EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE DOS COMPONENTESEQUILIBRIO Y CINÉTICA (1308) SEMESTRE 2015-2 PROFESOR: GERARDO OMAR HERNÁNDEZ SEGURA Fecha de entrega: miércoles 06 de mayo de 2015. 1. Determina las propiedades que se solicitan en cada caso: A) Calcula la masa de NaHCO3 requerida para preparar una solución acuosa 0.5 mol/kg en 100 mL de agua. B) Se prepara una solución acuosa de C6H12O6 al 3.47 % en masa, cuya densidad es de 1.0105 g/mL. Calcula la molalidad, la fracción mol y la molaridad de la disolución. C) Se disuelven 2 g de I2 en 20 g de CCl4. La densidad de la disolución resultante es de 1.650 g/mL. Esta solución se empleará en una reacción redox, la cual es: I2 + 2e- → 2I−. Calcula la normalidad, la molalidad, % m/m, % mol y molaridad de la disolución. D) Se prepara una solución acuosa 3.6 M de H2SO4, cuya densidad es de 1.189 g/mL. Determina la normalidad, % m/v y la molalidad de la solución. E) Se desea preparar un volumen de 250 cm3 de una solución acuosa HCl 3 M. Se dispone de un frasco con HCl concentrado al 37% m/m, cuya densidad es de 1.187 g/cm3 ¿Qué volumen de HCl se deberá tomar del frasco? 2. Aplica la regla de las fases de Gibbs para los siguientes sistemas, indicando las propiedades que son independientes en cada caso: A) Disolución acuosa diluida de glucosa en su punto de congelación. B) Sistema que contiene exclusivamente una mezcla de hidrocarburos líquidos n-hexano, ciclohexano y metilbenceno (no hay presencia de vapor). C) Mezcla de benceno-tolueno líquidos en el punto normal de ebullición (hay presencia de vapor). D) Aire puro (21 % O2 y 79 % N2) a condiciones estándar. E) AgCl (que es una sal poco soluble en agua a temperatura ambiente), la cual al agregarse a dicho disolvente, forma un precipitado. 3. A 15ºC el cloroformo (CHCl3) tiene una presión de vapor de 122.7 mm Hg, mientras que para el diclorometano (CH2Cl2) es de 284.7 mm Hg. Cuando se establece el equilibrio, un análisis químico por cromatografía de gases muestra que la fracción mol del cloroformo en el vapor es de 0.30. Suponiendo que la mezcla se comporta idealmente: A) ¿Cuál es la presión total y la composición de la fase líquida? B) Para alcanzar la condición de equilibrio líquido-vapor anterior, de un total de 7 moles de mezcla líquida de ambos componentes, se evaporaron 3 moles ¿cuál era la composición original del sistema y las masas de CHCl3 y CH2Cl2? (SUGERENCIA: emplea la regla de la palanca). C) A 15ºC, la densidad del cloroformo líquido es de 1.48 g/cm 3, mientras que la del diclorometano es de 1.33 g/ cm3, Calcula la densidad de la mezcla líquida, la entropía y energía de Gibbs de mezclado a la presión y temperatura del sistema a la composición de la fase líquida en equilibrio. D) ¿Cuál será la densidad de la mezcla en la fase vapor, la entropía y energía de Gibbs de mezclado a la presión y temperatura del sistema, a la composición de la fase vapor en equilibrio? 4. Una mezcla líquida en equilibrio con su vapor consta de 2 moles de 1,2-butadieno y 3 moles de 1,3-butadieno a una temperatura constante de 15ºC. Las constantes de la ecuación de Antoine que relaciona la presión de vapor con la temperatura se muestran en la tabla de la derecha: Sustancia: Fórmula: A B C B 1,2-butadieno CH 2=C=CHCH3 6.993 1041.11 242.27 log( P º /mmHg) A t (ºC) C 1,3-butadieno CH2=CHCH=CH2 6.849 930.54 238.35 Suponiendo que la mezcla de los dos hidrocarburos se comporta idealmente: A) ¿Cuál es la composición de la fase líquida? B) ¿A qué presión total hervirá la mezcla? C) ¿Cuál es la composición de la fase vapor? D) Si se evaporan 4 moles de la mezcla líquida inicial, ¿cuál será la composición del líquido, del vapor y la presión total? (SUGERENCIA: emplea la regla de la palanca). 