Examen Fisicoquímica I - Facultad de Farmacia de Albacete - 23 enero 2017 PDF

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Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 23 de enero de 2017 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria Nota: tenga en cuenta que en algunos problemas y ejercicios se aportan más datos de los estrictamente necesarios para su resolución. Asimismo, ponga especial cuidado en indicar todas las ecuaciones empleadas en los problemas, así como en aportar los resultados con sus correspondientes unidades. 1. (1 punto) Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. El cambio de entalpía de un proceso se relaciona con la variación de energía interna a través de la expresión: (a) ΔH = ΔU + PV, para reacciones en fase gas en las que hay cambio en el número de moles gaseosos (b)ΔH ≈ ΔU, para procesos en fases condensadas (c) ΔH = ΔU + P ΔV, para procesos a volumen constante (d)Ninguna de las anteriores es correcta 1.2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) La G del sistema aumenta continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y V constantes, alcanzando su valor máximo en el equilibrio (b)La G del sistema disminuye continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y V constantes, alcanzando su valor mínimo en el equilibrio (c) La G del sistema aumenta continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando su valor máximo en el equilibrio (d)La G del sistema disminuye continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando su valor mínimo en el equilibrio 1.3. La adición de un gas químicamente inerte, como He, a una mezcla de reacción gaseosa, de tal manera que la presión total y la temperatura permanezcan inalteradas tiene como consecuencia: (a) La modificación de la constante de equilibrio (b)Que el equilibrio puede desplazarse, pero manteniendo invariante la constante de equilibrio (c) Que ni el equilibrio, ni la constante de equilibrio, sufrirían modificaciones (d)Ninguna de las anteriores es correcta. 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 23 de enero de 2017 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 1.4. Considere un equilibrio líquido-vapor de 3 componentes, A, B y C, que se comportan de forma ideal. La presión total de la fase vapor es de 0,20 atm y el 50% de las moléculas está compuesto por A. ¿Cuál será la composición de A en la fase líquida? Dato: la presión de vapor de A puro, PA0, es de 0,15 atm (a) xA = 0,67 (b)xA = 0,58 (c) xA = 0,32 (d)xA = 0,21 1.5. Para una sal de fórmula A2B3, la constante de solubilidad (incluyendo el coeficiente de actividad iónico medio) toma la forma: (a) Kps = γ±2 S2 (b)Kps = 16 γ±2 S2 (c) Kps = 27 γ±4 S4 (d)Kps = 108 γ±5 S5 2. (1 punto) El amoniaco líquido se evapora a 4.7ºC a la presión de 5 atm. Cuál será su temperatura de ebullición en condiciones estándar de presión. Datos: ΔHn,v0 = 22,78 kJ mol-1; ΔHn,f,gas0 = -45,92 kJ mol-1; ΔHn,f,líquido0 = -40,20 kJ mol-1; Cp,n,gas0 = 80,08 kJ mol-1 K-1; Cp,n,líquido0 = 4,70 kJ kg-1 K-1. Considere que estos datos se pueden considerar válidos y constantes en el intervalo de temperaturas y presiones estudiado. 3. (1 punto) En un recipiente de 1 L herméticamente cerrado añadimos 125 g de NH4SH y dejamos tiempo suficiente para que se establezca el siguiente equilibrio: NH4HS(s)  NH3(g) + H2S(g) Calcule la presión total ejercida por la mezcla gaseosa (suponiendo que se comporta como ideal) una vez alcanzado el siguiente equilibrio químico. Datos: KP = 0,108. 4. (1 punto) Justifique de forma razonada, y en base a los datos que se aportan, qué cerveza debe tener más contenido en gas: normal o sin alcohol. Las constantes de Henry (en la escala de fracciones molares) del CO2 en agua y etanol son 16,3 MPa y 21,1 MPa, respectivamente. Ambas se someten a la misma presión total de CO2 de 4 Bar. Datos: 1 Bar = 105 Pa; 1 atm = 101 325 Pa; 1 atm = 1,01325 bar 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 23 de enero de 2017 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 5 (2 puntos). Una muestra consistente en 2 moles de átomos de gas ideal (para el cual C v,n = 3/2 R y Cp,n = Cv,n + R) se lleva a través de un ciclo reversible como el que se observa en la figura. Calcule q, w, ΔU, ΔH y ΔS (en forma extensiva) para cada paso y para el ciclo global. atm 1 2 1,00 0, 0 3 3 22, ,88 dm 6. (2 puntos) Calcule la entalpía estándar a 370 K de la reacción 2NH3(g) + 6NO(g) → 3H2O2(l) + 4N2(g) empleando los datos de ΔHf,n0 y Cp,n0 tabulados a 298 K. Considere despreciable la variación de Cp,n0 con la temperatura en el intervalo de trabajo. 7. (2 puntos) Considere la siguiente reacción en equilibrio que tiene lugar en fase gaseosa: 2NO(g) + Cl2(g) 2NOCl(g) a) Calcule el valor de la constante de equilibrio del proceso a 298.15 K sabiendo que ΔG(NO(g))0f,298 = 86,55 kJ mol-1, ΔG(Cl2(g))0f,298 = 0 kJ mol-1 y ΔG(NOCl(g))0f,298 = 66,08 kJ mol-1. b) Calcule, mediante la correspondiente representación gráfica, el valor de ΔH0 y ΔS0 para dicha reacción empleando para ello los datos que se recogen en la siguiente tabla. T/K 298 325 350 375 400 K Resultado apartado (a) 1.19×10 1.54×10 2.64×10 5.62×103 6 5 4 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 23 de enero de 2017 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria TABLA. Propiedades termodinámicas del estado estándar a 25ºC 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 23 de enero de 2017 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 5  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz Prueba Progreso 1 Octubre de 2018 Nombre: ……………………………… 1. (2 puntos) Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. Son