Velocidades+de+reacción!
!
1.!! Escriba!las!expresiones!de!velocidad!media,!considerando!los!coeficientes!estequiométricos,!
para! las! siguientes! reacciones! en! términos! de! la! desaparición! de! reactivos! y! la! aparición! de!
productos.!
!
!
a)! H2!(g)!+!I2!(g)!↔!HI!(g)!
!
!
b)! N2!(g)!+!H2!(g)!↔!NH3!(g)!
!
!
c)! SO2!(g)!+!H2O!(l)!↔!H2SO3!(ac)!
!
!
2.! La!concentración!de!un!reactante!cambia!de!0.5!M!a!0.1!M!en!un!tiempo!de!480!s.!¿Cuál!es!la!
velocidad!de!reacción!en!M/min!durante!este!intervalo!de!tiempo?!
!
!
3.! Calcule! la! velocidad! de! desaparición! de! C4H9Cl! en! los! intervalos! de! tiempo! que! se! indican,!
considerando!los!datos!de!concentración!señalados!en!la!tabla:!
!
C4H9Cl!(ac)!+!H2O!(l)!!→!!C4H9OH!(ac)!+!HCl!(ac)!
!
t"(s)"
[C4H9Cl]"(M)"
0!
0.1000!
25!
0.0905!
50!
0.0820!
75!
0.0741!
100!
0.0671!
125!
0.0549!
150!
0.0448!
175!
0.0368!
200!
0.0200!
225!
0!
Velocidad"(M/s)"
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 17"
!
4.! En!la!reacción!de!formación!del!agua!a!partir!de!sus!componentes!han!desaparecido!0.2!mol/L!
de! oxígeno! en! tres! segundos.! Calcula! las! velocidades! de! reacción! ese! intervalo! de! tiempo!
referidas!a!los!reactivos!y!al!producto.!
!
!
5.! Para!la!reacción!de!descomposición!del!tetraóxido!de!dinitrógeno!(N2O4!↔!NO2)!la!velocidad!
de!formación!de!NO2,!en!cierto!intervalo!de!tiempo,!es!0.004!mol!Ll1!sl1.!¿Cuánto!vale!en!ese!
intervalo!de!tiempo!la!velocidad!de!desaparición!de!N2O4?!
!
!
6.! En!la!reacción!de!obtención!del!etano!por!hidrogenación!del!eteno!han!desaparecido!5!mol/L!
de! eteno! durante! los! primeros! 15! s! de! la! reacción.! Calcula! la! velocidad! de! formación! del!
etano,!así!como!la!de!desaparición!del!eteno!e!hidrógeno.!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 18"
!
SECCIÓN"III:"" Ley+de+velocidad+y+orden+de+reacción!
!
1.! Las!moléculas!de!Br2!se!forman!a!partir!de!la!reacción!entre!los!radicales!Br,!cuya!ecuación!de!
velocidad!es!v!=!k![Br]2,!¿cuál!es!el!orden!global!de!esta!reacción?!
!
!
2.! La!ecuación!química!de!la!reacción!de!iones!yoduro!con!iones!peroxidisulfato!!es:!
S2O8l2(ac)!!+!!3Il(ac)!→!2SO4l2(ac)!!+!!I3l(ac)!
!
Determina! los! órdenes! parciales! y! global! de! la! reacción,! considerando! que!
experimentalmente!se!ha!demostrado!que!la!ecuación!de!velocidad!de!esta!reacción!es!v!=!k!
[S2O8l2][Il].!
!
!
3.! La! ecuación! de! velocidad! de! la! reacción! NO! (g)! +! H2!(g)! ↔! N2!(g)! +! 2! H2O! (g)! viene! dada! por! la!
siguiente!expresión!obtenida!experimentalmente:!v!=!k![NO]2![H2].!¿Cuál!es!el!orden!total!de!
esta!reacción!y!el!orden!parcial!respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos?!
!
!
4.!! Se! ha! comprobado! experimentalmente! que! la! reacción! 2A! +! B! ↔! C! es! de! primer! orden!
respecto!a!cada!uno!de!los!reactivos.!
!
!
a)! Escriba!la!ecuación!de!velocidad!para!este!proceso.!
!
!
b)! ¿Cuál!es!el!orden!total!de!reacción?!
!
!
5.! Para!la!reacción!en!fase!gaseosa!2!A!+!B!↔!3C,!cuyo!orden!de!reacción!es!2!respecto!de!A!y!de!
orden!1!respecto!de!B:!
!
!
a)! Formule!la!expresión!para!la!ley!de!velocidad.!
!
!
b)! ¿Cuál!es!el!orden!global!de!la!reacción?!
!
!
6.! La! reacción! 2! X! +! Y! ↔! X2Y! tiene! órdenes! de! reacción! 2! y! 1! respecto! a! los! reactivos! X! e! Y,!
respectivamente.! Determine! el! orden! global! de! la! reacción! y! la! ecuación! de! velocidad! para!
este!proceso.!
!
!
7.! La! hemoglobina! (Hb)! en! la! sangre! se! une! al! oxígeno! formando! oxihemoglobina! (HbO2)! que!
transporta!el!oxígeno!a!los!tejidos!del!cuerpo.!!
Hb!(ac)!+!O2!(ac)!↔!HbO2!(ac)!
!
La! reacción! es! de! primer! orden! respecto! a! la! hemoglobina! y! de! primer! orden! respecto! al!
oxígeno!disuelto,!con!una!constante!de!velocidad!igual!a!4×107!L!moll1!sl1.!Calcula!la!velocidad!
inicial! con! la! que! la! hemoglobina! se! unirá! al! oxígeno! si! la! concentración! de! hemoglobina! es!
2.5×10l9!M!y!la!de!oxígeno!es!4.0×10l5!M.!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 19"
!
8.! Para!la!reacción!2!ICl!(g)!+!H2!(g)!↔!I2!(g)!+!2!HCl!(g)!se!obtuvieron!los!siguientes!datos!cinéticos:!
!
Experimento" [ICl]"/"M" [H2]"/"M" v"/"mol"LZ1"sZ1"
1!
1.5×10l3!
1.5×10l3!
3.70×10l10!
l3
l3
2!
3.0×10 !
1.5×10 !
7.40×10l10!
3!
3.0×10l3!
4.5×10l3!
2.22×10l9!
l3
l3
4!
4.7×10 !
2.7×10 !
lll!
!
!
Calcule:!
!
!
a)! Los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción.!
!
!
!
b)! La!expresión!de!la!ley!de!velocidad.!
!
!
!
c)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!
!
!
d)! La!velocidad!de!reacción!en!el!experimento!4.! !
!
!
