Quimi 8.pdf

   UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO PRE FACULTATIVO – GESTIÓN I/ 2009

FACULTAD DE INGENIERÍA

F

I

UMSA

SEGUNDO EXAMEN PARCIAL FECHA: 9.05.2009

ÁREA: QUÍMICA

TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS INSTRUCCIONES: NO ESCRIBA SU NOMBRE EN LAS HOJAS DEL EXAMEN, CUALQUIER INTENTO  DE COPIA ANULA LA PRUEBA. 1.- (20 Puntos) Encierre en un círculo el inciso de la respuesta que considere correcta: 1) Los alcanos son hidrocarburos: 2) Los alquinos tienen la formula general: i) saturados ii) insaturados iv) ninguno

iii)

polar

i)CnH2n+2 ninguno

ii) CnH2n

iii) CnH2n-2

iv)

3) Los aldehídos tienen dentro su estructura 4) La humedad absoluta de un gas es la relación entre al grupo funcional: la masa: i) R- C=O-R iv) ninguno

ii) R-CHO

iii) R-COOH

i) masa de vapor y masa de aire húmedo húmedo y masa vapor iii) masa de vapor y masa de gas seco

5) La presión manométrica de un gas puede tomar valores : i) negativos

ii)positivos

iii) positivos o negativos

v) ninguno

ii)masa aire iv) ninguno

6) En un gas real el volumen de las moléculas es: i) el covolumen

ii) distinto de cero

iii) cero

iv) ninguno

7) Un gas se comporta como ideal a:

8) Las condiciones normales están definidas por:

i) P↑ y T↓ constantes

i) 1033 Kg/cm2 y 273 ºK

ii) 0 ºC y 14.7 PSI

iii) 495 mm hg y 0 ºC

iv) ninguno

ii) P↓ y T↑ iii) P y T iv) ninguno

9) El volumen de las molécula Vm representa:

10) En condiciones normales, un mol de un gas ideal equivale a:

i) el covolumen covolumen

ii) 2 veces el

iii) ¼ del covolumen covolumen

iv) 4 veces el iii) 0,224 m3

i) 2,24L

ii) 6,023x1023 moléculas iv) ninguno

2.- (20 Puntos) Nombrar y escribir las fórmulas semidesarrolladas o globales de los siguientes compuestos. Alcohol etílico

CH3- CO-CH3

Decano

CH2OH-CHOH-CH2OH

Etil propil eter Formaldehido

C2H4 H-COOH

Acido Acético

H2C2O4

3 (20 puntos) Realice los cálculos correspondientes y complete los espacios vacíos con el resultado: a. La velocidad cuadrática media del hidrógeno a 500 K es: …………………m/s

b. La densidad de un gas a 25°C y a una determinada presión es 1.5 g/l. Si se duplica la presión manteniendo constante la temperatura, la densidad en esas nuevas condiciones será: …………………g/L

c. Una columna de 10 m de alcohol etílico (de 0.78 de densidad relativa), equivale a una altura de agua de…………………………………metros.

d. Un recipiente de 2 litros con N2 a 2 atm conectado a otro recipiente de 3 litros con O2 a 1 atm, si se comunican ambos recipientes a temperatura constante, la presión final será: …………………atm

e. La velocidad de difusión de acetileno con relación a la del amoníaco es igual a: ……………………………………

4 (20 puntos) Se tiene un recipiente cilíndrico provisto de un pistón que contiene un volumen de 2,0 litros de una mezcla de cloro gaseoso y oxigeno gaseoso medidos a 27°C y 1,0 atm de presión, si se introduce al recipiente nitrógeno gaseoso se evidencia que el volumen aumenta a 2,1 litros, la presión a 1,19 atm y que la temperatura permanece constante durante todo el proceso. La mezcla resultante es tratada con virutas de hierro que elimina todo el oxigeno, los gases restantes fueron retirados y pesados obteniéndose una masa de 4,1184 g. Determinar: a) ¿Cuántos gramos de nitrógeno gaseoso se introdujeron? b) ¿Cuál era la composición molar inicial de cloro gaseoso y oxigeno gaseoso? 5.- (20 puntos) 100 litros de aire a 20 º C y presión de 1013,25 milibares, se hacen burbujear lentamente a través de éter etílico. El aire saturado de vapor de éter sale a 20 º C y a la misma presión. Calcular: a) Los gramos de éter que se evaporan. b) El volumen final de la mezcla. c) Si la mezcla se comprime isotérmicamente a 10132,5 milibares, la cantidad de éter que se recupera de nuevo al estado líquido. La presión de vapor de éter a 20 º C es 422 mmHg. Suponer despreciable el volumen de éter líquido formado. Pesos Atómicos