funciones de estado intensivas (a) ΔH, ΔU, ΔS y ΔG (b) ΔUn y qn (c) ΔHn, m y n (d) ΔHn y Vn 1.2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) H permanece constante en todo proceso isotérmico en un sistema cerrado (b) H permanece constante en todo proceso cíclico en un sistema cerrado (c) q = 0 en todo proceso isotérmico en un sistema cerrado (d) q = 0 en todo proceso cíclico en un sistema cerrado 1.3. ¿Cuál de estas funciones debe cumplir la Ley de Hess? (a) Únicamente ΔU, q, w, ΔH, ΔG y ΔS (b) Solamente ΔU, ΔH, ΔG y ΔS (c) ΔU, q, w, ΔH, ΔG y ΔS (d) ΔU y qrev/T 1.4. El ácido benzoico se emplea como conservante en la industria de alimentos que necesitan un pH ácido. Si se realiza un estudio de la reacción de combustión de dicho ácido en una bomba calorimétrica a 25 ºC, debe verificarse que: (a) q = 0; w = 0; ΔU = 0 (b) q < 0; w = 0; ΔU < 0 (c) q < 0; w < 0; ΔU > 0 (d) q < 0; w > 0; ΔU < 0 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 1.5. Un gas ideal que inicialmente está a 298,15 K y 1 atm, y que presenta una constante de Joule-Thomson de 25,0 K atm-1 se hace pasar lentamente a través de un estrechamiento en un sistema adiabático después del cual la presión es 10 veces menor. ¿Cuál será la nueva temperatura del gas una vez se produzca dicho estrangulamiento? (a) 23,15 K (b) 101,15 K (c) 152,15 K (d) 275,15 K 1.6. En la calorimetría de tritación isotérmica: (a) Se mide el calor puesto en juego para mantener la celda que contiene la disolución de la muestra y la referencia a una temperatura constante e invariante tras la inyección de sucesivas alícuotas de una segunda disolución. Este experimento permite, por ejemplo, determinar los parámetros termodinámicos de reacciones entre proteínas y fármacos. (b) Se mide el aumento de temperatura de la celda que contiene la disolución de la muestra respecto a la celda de referencia tras la inyección de sucesivas alícuotas de una segunda disolución. Este experimento permite, por ejemplo, determinar los parámetros termodinámicos de la reacción entre dos sustancias. (c) Se mide el calor puesto en juego para mantener la celda de la muestra y la referencia a la misma temperatura durante un proceso de calentamiento programado. Este experimento permite, por ejemplo, determinar la entalpía del proceso de desnaturalización de una proteína. (d) Se mide la masa perdida por la muestra durante un proceso de calentamiento programado. Este experimento permite, por ejemplo, determinar la cantidad de humedad de una muestra. 1.7. El ser humano promedio produce aproximadamente 10 MJ de calor cada día a través de su actividad metabólica. Si el cuerpo humano fuera un sistema aislado de 65 kg de masa, con la capacidad calorífica del agua (C p,m = 4.16 J g-1 Cº-1), ¿cuál sería el aumento de temperatura esperado? (a) 156,3 K (b) 6,4×10-3 K (c) 0,37 K (d) 37,0 K 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 1.8. En los cambios de estado reversibles de cualquier compuesto debe cumplirse que (a) ∆G = 0 (b) ∆G ≠ 0 (c) ∆G < 0 (d) ∆G > 0 1.9. Cuando un cierto gas refrigerante se expande adiabáticamente desde una presión inicial de 32 atm y 0ºC hasta una presión final de 1 atm, la temperatura cae 22 K. Calcule el coeficiente de Joule-Thompson asumiendo que permanece constante en dicho intervalo de presiones y temperaturas de trabajo. (a) 1,41 atm K‒1 (b) 8,10 K atm‒1 (c) 0,71 K atm‒1 (d) 0,12 atm K ‒1 1.10. ¿Cuál es el rendimiento de una máquina térmica ideal que opera entre las temperaturas de 25 y 100ºC) (a) 0,80 (b) 0,75 (c) 0,25 (d) 0,20 2. (1 puntos) Partiendo de la ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica, demuestre que la siguiente expresión es correcta para un sistema cerrado que sufre un proceso a presión constante: Cp,n dT = dUn - dw / n 3. (3 puntos) 2 moles de un gas ideal recorren un ciclo de 3 etapas entre los estados 1, 2 y 3. (a) Calcule q, w, ∆U, ∆H y ∆S únicamente para las dos primeras etapas del ciclo. (b) Conteste a las siguientes preguntas: (b.1) ¿Contradicen la Segunda Ley de la Termodinámica los valores de w y q obtenidos en la etapa 23? Justifique su respuesta. (b.2) ¿El valor obtenido para ∆H en la etapa 23, debe ser siempre el mismo en procesos isotérmicos o es casual? 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz Datos: Cv,n = 3/2 R Cp,n = Cv,n + R 1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa = 1,013 bar R = 0,082 atm L K-1 mol-1 = 8,31 J K-1 mol-1 = 1,99 cal K-1 mol-1 Estado Vn (L mol-1) T (K) 1 22,4 273,15 2 22,4 546,15 3 44,8 546,15 4. (2 puntos) Calcule la entalpía de formación molar de la sal Na2SO4(s). Para poder llevar a cabo dicho cálculo, hacemos el siguiente experimento: en un calorímetro disolvemos 1,423 g de Na2SO4 en 100,34 g de agua y medimos un aumento de temperatura de 0.037ºC (considere que se comporta como un electrolito fuerte). Una vez determinada la entalpía de la reacción de disolución, ∆Hd,n0, calcule ∆Hf,n0 para Na2SO4. Datos: el peso fórmula de la sal es 142,04 g mol-1; la masa equivalente del calorímetro es 81,96 g; Las capacidades caloríficas y valores de ∆Hf,n0 que se necesiten pueden obtenerse de las tablas que de adjuntan en el examen. 