9.! Se! ha! medido! la! velocidad! en! la! reacción! A! +! 2B! ↔! C! a! 25°C,! para! lo! que! se! han! diseñado!
cuatro!experimentos!obteniendo!los!siguientes!resultados:!
!
Experimento" [A]"/"M"
[B]"/"M"
v"/"mol"LZ1"sZ1"
1!
0.1!
0.1!
5.50×10l6!
2!
0.2!
0.1!
2.20×10l5!
3!
0.1!
0.3!
1.65×10l5!
4!
0.1!
0.6!
3.30×10l5!
!
!
Calcule:!
!
!
a)! Los!órdenes!de!reacción!parciales!y!total.!
!
!
b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!
!
!
c)! La!velocidad!cuando!las!concentraciones!de!A!y!B!sean!ambas!5.0×10l2.!
!
!
10.! En! la! reacción! química! de! formación! del! dicloruro! de! manganeso! (MnCl2)! se! obtuvieron! los!
siguientes!resultados!cinéticos:!
!
HCl!+!MnO2!+!Cl2!↔!MnCl2!+!H2O!
!
Experimento"
[HCl]"/"M"
[MnO2]"/"M"
[Cl2]"/"M"
v"/"mol"LZ1"sZ1"
1!
3.1!
2.7!
2.1!
!!2.5×10l3!
2!
3.1!
5.4!
2.1!
10.0×10l3!
3!
3.1!
2.7!
4.2!
10.0×10l3!
4!
6.2!
2.7!
2.1!
!!5.0×10l3!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 20"
!
!
!
!
!
!
!
!
11.!
Calcule:!
a)! Los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción.!
b)! La!constante!de!velocidad!de!la!reacción.!
Para!la!reacción!química!entre!el!ácido!clorhídrico!(HCl)!y!el!tiosulfato!de!sodio!(Na2S2O3)!se!
estudió!la!velocidad!en!función!de!diferentes!concentraciones!de!reactivo,!obteniéndose!los!
resultados!que!se!indican.!
!
HCl!!+!!Na2S2O3!!→!!SO2!!+!!S!!+!!NaCl!!+!!H2O!
!
Experimento"
1!
2!
4!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
[HCl]"/"M"
0.05!
0.10!
0.05!
[Na2S2O3]"/"M"
0.06!
0.06!
0.12!
v"/"mol"LZ1"sZ1"
5×10l4!
1×10l3!
8×10l3!
a)! Exprese!la!ley!de!velocidad,!considerando!los!órdenes!parciales!de!reacción.!
b)! Calcule!el!valor!de!la!constante!de!velocidad!
c)! ¿Cuál!es!la!velocidad!de!reacción!considerando!que!la!concentración!de!Na2S2O3!es!0.048!
M!y!la!de!HCl!es!0.35!M?!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 21"
!
SECCIÓN"IV:"" Molecularidad+y+Mecanismos+de+reacción!
!
1.!! Para!la!reacción!NO! (g)!+!O3!(g)!↔!NO2!(g)!+!O2!(g),!¿se!puede!predecir!la!ecuación!de!velocidad!
sabiendo! que! es! una! reacción! elemental?,! ¿por! qué?.! Si! la! respuesta! anterior! es! afirmativa,!
escriba!la!ecuación!de!velocidad!para!esta!reacción.!
!
!
2." Identifique! la! molecularidad! y! escriba! la! ley! de! velocidad! para! cada! una! de! las! siguientes!
reacciones!elementales:!
!
!
a)! I2(g)!→!2!I(g)!
!
!
!
b)! 2!NO(g)!+!Br2(g)!→!2!NOBr(g)!
!
!
c)! N2O5(g)!→!NO2(g)!+!NO3(g)!
!
!
3.! De! acuerdo! al! mecanismo! de! descomposición! del! pentaóxido! de! dinitrógeno! (N2O5)! que! se!
indica! a! continuación,! encierre! en! un! círculo! todos! los! intermediarios! que! participan! de! la!
reacción.!
!
!
!
!
!
!!!!!!!!!!2!N2O5(g)!→!2!NO2(g)!+!2!NO3(g)!
!
!
!
!
!
!
NO2(g)!+!NO3(g)!→!NO(g)!+!NO2(g)!+!O2(g)!
!
!
!
!
!
!!NO(g)!+!NO3(g)!→!2!NO2(g)!
!
!
4.! Considere!el!siguiente!mecanismo!para!la!reacción!entre!el!óxido!nítrico!con!el!cloro:!!
!
!
!
!
Paso!1:!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!NO(g)!+!Cl2(g)!→!NOCl2(g)!
!
!
!
!
Paso!2:!!!!
NOCl2(g)!+!NO(g)!→!2!NOCl(g)!
!
!
a)! Indique!la!ecuación!química!y!la!molecularidad!para!la!reacción!global.!
!
!
b)! Identifique!el!(los)!producto(s)!intermediario(s)!de!la!reacción.!
!
!
c)! ¿Cuál!es!la!molecularidad!de!cada!etapa!elemental?!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 22"
!
5.! El! siguiente! gráfico! muestra! las! reacciones! catalizada! y! sin! catalizar! para! la! descomposición!
del!peróxido!de!hidrógeno!(H2O2)!
!
!
!
!
!
!
!
!
La!ecuación!para!la!reacción!no!catalizada!es:!2!H2O2(ac)!→!2!H2O(l)!+!O2(g)!
El! mecanismo! para! la! reacción! catalizada! está! descrito! por! las! siguientes! reacciones!
elementales:!
!
!
!
2!Br–(ac)!+!H2O2(ac)!+!2!H+!→!Br2(ac)!+!2!H2O(l)!
!
!
!
!!!!!!!!!!!!!!!Br2(ac)!+!H2O2(ac)!→!2!Br–(ac)!+!2!H+(ac)!+!O2(g)!
!
a) Indique!la!molecularidad!de!la!reacción!global!catalizada!y!escriba!su!ecuación!química.!
!
!
b)
¿Cuál(es)!es!(son)!el!(los)!intermediario(s)!de!la!reacción!catalizada?!
c)
¿Cuál!de!los!pasos!elementales!corresponde!a!la!etapa!limitante?!
!
!
!
!
6.! Para!la!reacción!entre!el!óxido!de!nitrógeno!!y!el!bromo!se!propuso!el!mecanismo!siguiente:!
!
!
!
!
Paso!1:!!
!!!!!NO(g)!+!Br2(g)!→!NOBr2(g)!
etapa+lenta!
!
!
!
!
Paso!2:!!
NOBr2(g)!+!NO(g)!→!2!NOBr(g)! etapa+rápida!!
!
a) Construya! un! gráfico! que! evidencie! las! variaciones! de! energía! entre! reactivos,!
intermedios!y!productos,!considerando!que!esta!reacción!química!es!endotérmica.!