C=12 uma; O=16 uma; H=1uma; N=14 uma; Cl=35,5 uma

FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO PRE FACULTATIVO – GESTIÓN I/ 2009

F

I

UMSA

SOLUCIONARIO SEGUNDO EXAMEN PARCIAL FECHA: 9.05.2009

ÁREA: QUÍMICA

TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS INSTRUCCIONES: NO ESCRIBA SU NOMBRE EN LAS HOJAS DEL EXAMEN, CUALQUIER INTENTO  DE COPIA ANULA LA PRUEBA.

1.- (20 Puntos) Encierre en un círculo el inciso de la respuesta que considere correcta: 1) Los alcanos son hidrocarburos: i) saturados ii) insaturados iii) polar iv) ninguno 3) Los aldehídos tienen dentro su estructura al grupo funcional: i) R- C=O-R ii) R-CHO iii) R-COOH iv) ninguno

2) Los alquinos tienen la formula general: i)CnH2n+2 ii) CnH2n iii) CnH2n-2 iv) ninguno 4) La humedad absoluta de un gas es la relación entre la masa:

5) La presión manométrica de un gas puede tomar valores : i) negativos ii)positivos iii) positivos o negativos v) ninguno 7) Un gas se comporta como gas ideal a: i) P↑ y T↓ ii) P↓ y T↑ iii) P y T constantes iv) ninguno 9) El volumen de las molécula Vm representa: i) el covolumen ii) 2 veces el covolumen iii) ¼ del covolumen iv) 4 veces el covolumen

6) En un gas real el volumen de las moléculas es: i) el covolumen ii) distinto de cero iii) cero iv) ninguno

i) masa de vapor y masa de aire húmedo húmedo y masa vapor iii) masa de vapor y masa de gas seco

ii)masa aire

iv) ninguno

8) Las condiciones normales están definidas por: i) 1033 Kg/cm2 y 273 ºK ii) 0 ºC y 14.7 PSI iii) 495 mm hg y 0 ºC iv) ninguno 10) En condiciones normales, un mol de un gas ideal equivale a: i) 2,24L ii) 6,023x1023 moléculas 3 iii) 0,224 m iv) ninguno

2.- (20 Puntos) Nombrar y escribir las fórmulas semidesarrolladas o globales de los siguientes compuestos. Alcohol etílico

C2H5OH

CH3 -CO-CH3

Propanona

CH2OH-CHOH-CH2OH

Decano

C10H22

Etil propil eter Formaldehido

C3H7-O-C2H5 H-CHO

C2H4 H-COOH

Glicerina (1,2,3,propanotriol) Eteno Acido metanoico (fórmico)

Acido Acético

CH3-COOH

H2C2O4

Acido Oxálico

3 (20 puntos) Realice los cálculos correspondientes y complete los espacios vacíos con el resultado:

a. La velocidad cuadrática media del hidrógeno a 500 K es: 2497,1m/s. b. La densidad de un gas a 25°C y a una determinada presión es 1.5 g/l. Si se duplica la presión manteniendo constante la temperatura, la densidad en esas nuevas condiciones será: 3g/L

c. Una columna de 10 m de alcohol etílico (de 0.78 de densidad relativa), equivale a una altura de agua de 7,8 metros.

d. Un recipiente de 2 litros con N2 a 2 atm conectado a otro recipiente de 3 litros con O2 a 1 atm, si se comunican ambos recipientes a temperatura constante, la presión final será:1,4 atm

e. La velocidad de difusión de acetileno con relación a la del amoníaco es igual a: 0,81

4 (20 puntos) Se tiene un recipiente cilíndrico provisto de un pistón que contiene un volumen de 2,0 litros de una mezcla de cloro gaseoso y oxigeno gaseoso medidos a 27°C y 1,0 atm de presión, si se introduce al recipiente nitrógeno gaseoso se evidencia que el volumen aumenta a 2,1 litros, la presión a 1,19 atm y que la temperatura permaneció constante durante todo el proceso. La mezcla resultante es tratada con virutas de hierro que eliminan todo el oxigeno, los gases restantes fueron retirados y pesados obteniéndose una masa de 4,1184 g. Determinar: a) ¿Cuántos gramos de nitrógeno gaseoso se introdujeron? b) ¿Cuál era la composición molar inicial de cloro gaseoso y oxigeno gaseoso? Solución

a) En las condiciones iníciales se calcula el número de moles totales según: n1 =