5. (2 puntos) Calcule la entalpía estándar de la siguiente reacción a 370 K, empleando los datos necesarios de las tablas de propiedades termodinámicas que aparecen al final del examen: 2NH3(g) + 6NO(g) → 3H2O2(l) + 4N2(g) 4 Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 5 Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 6  Facultad de Farmacia de Albacete Segunda prueba de progreso de Fisicoquímica I Diciembre de 2018 Nombre: ……………………………… Prueba de progreso Teoría 1. (2 puntos) Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. Indique el número de grados de libertad que posee un sistema conformado por dos líquidos que podemos considerar completamente inmiscibles entre sí. El líquido menos denso se corresponde con benceno, mientras que el más denso con una disolución acuosa y saturada de nitrato de plata. Una determinada cantidad de nitrato de plata se puede también encontrar en forma de precipitado en el fondo de la disolución. (a) 0 (b) 1 (c) 2 (d) 3 1.2. Una mesofase es (a) Un fluido que se forma alta temperatura y presión, y que tiene múltiples aplicaciones como disolvente en la industria farmacéutica y alimentaria debido a su baja densidad y a que, una vez se deja evaporar, no deja residuos. (b) Un sólido de composición eutéctica, el cual aunque aparentemente está conformado por una única fase, a nivel microscópico se puede observar una distribución homogénea de cristales de los compuestos inmiscibles que lo conforman. (c) Una fase intermedia entre la líquida y la sólida, en la cual se mantiene un cierto orden a nivel local, como es propio de un sólido, pero muestra un desorden típico de un líquido a nivel global. Generalmente la conforman moléculas de formas no esféricas. (d) Ninguna de las anteriores son correctas. 1.3. ¿Qué fracción molar de oxígeno se encuentra disuelta en el agua a nivel del mar si la presión parcial de este gas es 21 kPa y su constante de Henry 7,92 × 104 kPa kg mol-1? Dato: la masa molecular del agua es 18 g mol-1. (a) 1,25 × 10-6 (b) 4,77 × 10-6 (c) 8,21 × 10-6 (d) Un motón 1.4. Una disolución de 1 g de proteína en 1 L de agua a 25 ºC presenta una presión osmótica de 3,1 × 10-4 atm. ¿Cuál es su masa molecular? (a) 1,2 × 104 g mol-1 (b) 4,5 × 104 g mol-1 (c) 6,3 × 104 g mol-1 (d) 7,9 × 104 g mol-1 1  Facultad de Farmacia de Albacete Segunda prueba de progreso de Fisicoquímica I Diciembre de 2018 Nombre: ……………………………… 1.5. En una disolución real de un soluto i en disolvente A, se cumple que (a) cuando xi → 0  γi → 0 (b) cuando xi → 0  γA → 0 (c) cuando xi → 0  ai → xA (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.6. Considere el diagrama de fases de un sistema binario líquido-líquido. Una laguna de miscibilidad es (a) la temperatura a partir de cual los dos componentes son volátiles. (b) una composición a la cual es imposible la separación de ambos componentes. (c) una región del diagrama donde ambos componentes líquidos son inmiscibles, al contrario que en el resto del diagrama donde sí se mezclan. (a) una región del diagrama que solidifica sin cambio de composición. 1.7. La constante de solubilidad en agua de un electrolito débil puede variar (a) debido a la presencia de iones comunes en disolución, pero no se ve afectada por la presencia de otro tipo de iones. (b) debido a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (c) debido a la temperatura y a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (d) debido únicamente a la temperatura. 1.8. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) La constante de equilibrio depende de las concentraciones de los reactivos (b) La constante de equilibrio no se ve afectada por ninguna variable termodinámica (c) Las concentraciones de los reactivos pueden afectar a la posición del equilibrio, aunque no a la constante (d) P, T y concentraciones modifican la posición del equilibrio y de la constante 1.9. Indique cuál de las siguientes pilas es electrolítica (ver tabla potenciales Redox) (a) Zn(s)|ZnSO4(aq)||CuSO4(aq)|Cu(s) (b) Cu(s)|CuSO4(aq)||AgBr(aq)|Ag(s) (c) KCl|Cl2||CuSO4(aq)|Cu(s) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.10. El potencial de una pila viene dado por la ecuación Nernst: E = E0 – (RT/nF) Ln Q. Donde Q = ∏i aiνi, es el producto de las actividades de productos y reactivos elevadas a sus coeficientes estequimétricos, νi (con signo negativo para reactivos y positivo para productos). ¿Cuál es la relación de Q con K, la constante de equilibrio de la reacción química que tiene lugar en la pila? (a) Siempre se cumple que Q = K. (b) Sólo se cumple que Q = K, cuando E = E0. (c) Sólo se cumple que Q = K, cuando E = 0. (d) Nunca se cumple que Q = K. 2  Facultad de Farmacia de Albacete Segunda prueba de progreso de Fisicoquímica I Diciembre de 2018 Nombre: ……………………………… Tabla de potenciales Redox Problemas 2. (3 puntos) En la siguiente tabla se recogen las presiones de vapor total, P, de diferentes disoluciones de acetona y cloroformo a 35,2 ºC, junto con la composición de la fase líquida, xacet, y vapor, yacet, relativa al componente acetona. (a) Calcule el coeficiente de actividad de la acetona para que la disolución de composición xacet = 0,0821 tenga un comportamiento ideal (según el convenio I) (b) Calcule ∆G de mezcla y de exceso para la disolución de composición xacet = 0,0821. Considere que la Ley de Dalton es aplicable. xacet yacet P / torr 0,0000 0,0000 293 0,0821 0,0500 280 0,2003 0,1434 262 0,3365 0,3171 249 0,4188 0,4368 248 0,5061 0,5625 255 0,6034 0,6868 267 0,7090 0,8062 286 0,8147 0,8961 307 0,9397 0,9715 332 1,0000 1,0000 345 3. (3 puntos) EMLA es un anestésico en crema para uso tópico que está compuesto por mezcla de composición eutéctica de lidocaína y prilocaína. Abajo se representa el diagrama de fases de ambos componentes (se representa en líneas punteadas para que se distinga mejor del papel milimetrado). 