!
b) Indique!la!etapa!limitante!de!la!velocidad!
!
c) Escriba!la!ecuación!química!para!la!reacción!global.!
!
d) ¿Cuáles!son!los!órdenes!parciales!y!total!de!la!reacción!global?!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 23"
!
7.! El!mecanismo!propuesto!para!cierta!reacción!es!el!siguiente:!
"
AB!+!C2!→!AC!+!BC!
1ª!etapa!(lenta)!
!
AC!+!AB!→!BC!+!A2!
!
2ª!etapa!(rápida)!
!
Escribe!la!ecuación!global!de!la!reacción.!
!
Deduce!la!expresión!de!la!ley!de!velocidad.!
a)
b)
!
!
8.! Observe!el!gráfico!de!energía!para!la!reacción!de!A!a!D!que!se!presenta!a!continuación,!y!
contesta!las!preguntas.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
"
"
!
!
!
!
!
a)! ¿Cuántos!intermedios!hay!en!la!reacción?!
b)! ¿Cuantos!estados!de!transición!hay!en!la!reacción?!
c)!
¿Cuál!es!la!etapa!más!rápida!de!la!reacción?!
d)! ¿Cuál!es!el!reactivo!en!la!etapa!limitante!de!la!velocidad?!
e)! ¿Cómo!es!la!primera!etapa!de!la!reacción,!endotérmica!o!exotérmica?!
f)!
¿Cómo!es!la!reacción!global,!endotérmica!o!exotérmica?!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 24"
!
SECCIÓN"V:""
Factores+cinéticos!
!
1.!! Explique!los!siguientes!hechos!desde!la!perspectiva!de!la!cinética!química!y!los!factores!que!
modifican!las!velocidades!de!reacción.!
!
!
a)! El!ácido!clorhídrico!10!M!ataca!al!mármol!mucho!más!rápido!que!el!ácido!clorhídrio!0.01!
M.!
!
!
b)! Las!luciérnagas!lucen!con!más!intensidad!en!las!noches!calurosas!que!en!las!noches!frías.!
!
!
2.! La! reacción! entre! el! cinc! y! el! ácido! clorhídrico! 1! M! se! representa! a! través! de! la! siguiente!
reacción:!
!
!
a)! El!Zn!es!una!sustancia!sólida,!¿qué!efecto!tendrá!en!la!velocidad!de!la!reacción!si!se!usa!Zn!
en!polvo?,!¿y!si!se!empleara!en!trozos?!
!
!
b)! ¿Qué!efecto!tendrá!en!la!velocidad!de!reacción!si!se!usa!HCl!0.5!M?,!¿y!si!utilizaramos!HCl!
5!M?!
!
3." Las!serpientes!son!reptiles!ectotermos,!es!decir,!no!poseen!mecanismos!especializados!para!
regular! su! temperatura! corporal,! sino! que! dependen! del! calor! del! medioambiente.! Por!
ejemplo,! en! los! días! fríos! disminuyen! las! reacciones! bioquímicas! en! sus! células! provocando!
que!su!actividad!se!reduzca.!
"
!
a)! Si! aumenta! la! temperatura! en! el! ambiente,! ¿qué! sucederá! con! la! velocidad! de! las!
reacciones!bioquímicas!celulares!de!la!serpiente?!
!
!
b)! ¿Qué! factor! influye! en! la! velocidad! de! las! reacciones! bioquímicas! que! se! producen! en! el!
metabolismo!de!la!serpiente?!
!
4.! Considere!un!cubo!de!1!m!por!cada!uno!de!sus!lados,!tal!como!aparece!en!la!siguiente!figura.!
!
1!m!
1!m!
1!m!
!
!
!
!!
a)! Calcule!el!área!total!del!cubo,!considerando!sus!seis!caras.!
b)! Si!este!gran!cubo!se!divide!en!8!cubos!más!pequeños!de!0.5!m!por!
cada! lado,! ¿cuál! es! el! área! total! de! cada! uno! de! los! cubos!
pequeños?,!¿y!la!suma!total!del!área!de!todos!los!cubos!pequeños?!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 25"
!
!
c)! ¿Qué! conclusión! extrae! al! comparar! la! superficie! de! contacto! del! cubo! grande! con! la!
superficie!total!de!los!cubos!más!pequeños?!Extrapole!esta!relación!al!efecto!que!tiene!el!
grado!de!división!de!reactivos!en!la!velocidad!de!una!reacción!química.!
!
!
5.! La! siguiente! reacción! exotérmica! se! lleva! a! cabo! en! un! recipiente! cerrado! provisto! de! un!
émbolo!móvil.!
!
2!CO!(g)!!!+!!!O2!(g)!!!↔!!!2!CO2!(g)!
!
!
Desde!el!punto!de!vista!de!la!cinética!química,!explica:!
!
!
a)! ¿Qué!sucede!al!aumentar!la!presión!del!sistema?!
!
!
b)! ¿Qué!sucede!si!disminuye!la!temperatura!del!sistema?!
!
!
c)! ¿Qué!sucede!con!la!velocidad!de!reacción!si!aumenta!la!concentración!de!CO?!
!
!
d)! ¿Qué!sucede!con!la!velocidad!de!reacción!si!disminuye!la!concentración!de!O2?!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 26"
!
Unidad"Nº3:!
“EQUILIBRIO!QUÍMICO”!
!
Objetivos:"
• Conocer! y! comprender! el! concepto! de! equilibrio! químico,! las! pautas! para! expresar!
matemáticamente!la!constante!de!equilibrio!e!interpretar!la!información!que!ésta!entrega.!
• Calcular! constantes! de! equilibrio! y! sus! concentraciones,! e! interpretar! datos! y! formular!
explicaciones!a!partir!de!las!teorías!y!conceptos!tratados!en!clases.!
• Comprender!los!factores!que!afectan!el!equilibrio!químico:!principio!de!Le!Chatelier.!
!
!
SECCIÓN"I:""
Constantes+de+Equilibrio!
!
1.!! Exprese!la!constante!de!equilibrio!de!las!siguientes!reacciones!químicas.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
a)! NO2!(g)!↔!N2O4!(g)!
!
b)! HI!(g)!↔!H2!(g)!+!I2!(g)!
!
c)! SO2Cl2!(g)!↔!SO2!(g)!+!Cl2!(g)!
!
d)! N2!(g)!+!H2!(g)!↔!NH3!(g)!
!
e)! CO!(g)!+!O2!(g)!↔!CO2!(g)!
!
f)! NaHCO3!(s)!↔!Na2CO3!(s)!+!H2O!(g)!+!CO2!(g)!