5. En el laboratorio de química orgánica, se preparan mezclas de dos líquidos volátiles que se comportan idealmente a cierta temperatura, la cual se desconoce. Inicialmente se mezclan 70 g de ciclopentano (C5H10) junto con 252 g de ciclohexano (C6H12) y cuando se establece el equilibrio, la presión total en el sistema de 398.1 torr. Posteriormente a la mezcla anterior, se le agregan 140 g más de C5H10 a la misma temperatura y se encuentra que cuando la mezcla líquida alcanza el equilibrio, la presión total ahora es de 524.5 torr. 1201.53 A) Calcula las presiones de vapor de los componentes puros C5H20 y C6H24, log( P º /torr) 6.841 t (ºC) 231.36 ¿Cuál es el componente más volátil y por qué? B) Empleando la ecuación de Antoine para C6H12 de la derecha, calcula la temperatura del sistema. Una forma de verificar la pureza de una sustancia es a través de su temperatura de ebullición o de fusión.035 g/cm3.45ºC y su entalpía de fusión es de 147.1 % en masa de CaCl 2. el cual es enviado a tu laboratorio para practicarle un análisis. El sospechoso sostiene que el contenido del paquete es antraceno (C14H10). calcular: A) El grado de disociación del HIO3 y el pH de esta solución. 7. Para el β-naftol encuentras que su temperatura normal de fusión es de 119. La ecuación de Antoine para el agua líquida pura en equilibrio con su vapor se muestra a la derecha.6 g de sacarosa (C12H22O11) por cada 100 cm3 de agua a una temperatura ambiente constante de 20ºC. Disuelves 0. realiza dos pruebas a la presión atmosférica de 1 atm: una consiste en realizar la destilación de la acetona.088 g/cm3. B) El factor de van’t Hoff de este electrolito. tanto al nivel del mar como cuando está sumergido a 30 m de profundidad.75 mientras que las constante crioscópica y ebulloscópica del H 2O valen 1.50ºC.59 g de esta sal por cada 250 mL de H2O. posteriormente enfrías el sistema en un baño de agua-hielo y determinas que esta disolución congela a 3. en tanto que su entalpía de vaporización es de 520.9 J/g. y encuentras que este polvo es muy soluble en benceno.25 kJ/mol.143 B) El abatimiento de la presión de vapor del disolvente. Una solución fisiológica acuosa contiene 1.358 kcal/mol. Supón que eres el responsable del almacén de materia prima de una empresa farmacéutica y acaba de recibir dos lotes: uno de acetona líquida (CH3COCH3) y otro de β-naftol cristal (C10H7OH). E) La presión osmótica de la solución de HIO3 a 25ºC.12ºC.5 g de dicho polvo en 8 g del disolvente elegido.86 y 0. ¿quién tiene la razón y por qué? 8.71ºC.6. Con esta información. C) El abatimiento de la temperatura de fusión para la solución de HIO3. En la literatura encuentras que el punto normal de fusión del benceno es de 5. El auxiliar de laboratorio de control de calidad. D) La presión de vapor de la disolución acuosa de HIO3.2 J/g. La densidad del agua de mar es de 1.52 kg K/mol. Calcula las masas de N2 y O2 disueltas en la sangre de un buzo a la temperatura fisiológica de 37ºC. La normatividad afirma que la pureza de ambas sustancias deberá ser mayor o igual a 99. la policía le encuentra un paquete que contiene un polvo cristalino de color blanco. D) La presión osmótica de la solución. La densidad de la solución resultante puede considerarse aproximadamente igual a la del H 2O. la presión osmótica y el abatimiento de la presión de vapor de la solución.33ºC. cuya densidad es aproximadamente de 1. El ácido yódico (HIO3) es un sólido blanco que se emplea en los laboratorios de química analítica como agente oxidante. mientras que considera que el buzo tiene un volumen de 4 L de sangre. El pKa de este ácido es de 0. Las constantes crioscópica y ebulloscópica del H2O valen 1.52 kg K/mol. el abatimiento de la temperatura de fusión.1ºC. Como primer paso realizas pruebas de solubilidad en diferentes disolventes. Con esta información calcula: A) El aumento de la temperatura de ebullición de la solución. si ambos gases se comportan idealmente? C) Para los equilibrios de solubilidad del N2 y O2 en agua. 1746 log( P º /mmHg) 8. F) La temperatura de ebullición de la solución de HIO3. A) ¿Cuál será la solubilidad de ambos gases a 25ºC y 1 atm (nivel del mar)? B) ¿Qué volúmenes de N2 y O2 se disolverán en 2 L de agua respectivamente a 25ºC y 1 atm. mientras que la policía afirma que se trata de cocaína (C17H21NO4). se sabe que las entalpías molares de disolución son respectivamente 11. Para estos dos gases las constantes de Henry son 1610 y 773 atm kg/mol.4ºC y la otra prueba consistió en calentar el β-naftol con un equipo Fischer donde se mostró que esta sustancia se fusiona a 119. Se prepara una solución que contiene 17. Calcula el grado de disociación del CaCl2. Cuando atrapan a cierto sospechoso. respectivamente a 25ºC. el cual es un ácido monoprótico y es considerado un electrolito débil.70 y 14. El aire seco contiene aproximadamente 79 % mol de N2 y 21 % mol de O2 al nivel del mar. si a 25ºC la presión de vapor del H2O es de 20.86 y 0.8% ¿Aceptas o rechazas ambos lotes y por qué? ¿Cuánto valen la constante ebulloscópica de la acetona y la constante crioscópica del β-naftol? 