3  Facultad de Farmacia de Albacete Segunda prueba de progreso de Fisicoquímica I Diciembre de 2018 Nombre: ……………………………… Las temperaturas de fusión de lidocaína y prilocaína son 68 y 155ºC, respectivamente. La temperatura eutéctica es 16ºC. Conteste a las siguientes cuestiones: (a) a.1.) Inicialmente se pesan 4 moles de lidocaína y 1 mol de prilocaína, y se juntan en un mismo tubo de ensayo. Posteriormente, la muestra se calienta a 175ºC. Indique la composición y cantidad de las fases presentes en el sistema. a.2.) La mezcla anterior se enfría hasta los 90ºC. Indique la composición y cantidad de las fases presentes en el sistema. (b) ¿Qué composición debe tener una muestra líquida de lidocaína y prilocaína a 175ºC, si al enfriarla hasta 10ºC se pretende conseguir una muestra sólida en la que ambos componentes estén aparentemente mezclados (aunque a nivel microscópico estén formando fases independientes)? Justifique su respuesta (c) Dibuje curvas de enfriamiento desde 175 a 10ºC para la mezcla de 4 mol de prilocaína en 1 de lidocaína, para la mezcla eutéctica y para prilocaína pura. Indique en cada zona los procesos que tienen lugar, así como las fases y compuestos implicados. 4. (2 puntos) Calcule la constante de equilibrio, K, a 25 ºC y ∆Gn0 para la siguiente reacción en condiciones estándar: 2Cu + PtCl62− → 2Cu+ + PtCl42− + 2Cl−. Dato: el potencial estándar de reducción de la semirreacción PtCl62− + 2e− → PtCl42− + 2Cl− es 0,68 V. 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Octubre de 2019 Nombre: ……………………………… 1ª Prueba de progreso 1. (1,0 punto) Indique la opción correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos) 1.1. Son propiedades intensivas, independientes de la extensión del sistema: (a) ΔH (J), ΔU (J) y ΔS (J K-1) (b) ΔHn, (J mol-1), ρ (g L-1) y Cv (J K-1) (c) ΔHn (J mol-1), Cp,m (J K-1 g-1), T (K) y P (bar) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.2. Todo proceso donde ΔT = 0 en un sistema cerrado (a) es isotérmico (b) q = w = 0 (c) ΔH = 0 (d) ninguna de las anteriores es correcta 1.3. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta (a) ∆Suniv ≥ 0 para cualquier proceso. (b) ∆Suniv > 0 para cualquier proceso reversible. (c) ∆Suniv = 0 para cualquier proceso irreversible. (d) Ninguna de las anteriores es correcta. 1.4. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta (a) Es imposible que una máquina térmica realice un proceso irreversible cuyos únicos efectos sean el flujo de calor desde una fuente al sistema y la realización, por parte de éste, de una cantidad de trabajo equivalente sobre el entorno. (b) Es imposible que una máquina térmica realice un proceso no cíclico cuyos únicos efectos sean el flujo de calor desde una fuente al sistema y la realización, por parte de éste, de una cantidad de trabajo equivalente sobre el entorno. (c) Es imposible que una máquina térmica realice un proceso cíclico cuyos únicos efectos sean el flujo de calor desde una fuente al sistema y la realización, por parte de éste, de una cantidad de trabajo equivalente sobre el entorno. (d) Ninguna de las anteriores es correcta. 1.5. ¿Cuál es el rendimiento de una máquina térmica ideal que opera entre las temperaturas de 25 y 100ºC) (a) 0,80 (b) 0,75 (c) 0,25 (d) 0,20  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Octubre de 2019 2 (1 punto). Responda verdadero o falso y justifique su respuesta: (a) Considere un cilindro que contiene un gas ideal. La siguiente igualdad no es válida para procesos irreversibles: 𝑤 = ∫ −𝑃𝑒𝑥𝑡 𝑑𝑉 = ∫ −𝑃𝑖𝑛𝑡 𝑑𝑉. (b) La variación de entalpía y entropía de una reacción puede calcularse a través de las siguientes expresiones: ∆𝐻𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝐻𝑖𝑜 y ∆𝑆𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝑆𝑖𝑜. No obstante, la segunda de ellas no es aplicable en la práctica por la imposibilidad de conocer el valor absoluto de la entropía de una sustancia. 3 (3 puntos). La hidracina (N2H4) es un compuesto químico que se utiliza como combustible de aviones, misiles y cohetes, así como en la preparación de espumas poliméricas y fármacos. Con el objetivo de determinar su entalpía de formación se lleva a cabo la siguiente reacción en condiciones de volumen constante y temperatura de 298,15 K: 2NH3(g) + ½ O2(g) → N2H4(l) + H2O(l) En dicho experimento se determina un calor estándar de reacción de -143.0 kJ mol-1. Calcule: (a) la entalpía de formación molar de N2H4(l) (2 puntos) Haga también los siguientes cálculos adicionales: (b) La entalpía molar estándar de vaporización del H2O(l) (0,5 puntos) (c) La entalpía molar estándar de atomización del O2(g) (0,5 puntos) Emplee los datos de la siguiente tabla: Compuesto ∆Hf,n,2980 / kJ mol-1 ∆Gf,n,2980 / kJ mol-1 Sn,2980 / J K-1 mol-1 Cp,n,2980 / J K-1 mol-1 NH3(g) -46,11 -16,45 192,45 35,06 O2(g) 0 0 205,138 29,355 O(g) 249,170 231,731 161,055 21,912 H2O(l) -285,830 -237,129 69,91 75,291 H2O(g) -241,818 -228,572 188,825 33,577 4 (3 puntos). Realice los siguientes cálculos y conteste a las cuestiones razonadamente: (a) Calcule la variación de entalpía molar puestas en juego en el proceso de transformación alotrópica del carbono desde su forma “grafito” a su forma “diamante”. Considere que el proceso es reversible y se lleva a cabo a presión constante a 400,00 K de temperatura. (2 puntos) (b) ¿Cuál es la entropía del diamante a 0 K? Justifique su respuesta. (0,5 puntos) (c) ¿Qué proceso es termodinámicamente más favorable (desde el punto de vista de la espontaneidad de la reacción): la atomización del carbono a partir de grafito o de diamante? (0,5 puntos) Emplee los datos de la siguiente tabla: Compuesto ∆Hf,n,2980 / kJ mol-1 ∆Gf,n,2980 / kJ mol-1 Sn,2980 / J K-1 mol-1 Cp,n,2980 / J K-1 mol-1 C(grafito) 0 0 5,740 8,527 C(diamante) 1,897 2,900 2,377 6,115 C(gas) 716,682 671,257 158,096 20,838 5 (2 puntos). Calcule la variación de entropía para el cambio de estado reversible de 2 moles de un gas ideal que se calienta desde 300 K a 400 K, y cuya presión disminuye diez veces durante el proceso. Para dicho gas, C p,n = 2T + T-1 (J mol-1 K-1) y Cv,n = Cp,m + R (J mol-1 K-1).  