!
g)! Zn!(s)!+!HCl!(ac)!↔!ZnCl2!(ac)!+!H2!(g)!
!
h)! H2O2!(l)!↔!H2O!(l)!+!O2!(g)!
2.! Escriba!la!ecuación!química!a!partir!de!las!siguientes!constantes!de!equilibrio.!
!
[NH3 ]2
[NO]2 [Br2 ]
K
=
!
!
a)! Kc =
d)! c
[N2 ][H2 ]3
[BrNO]2
b)! Kc =
[I2 ][Cl2 ]
!
[ICl]2
e)! Kc =
[SO3 ]
!
[SO][O2 ]
c)! Kc =
[NO]2
!
[N2 ][O2 ]
f)! Kc =
[HBr]2
!
[H2 ][Br2 ]
"
"
"
"
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 27"
!
3.! La!ruptura!homolítica!del!oxígeno!molecular!se!representa!mediante!la!ecuación!
O2!(g)!!↔!2!O!(g)!
!
con! una! constante! de! equilibrio! Kc! =! 1×10l34,! a! 25ºC.! Plantea! una! hipótesis! de! cómo! se!
encontraría!el!oxígeno!en!la!vida!cotidiana.!
!
!
4.! Se!tiene!la!siguiente!reacción!en!equilibrio!
CaCO3!(s)!!↔!CaO!(s)!+!CO2!(g)!!!!!Kc!=!2.5×10l3!a!800°C!
!
!
a)! Escriba!la!expresión!de!la!constante!de!equilibrio!
!
!
b)! ¿Hacia!dónde!se!favorece!el!equilibrio?!
!
!
5.! El! NO! es! un! contaminante! atmosférico! que! producen! los! motores! de! automóvil! por! la!
reacción:!
N2!(g)!+!O2!(g)!↔!2!NO!(g)!
!
!
Para!!esta!reacción,!el!valor!de!Kc!a!2300!K!es!1.7×10l3.!¿Quedará!mucho!reactivo!cuando!la!
reacción!haya!llegado!al!equilibrio?!Explique!su!respuesta.!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 28"
!
SECCIÓN"II:""
Cálculo+de+constantes+de+equilibrio+y+concentraciones+en+el+equilibrio!
"
1.! Considere!la!siguiente!reacción!química!en!equilibrio:!
H2S!(g)!+!O2!(g)!↔!H2SO4!(g)!
!
!
!
!
!
!
"
"
2."
Si! las! concentraciones! de! cada! especie! son:! [H2SO4]! =! 3.45! M,! [O2]! =! 0.25! M! y! [H2S]! =!
1.24!M.!
a)! Determine!el!valor!de!Kc.+
b)! ¿Existirá!más!cantidad!de!producto!o!reactivo!en!el!equilibrio?!
Al! calentar! a! 100ºC! el! bromuro! de! nitrosilo,! éste! se! descompone! de! acuerdo! a! la! siguiente!
reacción!química:!
NOBr!(g)!↔!NO!(g)!+!Br2!(g)!
Al!realizar!esta!reacción!en!un!recipiente!de!10!L,!se!aprecia!que,!al!alcanzarse!el!equilibrio,!en!
el!recipiente!hay!0.059!moles!de!NOBr,!0.105!moles!de!NO,!y!0.05!moles!de!Br2.!
!
¿Cuál!es!el!valor!de!la!constante!de!equilibrio!para!esta!reacción?!
!
!
3." El!acetato!de!etilo!es!un!disolvente!industrial!que!se!obtiene!por!la!reacción!del!ácido!acético!
con!etanol.!
CH3COOH!(ac)!!!+!!!C2H5OH!(ac)!!!↔!!!CH3COOC2H5!(ac)!!!+!!!H2O!(l)!
!
!
a)! Escriba!la!expresión!de!la!constante!de!equilibrio.!
!
!
b)! Una!disolución!que!se!preparó!en!un!matraz!aforado!de!500!mL!mezclando!1!mol!de!ácido!
acético!con!1!mol!de!etanol,!contiene!0.65!mol!de!acetato!de!etilo!en!el!equilibrio.!Calcule!
la!concentración!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc.!
!
!
c)! Una! reacción! característica! del! acetato! de! etilo,! es! la! reacción! inversa! a! la! descrita! en! el!
enunciado! de! este! ejercicio,! también! conocida! como! reacción! de! hidrólisis.! Escriba! la!
expresión! de! equilibrio! de! la! reacción! de! hidrólisis! y! calcule! el! valor! de! Kc! para! dicha!
reacción,!considerando!los!datos!del!problema!3b.!
!
!
4.! Se!realiza!la!reacción!de!formación!de!amoníaco!en!un!recipiente!cuyo!volumen!es!de!10!L,!
llegando!al!equilibrio!químico!cuando!existen!2!moles!de!H2,!4!moles!de!N2,!y!5!moles!de!NH3.!!
H2!(g)!+!N2!(g)!↔!2!NH3!(g)!
!
!
!
!
Determine!la!concentración!molar!de!cada!especie!y!el!valor!de!Kc!y!Kp.!!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 29"
!
5.! Las! presiones! parciales! en! una! mezcla! en! equilibrio! de! NO,! Cl2! y! NOCl,! a! 500! K,! son! las!
siguientes:!PNO!=!0.240!atm;!PCl2!=!0.608!atm!y!PNOCl!=!1.35!atm.!¿Cuánto!vale!Kp!y!Kc!a!500!K,!
para!la!reacción!NO!(g)!+!Cl2!(g)!↔!NOCl!(g)?!!
!
6.! Determine! la! concentración! de! O2! que! debe! existir! en! el! equilibrio! de! la! reacción! de!
descomposición!del!trióxido!de!azufre:!
SO3!(g)!↔!SO2!(g)!+!O2!(g)!
!
Considere!los!siguientes!datos:![SO2]!=!0.125!M,![SO3]!=!2.75!M!y!Kc!=!0.01.!
!
!
7.! En!la!siguiente!reacción!reversible:!
HF!(ac)!↔!H+!(ac)!+!Fl!(ac)!
!
!
!
!
!
!
!
!
El! equilibrio! se! logra! cuando! las! concentraciones! molares! de! cada! producto! son! iguales! y!
representan!el!5%!de!la!concentración!molar!del!reactante.!Si!la!concentración!en!equilibrio!
del!reactante!fuese!0.25!M,!determine:!!
!
a)! La!concentración!molar!de!cada!producto.+
!
b)! El!valor!de!Kc.+
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 30"
!
SECCIÓN"III:"" Principio+de+Le+Chatelier!
!
1.! En!un!recipiente!cerrado!se!establece!el!siguiente!equilibrio:!!
!