9.5 mm Hg. Imagina que trabajas en la PGR como químico forense. 10. la cual se encontró que destiló a 56. 11.6 C) La temperatura de fusión de la solución. t (ºC) 230. Se prepara una solución que contiene 34. la cual ebulle a 100. mientras que su calor latente de fusión es de 2. . Te das a la tarea de buscar en la literatura información sobre ambas sustancias y encuentras que la temperatura de ebullición normal de la acetona (CH3COCH3) es 56. empleando la presión total PT = 700 mm Hg y las presiones de vapor de los componentes 1 y 2 (P1º y P2º).3-dibromopropano están dadas por las siguientes ecuaciones modificadas de Antoine: 1644. la presión total de la línea de rocío.final =0.40 1.5? D) ¿Cuál es la temperatura de ebullición y la composición en la fase vapor de 1.2-dibromopropano y del 1. calcula para cada compuesto la presión de vapor en el intervalo de temperatura de los dos líquidos puros (tienes que ir asignando valores. ¿cuáles son las presiones de burbuja y de rocío para una fracción mol de benceno de 0.2-dibromopropano en el líquido de x1.3 en la fase líquida? y1 . Con ayuda del diagrama que construiste. como primer paso calcula los puntos de ebullición de ambos líquidos puros a la presión de 700 mm Hg para conocer el intervalo de temperatura en el que vas a graficar.56 1.2-dibromopropano: log( P º / mmHg) 7. Las presiones de vapor del benceno y el tolueno a 300 K como líquidos puros son 32 mm Hg y 103 mm Hg respectivamente.2-dibromopropano de 0. utiliza el programa Excel. Para calcular la presión total de la línea de burbuja. cada 0. construye el diagrama presión como función de la fracción mol del benceno (componente 1).5? B) ¿Cuál será la presión y la composición del condensado que se forma a partir de un vapor saturado que tiene una composición de 0.7 para el benceno? 13. responde las siguientes preguntas: B) Si se parte de una composición inicial de 1.3-dibromopropano: log( P º / mmHg) 7. Posteriormente. empleando la siguiente ecuación: x1 PT P20 P10 P20 Calcula y1 a cada temperatura con la siguiente ecuación: x1P10 PT Recuerda que en el eje de las abscisas se coloca x1. Con esta información.2-dibromopropano y que ambos líquidos forman una disolución ideal.2-dibromopropano de una mezcla líquida que tiene una composición de 0. por ejemplo cada 2ºC).9? Indica los platos teóricos sobre el diagrama.2 ¿cuántos platos teóricos se requieren aproximadamente para obtener un destilado con una composición final en el líquido de x1. Calcula x1 a cada temperatura.303 t (ºC) 232 1890. C) ¿Cuáles son las temperaturas de burbuja y de rocío para una fracción mol de 1. y asigna valores de x1 y y1 entre 0 y 1 (por ejemplo. SUGERENCIA: Para construir el diagrama de fases. utiliza estas ecuaciones para construir el diagrama temperatura como función de la fracción mol del 1. A) Empleando el diagrama de fases que construiste. Las presiones de vapor del 1.y1 mientras que en el eje de las ordenadas se coloca la presión. SUGERENCIA: Para construir el diagrama de fases.549 t (ºC) 240 A) Asumiendo que el componente 1 es el 1.2-dibromopropano para este sistema. a la presión total de 700 mm Hg.12. utiliza el programa Excel y a partir de las ecuaciones de Antoine de los dos compuestos.05).y1 mientras que en el eje de las ordenadas se coloca la temperatura. se obtiene usando la ecuación: P10 P20 PT 0 P1 y1 P10 P20 Recuerda que en el eje de las abscisas se coloca x1. se emplea la ecuación: PT x1 ( P10 P20 ) P20 Por su parte.inicial = 0.
Report "Equilibrio de Fases en Sistemas de Dos Componentes 2015-2"