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz Prueba Progreso 2 Diciembre de 2019 Nombre: ……………………………… 1. (1 punto) Sabiendo que el agua es líquida a 25ºC y 1 atm de presión, ¿por qué no podríamos emplear la ecuación de Clausius-Clapeyron para determinar la temperatura del agua a 2 atm de presión? ∆𝐻𝑣,𝑛 𝑑𝐿𝑛𝑃 = 𝑑𝑇 𝑅𝑇 2. (1 punto) Para determinar la masa molecular de una proteína se realiza el siguiente experimento: se disuelven 7,25 g de la proteína desconocida en 1 L de agua. Por otro lado, se preparan 500 mL de una disolución de sacarosa que se está separada de la disolución de proteína a través de una membrana semipermeable (que sólo deja pasar el disolvente). Se ha observado que para que ambas disoluciones sean isotónicas, la disolución de sacarosa debe contener 0,12 g de dicho azúcar. Calcule la masa molecular de la proteína. Dato: la masa molecular de la sacarosa es 342,30 g mol-1. 3. (4 puntos) El hidróxido de aluminio, Al(OH)3, es una sal altamente insoluble en agua. Su constante de solubilidad a 25ºC es 1,3×10-33. (a) Calcule la solubilidad de dicha sal a 25,0 ºC en una disolución de 0,01 mol kg -1 de Ca(OH)2. Considere tanto el efecto salino, como el efecto ion común. Suponga que la disolución está lo suficientemente diluida como para poder aplicar la ecuación límite de Debye-Hückel si corresponde (A = 0,509). (b) Calcule la solubilidad del Al(OH) 3 en agua pura a 50,0 ºC. Considere que la entalpía de disolución de la sal es 532,72 kJ mol-1 y que la disolución tiene un comportamiento ideal. 4. (2 puntos) A y B son dos líquidos totalmente miscibles por encima de 260ºC y parcialmente miscibles por debajo de esa temperatura, donde existe una laguna de miscibilidad. A continuación se muestra el diagrama T-x para las mezclas de ambos líquidos, donde F es el número de fases que coexisten. Considere que tenemos una mezcla de 3 moles de A y 2 moles de B a 300 K. Empleando el diagrama mostrado, conteste a las siguientes cuestiones: a) ¿Qué haría para obtener una disolución con un 80% de moles de B? Indique la temperatura a la que se conseguiría dicha mezcla, así como las operaciones básicas necesarias para su obtención (calentamiento, enfriamiento, destilación, congelación, decantación-extracción, etc.) b) ¿Qué cantidad (en número de moles) podrían obtenerse como máximo de dicha disolución con un 80% de B? 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 5. (2 puntos) El óxido nitroso (N2O) es un gas que se emplea comúnmente como anestésico inhalado. Es muy insoluble en sangre y otros tejidos. Esto permite la rápida recuperación del paciente una vez retirado el suministro del gas anestésico. Es casi completamente eliminado por los pulmones, con una mínima difusión a través de la piel. A través de un experimento de laboratorio se pretende determinar experimentalmente la constante de Henry de dicho gas. Para ello se someten diferentes recipientes que contienen 3 L de agua destilada, a 25 ºC, a distintas presiones de gas N2O, determinándose la cantidad de gas que se ha disuelto en la fase acuosa (ver tabla). Considere que la densidad de agua es 1 kg L-1 y la del N2O es 1,22×10-3 kg L-1. La masa molecular del agua es 18 g mol-1 y la del N2O es 44 g mol-1. PN2O (atm) CN2O (mol L-1) 1,0 2,40×10-7 2,0 4,80×10-7 3,0 7,20×10-7 4,0 9,60×10-7 5,0 1,20×10-6 6,0 1,66×10-6 7,0 2,10×10-6 8,0 2,69×10-6 9,0 3,35×10-6 10,0 4,08×10-6 Calcule: (a) La constante de Henry del óxido nitroso en agua. (b) El coeficiente de actividad del óxido nitroso para una disolución de dicho gas en agua cuya fracción molar es xN2O = 4,32×10-6, siendo PN2O = 50 atm. 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Enero de 2020 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria TEORÍA MODELO –C(3)– 1. (2 puntos) Indique la opción correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos) 1.1. En un calorímetro de mide el aumento de temperatura ocasionada al disolver NaOH en agua. En dicho proceso debe verificarse que: (a) ∆P > 0, ∆V > 0, ∆T > 0, qr < 0, ΔUr < 0 (b) ∆P ≈ 0, ∆V ≈ 0, ∆T > 0, qr < 0, ΔUr > 0 (c) ∆P < 0, ∆V < 0, ∆T > 0, qr < 0, ΔUr < 0 (d) ∆P = 0, ∆V ≈ 0, ∆T > 0, qr < 0, ΔUr < 0 1.2. El trabajo de expansión P-V de un gas puede ser diferente de cero cuando (a) Se trata de un proceso de expansión libre (b) Se trata de un proceso es isócoro (c) Se trata de un proceso es isotérmico (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.3. En qué tipo de procesos P-V reversibles es aplicable la expresión ΔU = ΔH + w: (a) adiabáticos (b) isotérmicos (c) isobáricos (d) isócoros 1.4. En condiciones estándar, la relación entre la entalpía de formación del hidrógeno atómico gaseoso, ∆Hf,n0(H(g)), y energía de disociación de enlace del hidrógeno molecular gaseoso, D0(H2(g)), es la siguiente: (a) ∆Hf,n0(H(g)) = 2D0(H2(g)) (b) 2∆Hf,n0(H(g) ) = D0(H2(g)) (c) ∆Hf,n0(H(g)) = ‒D0(H2(g)) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.5. Para un soluto determinado, ¿qué relación debe existir entre la entalpía molar de disolución a concentración 1M, ∆HD,n0(1M), y la entalpía molar de disolución a dilución infinita, ∆HD,∞0: (a) ∆HD,n0(1M) = ∆HD,∞0 (b) ∆HD,n0(1M) > ∆HD,∞0 (c) ∆HD,n0(1M) < ∆HD,∞0 (d) No puede establecerse ninguna relación entre ambas 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Enero de 2020 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 1.6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones son correctas? (a) Según el enunciado de Kelvin-Planck de la Segunda Ley de la Termodinámica: es imposible que un sistema realice un proceso reversible en el que todo el calor absorbido por dicho sistema se convierta en trabajo. (b) El