2!HgO!(s)!↔!2!Hg!(l)!+!O2!(g)!!!!!!!!!!!!!∆H!>!0!
!
!
a)! ¿Cómo!afecta!al!equilibrio!un!aumento!de!la!presión!parcial!de!oxígeno?!!
!
!
b)! ¿Qué!le!ocurrirá!al!equilibrio!cuando!se!aumente!la!temperatura?!
"
"
2.! A!25ºC!y!1!atmósfera,!se!establece!el!equilibrio:!!
!
N2!(g)!+!O2!(g)!↔!2!NO!(g)!!!!!!!!!∆H!=!–!180.2!kJ!
!
!
Razone!sobre!la!veracidad!o!falsedad!de!las!siguientes!afirmaciones:!!
!
!
a)! La!constante!de!equilibrio!se!duplica!si!se!duplica!la!presión.!!
!
!
b)! La!reacción!se!desplaza!hacia!la!izquierda!si!se!aumenta!la!temperatura.!!
!
!
c)! Si!se!aumenta!la!concentración!de!NO!la!constante!de!equilibrio!aumenta.!
!
!
3.! Al!calentar!yodo!en!una!atmósfera!de!dióxido!de!carbono,!se!produce!monóxido!de!carbono!y!
pentóxido!de!diyodo:!!
!
I2!(g)!+!CO!(g)!↔!CO2!(g)!+!I2O5!(s)!!!!!!!!!!∆H!=!1.175!J!
!
!
Justifique!el!efecto!que!tendrán!los!cambios!que!se!proponen:!!
!
!
a)! Disminución!del!volumen!sobre!el!valor!de!la!constante!Kp.!!
!
!
b)! Adición!de!yodo!sobre!la!cantidad!de!CO.!!
!
!
c)! Reducción!de!la!temperatura!sobre!la!cantidad!de!CO2.!
!
!
4.! Justifique!si!las!siguientes!afirmaciones!son!ciertas!o!falsas:!
!
!
a)! Un! valor! negativo! de! una! constante! de! equilibrio! significa! que! la! reacción! inversa! es!
espontánea.!
!
!
b)! Para! una! reacción! exotérmica,! se! produce! un! desplazamiento! hacia! la! formación! de!
productos!al!aumentar!la!temperatura.!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 31"
!
!
!
!
c)! Para! una! reacción! a! temperatura! constante! con! igual! número! de! moles! gaseosos! de!
reactivos! y! productos,! no! se! produce! desplazamiento! del! equilibrio! si! se! modifica! la!
presión.!
d)! Para!una!reacción!a!temperatura!constante!donde!únicamente!son!gases!los!productos,!el!
valor! de! la! constante! de! equilibrio! disminuye! cuando! disminuimos! el! volumen! del!
recipiente.!
!
!
5.! ¿Cómo! influyen! los! cambios! siguientes! en! el! valor! de! la! constante! de! equilibrio! de! una!
reacción!exotérmica!en!fase!gaseosa?!
!
!
a)! Quitar!un!reactivo!o!producto.!
!
!
b)! Reducir!el!volumen.!
!
!
!
c)! Disminuir!la!temperatura.!
!
!
d)! Agregar!un!catalizador.!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 32#
!
SOLUCIONARIO!
#
Unidad#N°1:#Termoquímica#
!
Sección#I:#Sistemas#Termodinámicos#
!
1.! a)! Abierto.!
!
b)! Cerrado.!
!
c)! Abierto.!
!
d)! Aislado.!
!
e)! Cerrado.!
!
2.! a)! Aislado.!
!
b)! Energía!eléctrica!en!energía!calórica.!
!
c)! Temperatura!y!tiempo.!
!
d)! Aumentará!su!temperatura.!
!
3.! a)! Abierto.!
!
b)! Presión,! temperatura! y! condición! del!
tiempo.!
!
c)! Humedad! relativa,! presencia! de! gases!
invernadero,!etc.!
!
d)! Del! estado! inicial! al! final! hay! un!
aumento! en! la! presión! y! en! la!
temperatura.!
!
#
Sección#II:#Cálculo#de#Entalpía#
!
1.! L130.5!kJ!
!
2.! L8!kJ:!exotérmica.!
!
3.! L388!J;!exotérmica.!
!
4.! +1930.45!kJ;!endotérmica!
!
5.! a)! +448.5!kJ!
!
b)! +5890!kJ!
!
c)! 109.08!g!
!
!
Sección#III:#Entalpías#de#formación#
!
1.! L196.2!kJ;!exotérmica.!
!
2.! 2802!kJ!
!
3.! 1035.4!kJ!
!
#
#
!
!
e)!
Es! imposible! predecir! el! estado! del!
tiempo,! ya! que! no! se! observa! una!
relación!de!éste!con!las!otras!variables!
en!estudio!(presión!y!temperatura).!
!
4.!
a)!
!
b)!
!
c)!
Falso,!
ya!
que!
las!
paredes!
impermeables! no! permiten! el! paso! de!
materia.!
Verdadero,! ya! que! las! paredes!
adiabáticas!no!permiten!el!traspaso!de!
energía.!
Verdadero,! en! los! sistemas! cerrados!
sólo! hay! intercambio! de! energía,! una!
pared! permeable! permitiría! además! el!
intercambio!de!materia.!
!
6.!
!
!
7.!
!
!
!
!
8.!
!
!
a)!
b)!
140!kJ!
0.0763!g!
a)!
b)!
c)!
d)!
exotérmica.!
L59427!kJ!
6.43!g!
112!kJ!
a)!
b)!
L129.33!kJ!
L120.39!kJ!
4.!
!
!
!
!
a)!
b)!
c)!
L873.81!kJ!
9028!kJ!
96.8!kJ!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 33#
!
Sección#IV:#Entalpías#de#enlace#
!
1.! L474!kJ!!
!
2.! +353!kJ!
!
3.! L115!kJ!
!
!
Sección#V:#Ley#de#Hess#
!
1.! a)! 90!kJ!
!
!
b)!
4.!
!
5.!
!
!
+248!kJ!
!
b)!
L41!kJ!
!
Z!
ΔH!
C!
ΔH!
ΔH=90!kJ!
ΔH=60!kJ!
B!
A!
!
!!!!
ΔH=90!kJ!
Y!
ΔH=30!kJ!
!
!
2.! a)! 125!kJ!
!
!
!
Sección#VI:#Entropía#
!
1.! a)! +!
!
!
!
b)! +!
!
!
c)! –!!
!
!
d)! –!
!
2.! a)! Coeficientes:!2,2,1!
L1!
!
!
ΔS!=!125.7!J!K
!
!
b)! Coeficientes:!2,1,2!
L1
!
!