P× V 1 atm × 2 L = 8,13 × 10− 2 moles R × T 0,082 atm × L × 300 K K × mol

Por tanto en las condiciones iníciales se tiene:

n O2 + n Cl2 = 8,13 × 10 −2 moles

(1)

Después de añadir el N2 se tienen las condiciones finales: P × V2 1,19 atm × 2,1 L n2 = 2 = = 0,1016 moles R × T 0,082 atm × L × 300 K K × mol

Por tanto:

n Cl2 + n O 2 + n N 2 = 0,1016 moles

(2)

De (1) y de (2) se obtienen los moles de N2 y luego la masa de N2 agregada. (2) – (1)

n Cl 2 + n O 2 + n N 2 = 0,1016 − n Cl 2 − n O 2 = − 8,13 ×10 − 2 ___________________________ n N 2 = 0,0203 moles Por lo tanto la masa de N2 introducida fue: m N 2 = 0,0203 moles ×

28 g = 0,5684g ⇔ 0,57 g 1 mol

b) De:

m Cl 2 + m N 2 = 4,1184 g m Cl2   4,1184  0,57  g  3,5484 g n Cl2  3,5484 g

1 mol  4,998 10 2 moles Cl 2 71 g

De la Ec (1)

(

)

n O 2 = 8,13 ×10 −2 − 4,998 ×10 −2 moles = 3,132 ×10 −2 moles O 2

 4,998 ×10 −2 % Cl 2 =   8,13 ×10 −2 

 3,132 × 10 −2 % O2 =   8,13 × 10 −2 

 ×100 = 61,48 %  

  × 100 = 38,52 %  

5.- (20 puntos) 100 litros de aire a 20 º C y presión de 1013.25 milibares, se hacen burbujear lentamente a través de éter etílico. El aire saturado de vapor de éter sale a 20 º C y a la misma presión. Calcular: a) Los gramos de éter que se evaporan. b) El volumen final de la mezcla. c) Si la mezcla se comprime isotérmicamente a 10132.5 milibares, la cantidad de éter que se recupera de nuevo al estado líquido. La presión de vapor de éter a 20 º C es 422 mmHg. Suponer despreciable el volumen de éter líquido formado. SOLUCION Condiciones Iníciales: Vo = 100 L To = 20 º C = 293 K Po = 1013.25 mbar = 1 atm Po = 760 mmHg 338 mmHg Éter Etílico C2H5-O-C2H5 Méter = 74 g/mol condiciones inicial y final Vf = ? Pv éter = 422 mmHg a 20 º C Condiciones Finales: Pf = 10132.5 mbar = 10 atm Pf = 7600 mmHg

a) La presión del gas seco viene dada por: Pf = PGS = Po - Pv = (760 – 422)mmHg = Entonces aplicando la Ley de Boyle en las Po Vo = P2 V2

PoVo  P2V2 � V2  Vo

Po 760 mmHg  100 L  224,85 L P2 338 mmHg

La masa de éter que se evapora en el primer proceso se determina a partir de la ecuación de estado: PVm 

m RT M

méter 

Reemplazando datos:

méter 1 

422 mmHg 74

Pv MVm RT

g

224,85 L

mol mmHg L 62,4 ﾴ293 K K mol

 384,05 g

b) Para las condiciones finales del problema, el volumen final qué ocupará el gas seco después de la compresión a 7600 mmHg. Apliquemos nuevamente la Ley de Boyle: La presión del gas seco viene dada por: Pf = PGS = Po - Pv = (7600 – 422)mmHg =7178 mmHg P2V2  PV f f � Vf  V2

P2 338mmHg  224,85 L  10,59 L � 10,6L Pf 7178mmHg

c) La masa de éter que queda en fase de vapor en el proceso final con el volumen final será:

méter 2 

422 mmHg 74

g

10,6 L

mol mmHg L 62,4 ﾴ293 K K mol

 18,10 g

La masa de éter que se condensa es: m

m condensa = m éter 1 – m éter 2 = (384,05 – 18.10)g = 365,95 g

condensa