enunciado de Clausius de la Segunda Ley de la Termodinámica no impide un sistema realice un proceso cíclico cuyos únicos efectos sean el flujo de calor desde una fuente fría hacia el sistema y, al mismo tiempo, el flujo de una cantidad equivalente de calor desde el sistema hacia una fuente más caliente. (c) Según el principio de Carnot: ninguna máquina térmica real puede ser más eficiente que una máquina térmica reversible, cuya eficiencia es e = 1. (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.7. Son propiedades intensivas, independientes de la extensión del sistema: (a) ΔH (J), ΔU (J) y ΔS (J K-1) (b) ΔHn, (J mol-1), ρ (g L-1) y Cv (J K-1) (c) ΔHn (J mol-1), Cp,m (J K-1 g-1), T (K) y P (bar) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.8. La condición ∫dq/T = 0 debe cumplirse (a) Únicamente en el ciclo de Carnot (b) En cualquier proceso reversible (c) En cualquier proceso reversible o irreversible (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.9. ¿Cuál es el rendimiento de una máquina térmica ideal que opera entre las temperaturas de 25 y 100ºC) (a) 0,80 (b) 0,75 (c) 0,25 (d) 0,20 1.10. ¿Cuál de las siguientes expresiones son correctas aplicadas a un proceso reversible? (a) ∆S = q/T en procesos adiabáticos (b) ∆S = ∆H/T en cambios de estado (c) ∆S = Cp Ln(T2/T1) en un calentamiento desde T 1 a T2 a volumen constante (d) Ninguna de las anteriores son correctas ERF *-ººº 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Enero de 2020 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria PROBLEMAS 2. (4 puntos) 2 moles de un gas ideal realizan el siguiente proceso en tres etapas. Calcule ∆U y ∆S para cada una de las etapas. Considere los siguientes datos: a) En la etapa adiabática, la ¡ews3º f,ç elación entre P y V es: P(atm) = 58,65 V(L) b) 1 atm = 1,013 bar = 101325 Pa c) Para un gas ideal Cp,n = (5/2)R, Cv,n = (3/2)R d) R = 8,31 J K-1 mol-1 = 0,082 atm L K-1 mol-1 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Enero de 2020 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 3. (4 puntos) El objetivo de este ejercicio es calcular la entalpía de formación molar estándar (∆Hf,n0) del anión ketoprofeno (Kt-) en disolución acuosa. Para ello se realiza un experimento de calorimetría para determinar la entalpía de disolución de 1 g de la sal ketoprofeno de sodio en 200 g de agua destilada (ver esquema de reacción). El agua, que estaba inicialmente estaba a 25,00 ºC, aumentó su temperatura en 0,35ºC tras la adición de sal. Considere que la entalpía de disolución molar (∆Hd,n0) determinada en estas condiciones experimentales es aproximadamente igual a la que podría determinarse en condiciones estándar (1 bar, 1 M) y que el equivalente en agua del calorímetro es 32 g. Datos adicionales (en condiciones estándar y temperatura de 298,15 K): Compuesto ∆Hf,n0 Cp,n Cv,n M (kJ mol-1) (J mol-1 K-1) (J mol-1 K-1) (g mol-1) H2O(l) -285,8 75,33 74,53 18,0 NaKt(s) -190,6 12,7 12,5 276,3 Na+(aq) -240,1 20,8 19,9 23,0 Na(g) 107,3 46,4 45,2 23,0 NaCl(s) -411,2 50,5 45,8 58,5 – Cl (aq) -167,2 -136,4 -145,2 35,5 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz Prueba Progreso 2 Enero de 2021 Nombre: ……………………………… Teoría Modelo - A - 1. (2 puntos) Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. A la presión de 10 Pa y temperatura de 250 K, el agua sublima ¿A través de qué ecuación sería posible predecir la temperatura de sublimación del agua a 5 Pa? (a) Ecuación de Clapeyron (b) Ecuación de Clausius-Clapeyron (c) Ecuación de Kirchhoff (d) En el sistema descrito, T y P son variables independientes, por lo que no están conectadas a través de ninguna expresión matemática. 1.2. Considere un sistema formado por agua pura a 28ºC de temperatura y 1,2 atm de presión. Si calentamos el sistema hasta la temperatura de 32ºC, y éste continúa siendo líquido, ¿qué ecuación nos permitiría calcular la presión a la que está sometido dicho sistema? (a) Ecuación de Clapeyron (b) Ecuación de Clausius-Clapeyron (c) Ecuación de Kirchhoff (d) En el sistema descrito, T y P son variables independientes, por lo que no están conectadas a través de ninguna expresión matemática. 1.3. Una mesofase es (a) Un fluido que se forma a alta temperatura y presión, y que tiene múltiples aplicaciones como disolvente en la industria farmacéutica y alimentaria debido a su baja densidad y a que, una vez se deja evaporar, no deja residuos. (b) Una fase intermedia entre la líquida y la sólida, en la cual se mantiene un cierto orden a nivel microscópico, como es propio de un sólido, pero muestra un desorden típico de un líquido a nivel macroscópico. Generalmente la conforman moléculas con formas alargadas o de disco. (c) Una mezcla de dos sólidos que sólo son totalmente miscibles a la composición eutéctica. (d) Ninguna de las anteriores es correcta. 1.4. Una disolución de 0,1 g de proteína en 250 mL de agua a 25 ºC presenta una presión osmótica de 2,32×10-4 atm. ¿Cuál es su masa molecular? (a) 1,2 × 104 g mol-1 (b) 4,2 × 104 g mol-1 (c) 6,3 × 104 g mol-1 (d) 7,9 × 104 g mol-1 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz 1.5. En una disolución no ideal de un soluto i en un disolvente A, se cumple que (a) γi → 0 cuando xi → 0 (b) γA → 0 cuando xi → 0 (c) ai → xi cuando xi → 0 (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.6. En un diagrama de fases de un sistema binario líquido-líquido, una laguna de miscibilidad es (a) una región del diagrama en la que se produce solidificación sin cambio de composición. (b) una región del diagrama donde la composición del líquido es similar a la del vapor en equilibrio. (c) Una región del diagrama donde es imposible la separación de ambos componentes. (d) una región del diagrama donde ambos componentes líquidos son inmiscibles, al contrario que en el resto de dicho diagrama donde sí se mezclan. 