ΔS!=!181.26J!K !
!
!
#
#
#
#
#
!
X!
!
!
!
3.!
!
4.!
!
5.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
ΔH=125!kJ!
ΔH=L35!kJ!
!!!!!
!
L1300!kJ!
155.65!kJ!
L504!kJ!
c)!
!
Coeficientes:!2,3!
L1
ΔS!=!L137.44!J!K !
d)!
!
Coeficientes:!1,1,1!
L1
ΔS!=!L169.76!J!K !
e)!
!
Coeficientes:!2,3,2!
L1
ΔS!=!L165.38!J!K !
f)!
!
Coeficientes:!2,3,2,4!
L1!
ΔS!=!L162.3!J!K
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 34#
!
Sección#VII:#Energía#de#Gibbs#y#espontaneidad#
!
1.! Coeficientes:!2,!3,!2,!4.!
!
ΔG!=!1471.39!kJ!
!
2.! Coeficientes:!1,!1,!1,!1.!
!
ΔG!=!85.5181!kJ;!reacción!no!espontánea.!
!
3.! Coeficientes:!2,!3,!2,!2.!
!
ΔG!=!L989.654!kJ;!reacción!espontánea.!
!
4.! ΔG!=!56.633!kJ;!reacción!no!espontánea.!La!reacción!se!vuelve!espontánea!a!temperaturas!mayores!a!
698.23!K.!
!
5.! a)! ΔG!=!L71.89!kJ;!reacción!espontánea.!
!
!
b)! ΔH!=!L115.63!kJ!
!
L1
6.! a)! ΔS!=!519.4!J!K !
!
!
b)! ΔHetanol!=!L277.69!kJ!
!
7.! a)! ΔH!=2802!kJ!
!
L1
!
b)! ΔS!=!L259.6!J!K !
!
!
ΔG!=!2879.36!kJ!
!
!
!
!
!
#
!
!
La! entropía! disminuye.! Además,! La! reacción! es! endotérmica,! lo! que! significa! que! el! valor! de! ΔG!
será!siempre!positivo!y!por!ende!la!reacción!no!será!espontánea!a!ninguna!temperatura.!
#
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 35#
!
Unidad#N°2:#Cinética#Química#
!
Sección#I:#Fundamentos#de#la#cinética#
!
1.! a)! Para!que!una!reacción!química!se!produzca!es!necesario!que!las!moléculas!de!reactivos!choquen!
entre!ellas!con!una!orientación!adecuada.!En!la!medida!que!estos!choques!no!son!efectivos!o!no!
tienen! la! orientación! que! corresponde! es! más! difícil! alcanzar! la! energía! de! activación! y! la!
velocidad! de! reacción! es! más! lenta;! por! el! contrario,! cuando! los! choques! intermoleculares! son!
efectivos!la!reacción!ocurre!con!mayor!rapidez.!
!
!
b)! Porque!algunas!reacciones!exotérmicas!presentan!gran!energía!de!activación.!
!
!
c)! Al!aumentar!la!temperatura!aumenta!también!la!energía!cinética!de!las!moléculas!y!por!ende,!el!
número! de! choques! efectivos.! En! este! sentido,! al! haber! mayor! número! de! choques! efectivos! la!
velocidad!de!reacción!es!mayor.!
!
2.! !
!
a)! !
energía!
inicio!de!la!reacción!
40!kJ!
H2!+!Br2!
6!kJ!
!
!
!
!
!
!
!
3.!
HBr!
transcurso!de!la!reacción!
!
b)!
46!kJ.!
c)!
exotérmica.!
!
!
Perfil+A+
Perfil+B+
‡!
‡!
E a!
Productos!
Ea!
Reactivos!
ΔH!
ΔH!
Productos!
Reactivos!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 36#
!
!
!
32!kJ!
energía!
!
!
4.!
El! perfil! A! corresponde! a! una! reacción! exotérmica! y! el! perfil! B! a! una! endotérmica.! Las! reacciones!
exotérmicas! al! tener,! por! lo! general,! una! menor! energía! de! activación! son! aquellas! que! ocurren! más!
rápidamente.!
58!kJ!
transcurso!de!la!reacción!
!
!
!
!
5.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
La!reacción!química!hipotética!es!exotérmica.!El!valor!de!la!energía!de!activación!influye!en!la!velocidad!
de! una! reacción,! ya! que! al! disminuir! la! energía! de! activación! las! reacciones! ocurren! con! mayor!
velocidad.!
!
a)!
40!kJ.!
b)!
20!kJ.!
c)!
exotérmica.!
d)!
80!kJ.!
e)!
40!kJ.!
f)! !
inicio!de!!
la!reacción!
100%!R!
100%!P!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 37#
!
Sección#II:#Velocidades#de#reacción#
!
1.! !
!
a)!
v=−
1 [H2 ]
1 [I ] 1 Δ[HI]
!
=− 2 =
1 Δt
1 Δt 2 Δt
b)!
v=−
1 [N2 ]
1 [H2 ] 1 Δ[NH3 ]
!
=−
=
1 Δt
3 Δt 2 Δt
c)!
v=−
1 [SO2 ]
1 [H2O] 1 Δ[H2 SO3 ]
!
=−
=
1 Δt
1 Δt
1
Δt
!
!
!
!
!
!
2.!
!
!
3.!
!
0.0625!M/min!
!
t#(s)#
[C4H9Cl]#(M)#
0!
0.1000!
25!
0.0905!
50!
0.0820!
75!
0.0741!
100!
0.0671!
125!
0.0549!
150!
0.0448!
Velocidad#(M/s)#
L!3.8×10L4!
L!3.4×10L4!
L!3.16×10L4!
L!2.8×10L4!
L!4.88×10L4!
L!4.04×10L4!
L!3.2×10L4!
175!
0.0368!
L!6.72×10L4!
!
!
4.!
!
!
5.!
!
!
6.!
200!
0.0200!
225!
0!
L!8×10L4!
v H2 =!8!M/min;! v O2 =!4!M/min,! v H2O !=!8!M/min!
L3
2×10 !M/min!
v C2H4 = v H2 = v C2H6 =!20!M/min!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 38#
!
Sección#III:#Ley#de#velocidad#y#orden#de#reacción#
#
1.! Orden!global!de!reacción:!2!
!
2L
2.! Orden!respecto!a!S2O8 :!1!
L
!
Orden!respecto!a!I :!1!
!
3.! Orden!total!de!reacción:!2!
!
Orden!respecto!a!NO:!1!
!
Orden!respecto!a!H2:!1!
!
4.! a)! v!=!k![A]![B]!
!
b)!! Orden!total:!2!
!
2
5.! a)! v!=!k![A] ![B]!