1.7. La constante de solubilidad en agua de un electrolito débil puede variar (a) debido a la presencia de iones comunes en disolución, pero no se ve afectada por la presencia de otro tipo de iones. (b) debido a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (c) debido a la temperatura y a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (d) debido únicamente a la temperatura. 1.8. La relación entre constante de solubilidad y solubilidad para Ag2CrO4 es: (a) Kps = γ±3 4S3 (b) Kps = γ±2 S2 (c) Kps = γ±6 1024 S6 (d) Kps = γ±5 108 S5 1.9. Para una disolución de Ag2S, la relación entre la concentración de iones Ag + y la solubilidad de la sal es: (a) [Ag+] = 2S, sólo en el caso de que la disolución alcance el límite de saturación (b) [Ag+] = 2S, siempre (c) [Ag+]2 = 2S, sólo en el caso de que la disolución alcance el límite de saturación (d) [Ag+]2 = 2S, siempre 1.10. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) La constante de equilibrio depende de las concentraciones iniciales de los reactivos (b) La presión es una variable termodinámica que sólo afecta significativamente a los equilibrios en los que hay especies gaseosas en juego (c) La presión y temperatura pueden modificar la posición del equilibrio, pero no la constante de dicho equilibrio (d) La constante de equilibrio no se ve afectada por ninguna variable termodinámica Problemas 2. (3 puntos) Dentro de un depósito hermético se pone en contacto un gas, compuesto por un 90% (v/v) de metano (CH4) y un 10% (v/v) de sulfuro de hidrógeno (H2S), con 2 m3 de agua destilada a 25ºC y se espera el tiempo suficiente hasta alcanzar el equilibrio. Realice los siguientes cálculos: 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz a) (1 p) Se determina que la fracción molar de sulfuro de hidrógeno (xH2S) disuelto en el agua es 2,96×10-3. Calcule la presión total del gas a la que es sometido el baño de agua para conseguir dicha concentración de sulfuro de hidrógeno disuelto. b) (2 p) Cuál será la concentración molar (mol L -1) de metano disuelto en el baño de agua. Datos: considere que los gases se comportan como ideales y los datos que se aportan en la tabla a 25ºC (KH es constante de Henry). Densidad (kg Entalpías de formación estándar, Compuesto Masa molecular (g mol-1) KH (atm) L-1) ΔHf,n0 (kJ mol-1) H2S(g) 34,1 1,36×10-3 5,15×102 -20,5 -4 4 CH4(g) 16,04 6,57×10 3,80×10 -74,81 H2O(l) 18,00 9,97 -285,83 3. (2 puntos) En el gráfico se presenta el diagrama de fases binario de paracetamol (C 8H9NO2) y ácido cítrico (C6H8O7). Conteste a las siguientes preguntas. Para ello, realice (y deje indicados) todos los cálculos necesarios, así como líneas y marcas sobre el diagrama que considere. a) (1 p) Si una disolución de 8 moles de paracetamol y 2 moles de ácido cítrico, que inicialmente está a 170ºC, se enfría hasta 140ºC comenzará a precipitar paracetamol. ¿Cuál será la composición (en fracción molar) y cantidad (en número de moles totales) de la fracción líquida que no ha precipitado a 140ºC? 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I Prof. responsable: Andrés Garzón Ruiz b) (0,5 p) Dibuje la curva de enfriamiento de la mezcla de composición eutéctica (desde 170 a 100ºC). Indique, en cada parte de la curva, los procesos que tienen lugar y las temperaturas a las que ocurren. c) (0,25 p) ¿Cuántos grados de libertad tendrá cualquier mezcla de paracetamol y ácido cítrico por encima de 170ºC? Indique además cuáles serán dichos grados de libertad y justifique su respuesta. d) (0,25 p) ¿Cuántos grados de libertad tendrá la mezcla anterior si se enfría hasta 120ºC? Indique además cuáles serán dichos grados de libertad y justifique su respuesta. 4. (3 puntos) Se realizó un estudio sobre la descomposición del sulfato férrico dentro de un horno acoplado a un dispositivo para medir la presión de los gases generados en dicho proceso. Concretamente, la reacción estudiada fue: Fe2(SO4)3(s) ↔ Fe2O3(s) + 3SO3(g) En dicho experimento se introdujeron 150 g de Fe2(SO4)3(s) en el horno, que se calentó posteriormente, dejando reaccionar su contenido un tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio. Dicho experimento se repitió a cuatro temperaturas diferentes, anotándose la presión obtenida al alcanzar el equilibrio químico (ver tabla). Calcule la constante de equilibrio de la reacción a la temperatura de 750ºC, suponiendo que la entalpía y entropía de reacción se pueden considerar constantes en todo el intervalo de trabajo. P T (ºC) (mmHg) 630 7,3 660 16,8 680 27,1 705 48,1 Datos adicionales: Conversión de unidades de presión Masas atómicas (uma) 1 atm = 760,00 mmHg Fe 55,85 1 bar = 750,06 mmHg S 32,06 1 Pa = 0,00750 mmHg O 16,00 Datos termoquímicos Entalpías de Entropía estándar formación estándar (Sn0) (ΔHf,n0) Fe2(SO4)3(s) -2583,0 kJ / mol 307,5 J / K mol Fe2O3(s) -824,2 kJ / mol 290,05 J / K mol SO3(g) -397,77 kJ / mol 256,77 J / K mol 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 22 de octubre de 2012 Nombre: ……………………………… 1ª Prueba de progreso 1. (2 puntos) Indique la opción correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos) 1.1. En un sistema heterogéneo (a) Las propiedades extensivas son constantes en todos los puntos del sistema. (b) Las propiedades intensivas son constantes en todos los puntos del sistema. (c) Las propiedades extensivas son constantes en cada una de las fases que componen el sistema. (d) Las propiedades intensivas son constantes en cada una de las fases que componen el sistema. 