!
b)! Orden!total:!3!
!
2
6.! v!=!k![X] ![Y];!!!Orden!total:!3!
!
L6
7.! v!=!4×10 !M/s!
!
8.! a)! Orden!respecto!a!ICl:!1!
!
!
Orden!respecto!a!H2:!1!
!
!
Orden!total:!2!
!
!
b)! v!=!k![ICl]![H2]!
!
L4
L1 L1
!
c)! k!=!1.64×10 !L!mol !s !
!
L9
!
d)! v!=!2.08×10 !M/s!
!
9.! a)! Orden!respecto!a!A:!2!
!
!
Orden!respecto!a!B:!1!
!
!
Orden!total:!3!
!
L3 2
L2 L1
!
b)! k!=!5.5×10 !L !mol !s !
!
!
!
c)! v!=!0.022!M/min!
!
10.! a)! Orden!respecto!a!Cl2:!2!
!
!
Orden!respecto!a!MnO2:!2!
!
!
Orden!respecto!a!HCl:!1!
!
!
Orden!total:!5!
!
L5 4
L4 L1
!
b)! k!=!2.508×10 !L !mol !s !
!
11.! a)! Orden!respecto!a!Na2S2O3:!4!
!
!
Orden!respecto!a!HCl:!1!
!
!
Orden!total:!5!
!
4
L4 L1
!
b)! 771.6!L !mol !s !
!
L3
!
c)! 1.43×10 !M/s!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 39#
!
!
energía!
Sección#IV:#Molecularidad#y#Mecanismos#de#reacción#
#
1.! El! orden! asociado! a! cada! una! de! los! reactivos! para! expresar! la! ecuación! de! velocidad! coincide,! en! el!
caso! de! las! reacciones! elementales,! con! el! coeficiente! estequiométrico! de! la! ecuación! química!
balanceada.! De! este! modo,! si! conocemos! los! coeficientes! estequiométricos! sabemos! también! los!
órdenes!parciales!de!la!reacción!y!por!lo!tanto!podemos!predecir!la!ecuación!de!velocidad.!
v!=!k![NO]![O3]!
!
2.! a)! unimolecular;!v!=!k![I2]!
!
2
!
b)! trimolecular;!v!=!k![NO] ![Br2]!
!
!
c)! unimolecular;!v!=!k![N2O5]!
!
3.! Los!intermediarios!para!la!reacción!global!son:!2!mol!de!NO3,!1!mol!de!NO!y!1!mol!de!NO2.!
!
4.! a)! 2!NO!+!Cl2!!!↔!!!2!NOCl!!!–!!!trimolecular!
!
!
b)! NOCl2!
!
!
c)! Ambas!etapas!son!bimoleculares!
!
5.! a)! 2!H2O2!!!↔!!2!H2O!+!O2!!!–!!!bimolecular!
!
L
+
!
b)! Br ,!H ,!Br2.!
!
!
c)! El!paso!elemental!corresponde!al!que!tiene!una!mayor!energía!de!activación,!en!este!caso!es!el!
paso!número!dos,!en!que!el!bromo!reacciona!con!agua.!
!
6.! a)!
!
’’
Ea !
NOBr!
NO!+!Br2!
transcurso!de!la!reacción!
!
!
!
!
!
!
!
’
Ea !
NOBr2!
!
b)!
Por!la!misma!razón!expuesta!en!el!ejercicio!5c,!la!etapa!limitante!es!el!paso!1.!
c)!
2!NO!+!Br2!!!↔!!!2!NOBr!
d)!
La! ecuación! de! velocidad! está! determinada! por! el! paso! elemental! de! la! reacción! global,! esto!
quiere! decir! que! la! ley! de! velocidad! para! el! paso! 1! (etapa! limitante)! coincide! con! la! ley! de!
velocidad!de!la!reacción:!v!=!k![NO]![Br2].!A!partir!de!la!ley!de!velocidad!podemos!inferir!que!el!
orden!parcial!respecto!a!cada!reactivo!es!1!y!el!orden!total!es!2.!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 40#
!
7.!
!
!
!
8.!
!
!
!
!
a)!
2!AB!+!C2!!!↔!!!2!BC!+!A2!
b)!
La!ley!de!velocidad!está!determinada!por!la!etapa!limitante,!por!tanto!v!=!k![AB]![C]!
a)!
2!intermediarios,!B!y!C.!
b)!
Hay!tres!estados!de!transición,!entre!A!→!B,!B!→!C!y!C!→!D.!
c)!
La!etapa!más!rápida!es!aquella!que!tiene!una!menor!energía!de!activación,!en!este!caso!sería!la!
tercera!etapa,!en!que!C!→!D.!
!
!
d)! En!la!etapa!más!lenta,!donde!la!energía!de!activación!es!mayor,!el!reactivo!es!B.!
!
!
e)! Endotérmica,!ya!que!la!energía!de!los!productos!es!mayor!a!la!de!los!reactivos.!
!
!
f)! Exotérmica,!la!energía!de!los!productos!es!menor!a!la!de!los!reactivos,!hay!energía!que!se!libera.!
!
!
Sección#V:#Factores#cinéticos.#
!
1.! a)! Por! efecto! de! la! concentración,! al! haber! mayor! cantidad! de! reactivo! aumentan! las! choques!
efectivos!y!por!tanto!aumenta!también!la!velocidad!de!reacción.!
!
!
b)! Las!luciérnagas!se!encienden!por!una!reacción!química!que!ocurre!entre!el!aire!y!la!luciferina.!Si!
entendemos!la!temperatura!como!una!propiedad!física!asociada!al!movimiento!de!las!partículas,!
al! aumentar! la! temperatura! aumentan! los! choques! efectivos! y! por! tanto! la! reacción! aireL
luciferina,!ocurre!con!mayor!velocidad!y!por!eso!se!observa!mayor!intensidad!en!su!luz.!
!
2.! a)! Al! aumentar! el! grado! de! división! aumenta! la! superficie! de! contacto! y! también! el! número! de!
choques! efectivos,! razón! que! justifica! una! mayor! velocidad! de! reacción! usando! Zn! en! polvo!
comparado!con!Zn!en!trozos.!
!
!
b)! De! igual! forma! que! en! el! ejercicio! 1a,! un! HCl! concentrado! comparado! con! uno! diluído! va! a!
permitir!que!la!reacción!ocurra!con!mayor!velocidad.!
!
3.! a)! Al! aumentar! la! temperatura! aumentará! también! las! reacciones! bioquímicas! celulares! de! la!
serpiente.!
!
!
b)! Temperatura.!
!
2
4.! a)! 6!m .!
!
2
2
!
b)! Área!total!de!cada!cubo!=!1.5!m ;!Área!total!=!12m .!
!
!
c)! Al!dividir!un!gran!cubo!aumenta!la!superficie!de!contacto.!Desde!el!punto!de!vista!de!la!cinética!
química,!si!aumentamos!la!superficie!de!contacto!la!velocidad!de!la!reacción!aumenta.!
!
5.! a)! Al! aumentar! la! presión! del! sistema,! el! volumen! disminuye! y! el! número! de! colisiones!
intermoleculares!aumenta,!por!lo!que!la!velocidad!de!reacción!aumenta.!
!
!
b)! Si!la!temperatura!disminuye,!la!cinética!molecular!disminuye!y!como!consecuencia!el!número!de!
colisiones!baja.!Por!tanto,!la!reacción!toma!más!tiempo!en!desarrollarse.!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 41#
!
!
c)!
!Si! aumenta! la! concentración! de! monóxido! de! carbono,! la! velocidad! de! la! reacción! también!
aumentará,! ya! que! habrá! un! mayor! número! de! colisiones! con! oxígeno! para! transformarse! en!
producto.!
!
!
d)!
Si!disminuye!la!concentración!de!oxígeno!habrá!una!disminución!en!el!número!de!colisiones!con!
monóxido!de!carbono,!por!lo!que!la!reacción!será!más!lenta.!
!
!
#
!
#
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 42#
!
Unidad#N°3:#Equilibrio#Químico#
!
Sección#I:#Constantes#de#Equilibrio#
!
1.! !
!
a)!
K eq =
[N2O4 ]
!
[NO2 ]2
!
d)!
K eq =
[NH3 ]2
!
[N2 ][H2 ]3
!
g)!
K eq =
!
b)!
K eq =
[H2 ][I2 ]
!
[HI]2
!
e)!
K eq =
[CO2 ]2
!
[CO]2 [O2 ]
!
h)!
K eq = [O2 ] !
!
c)!
K eq =
[SO2 ][Cl2 ]
!
[SO2Cl2 ]2
!
f)!
Keq = [H2O][CO2 ] !
a)!
2!BrNO!!!↔!!!2!NO!+!Br2!
!b)!
2!ICl!!!↔!!!I2!+!Cl2!
!
2.!
!
!
d)!
!
e)!
!
f)!
!
!
!
3.!
!
4.!
!
!
!
5.!
c)!
N2!+!O2!!!↔!!!2!NO!
[H2 ][ZnCl2 ]
!
[HCl]
N2!+!3!H2!!!↔!!!2!NH3!
SO!+!O2!!!↔!!!SO3!
H2!+!Br2!!!↔!!!2!HBr!
La!constante!de!equilibrio!de!la!ruptura!homolítica!tiene!un!valor!menor!a!1,!lo!que!nos!indica!que!el!
equilibrio!se!encuentra!favorecido!hacia!los!reactivos.!De!este!modo,!el!oxígeno!debería!encontrarse,!
mayoritariamente,!como!oxígeno!molecular!(O2).!
a)!
Keq!=![CO2]!
b)!
El!equilibrio!se!favorece!hacia!los!reactivos.!
Debido!el!valor!de!constante,!el!equilibrio!se!encuentra!desplazado!hacia!los!reactivos,!por!lo!que!en!el!
equilibrio!existirá!gran!cantidad!de!N2!y!O2.!
!
!
Sección#II:#Cálculo#de#constantes#de#equilibrio#y#concentraciones#en#el#equilibrio#
#
1.! a)! 44.5!
4.! [H2]!=!0.2!mol/L!
!
!
[N2]!=!0.4!mol/L!
!
b)! Existirá!más!producto.!
!
[NH3]!=!0.5!mol/L!
!
!
Kc!=!78.125!
2.! Keq!=!0.0158!
!
Kp!=!0.015!
!
!
[CH3COOC2H5 ]
5.! Kp!=!52.04;!Kc!=!2133.66!
3.! a)! K eq =
!
!
[CH3COOH][C 2H5OH]
!
6.! [O2]!=!4.84!mol/L!
!
b)! [CH3COOH]!=!2!mol/L!
!
+
L
!
!
[C2H5OH]!=!2!mol/L!
7.! a)! [H ]!=![F ]!=!0.0125!mol/L!
!
!
[CH3COOC2H5]!=!1.3!mol/L!
!
L4!
!
!
Kc!=!0.325!
!
b)! Kc!=!6.25×10
!
!
c)!
[CH3COOH][C 2H5OH]
;!Kc!=!3.077!
K eq =
[CH3COOC2H5 ]
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 43#
!
Sección#III:#Principio#de#Le#Chatelier!
!
!
1.! a)! Un!aumento!de!la!presión!favorece!el!equilibrio!hacia!donde!hay!una!menor!cantidad!de!moles!en!
estado!gaseoso.!En!este!caso,!la!reacción!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!
!
!
b)! Al!aumentar!la!temperatura!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!
!
!
2.! a)! Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia,!ésta!sólo!varía!con!la!temperatura.!
!
!
b)! Verdadero,! un! aumento! de! la! temperatura! en! una! reacción! exotérmica! desplaza! el! equilibrio!
hacia!los!reactivos.!
!
a) Falso,!la!constante!de!equilibrio!no!cambia.!
!
!
3.! a)! Las!constantes!varían!sólo!con!la!temperatura,!no!con!el!volumen.!
!
!
b)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!productos.!
!
!
c)! El!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!
!
!
4.! a)! Falso,!las!constantes!de!equilibrio!no!pueden!tener!valores!negativos.!
!
!
b)! Falso,!el!equilibrio!se!desplaza!hacia!los!reactivos.!
!
!
c)! Verdadero,! la! presión! varía! el! equilibrio! solo! cuando! hay! diferencia! en! el! número! de! moles!
presentes!en!reactivos!y!productos.!
!
!
d)! Falso,! el! valor! de! la! constante! sólo! cambia! con! la! temperatura! y! en! este! caso! la! temperatura!
permanece!constante.!
!
!
5.! a)! Se!desplaza!hacia!los!reactivos.!
!
!
b)! Se!desplaza!hacia!el!lado!en!que!haya!un!menor!número!de!moles!en!estado!gaseoso.!
!
!
c)! Se!desplaza!hacia!los!productos.!
!
!
d)! No!cambia!la!constante!de!equilibrio,!sólo!cambia!la!velocidad!con!que!ocurren!las!reacciones.!
.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!
!
CUADERNILLO+DE+EJERCICIOS+–+TERCER+AÑO+DE+ENSEÑANZA+MEDIA++ 44#
!
!
!
COLEGIO+SAN+ESTEBAN+DIÁCONO+–+DEPARTAMENTO+DE+CIENCIAS+–+2014!