1.2. Un sistema aislado es (a) Un sistema con paredes rígidas e impermeables (b) Un sistema con paredes adiabáticas e impermeables (c) Un sistema con paredes rígidas, adiabáticas e impermeables (d) El resto de las respuestas son incorrectas 1.3. Considere un gas ligero y monoatómico a 25ºC y 1 bar de presión. A través de un tubo adiabático, se hace fluir dicho gas desde el compartimento en el que se encuentra inicialmente (en las condiciones descritas) a otro cuya presión es 100 veces menor que en el anterior, separados ambos compartimentos por un tabique poroso rígido (experimento de Joule- Thomson). Si en las condiciones de trabajo descritas μJT se puede considerar constante e igual a 25 K/bar, ¿qué temperatura adquirirá el gas al llegar al segundo compartimento? (a) 0,25 K (b) 273,4 K (c) 332,9 K (d) El resto de las respuestas son incorrectas 1.4. ¿Cuáles de las siguientes variables son funciones de estado intensivas? (el subíndice “n” indica que la propiedad es molar): (a) ΔHn y Vn (b) ΔUn y qn (c) ΔHn, m y n (d) ΔH, ΔU y ΔG 1.5. En condiciones estándar, la energía de disociación del enlace del hidrógeno bimolecular gaseoso es Dn0(H2(g) ) = 436 kJ mol-1. A partir de este dato, estime el valor de la entalpía de formación del átomo de hidrógeno gaseoso, ∆Hf,n0(H(g)): (a) ∆Hf,n0(H(g)) = 2Dn0(H2(g)) = 872 kJ mol-1 (b) ∆Hf,n0(H(g)) = Dn0(H2(g))/2 = 218 kJ mol-1 (c) ∆Hf,n0(H(g)) = Dn0(H2(g)) = 436 kJ mol-1 (d) ∆Hf,n0(H(g)) = 0 (por convenio)  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 22 de octubre de 2012 1.6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) Según el principio de Carnot: ninguna máquina térmica real puede ser más eficiente que una máquina térmica reversible, cuya eficiencia es siempre e = 1. (b) Según el enunciado de Kelvin-Planck de la Segunda Ley de la Termodinámica: es imposible que todo el calor absorbido por un sistema sea transformado íntegramente en trabajo a través de un proceso reversible no cíclico. (c) Según el enunciado de Clausius de la Segunda de la Segunda Ley de la Termodinámica: es imposible que un sistema realice un proceso cíclico cuyos únicos efectos sean el flujo de calor desde una fuente fría hacia el sistema y, al mismo tiempo, el flujo de una cantidad equivalente de calor desde el sistema hacia una fuente más caliente. (d) El resto de las respuestas son incorrectas 1.7. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta (a) Cp, al igual que q, no es una función de estado, pero se relaciona con la entalpía a través de Cp = (∂H/∂T)p (b) Cp, al igual que q, no es una función de estado, pero se relaciona con la energía interna a través de Cp = (∂U/∂T)p (c) Cp no es una función de estado, pero nos permite conocer el calor que debe suministrarse a una muestra para que su temperatura aumente 1 K. (d) El resto de las respuestas son incorrectas 1.8. Considere 2 sistemas gaseosos aislados con igual n, T, P y V. El primero está compuesto por He, un gas monoatómico, mientras que el segundo se compone de isometilpropano, CH(CH3)3, un gas molecular de cierto tamaño. ¿En cuál se esperaría que la entropía alcanzase un valor más alto y por qué? a) El mayor número de niveles energéticos (electrónicos, vibracionales y rotacionales) presentes en el helio daría lugar a más microestados y, por tanto, la entropía sería mayor. b) El mayor número de niveles energéticos (electrónicos, vibracionales y rotacionales) presentes en el isometilpropano daría lugar a más microestados y, por tanto, la entropía sería mayor. c) El mayor número de niveles energéticos (electrónicos, vibracionales y rotacionales) presentes en el helio daría lugar a más microestados y, por tanto, la entropía sería menor. d) El mayor número de niveles energéticos (electrónicos, vibracionales y rotacionales) presentes en el isometilpropano daría lugar a más microestados y, por tanto, la entropía sería menor. 1.9. El valor de la variación de energía libre de Gibbs del sistema (ΔGsist): (a) Se aproxima a cero durante los procesos reversibles en sistemas cerrados. (b) Se aleja de cero durante los procesos reversibles en sistemas cerrados. (c) Se aproxima a cero durante los procesos irreversibles en sistemas cerrados. (d) Se aleja de cero durante los procesos irreversibles en sistemas cerrados. 1.10. ¿Cuál de las siguientes expresiones son correctas aplicadas a un proceso reversible? (a) ∆S = ∆H/T para un proceso de fusión SL (a P y T contante) (b) ∆S = q/T en procesos a volumen constante (c) ∆S = Cp Ln(T2/T1) en un calentamiento desde T 1 a T2 a volumen constante (d) El resto de las respuestas son incorrectas  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 22 de octubre de 2012 Problemas 2. (3 puntos) Calcule ΔUn(J mol-1), ΔHn(J mol-1) y ΔSn(J K-1 mol-1) para el proceso de calentamiento de 25 a 200ºC en un gas ideal a volumen constante de 10 L. Las capacidades caloríficas determinadas para dicho gas en las condiciones descritas por el problema son: Cp,n (J K-1 mol-1) = 20,17 + 0,3665 T (K) Cv,n (J K-1 mol-1) = 11,86 + 0,3665 T (K) 3. (2 puntos) Calcule el calor que es necesario retirar a una muestra de 10 g de agua a 5ºC (sometida a la presión atmosférica) para enfriarla hasta -5ºC. Puede hacer el cálculo dividiendo el proceso en tres etapas: (i) enfriamiento del líquido; (ii) congelación y (iii) enfriamiento del sólido. Datos: Propiedad Valor Cp,n0(H2O(g)) / J K-1 mol-1 33,6 Cp,n0(H2O(l)) / J K-1 mol-1 75,3 Cp,n0(H2O(s)) / J K-1 mol-1 36,5 ΔHfusión,n (H2O) / KJ mol 0 -1 6,02 ΔHvaporización,n0(H2O) / KJ mol-1 40,7 Masa Molecular (H2O) / g mol-1 18,0 Densidad (H2O(l)) / g mL-1 1,0 3. (3 puntos) Calcule el aumento de temperatura que se espera obtener al realizar la combustión de una muestra de sulfuro de hidrógeno (H 2S(g)) en una bomba calorimétrica: H2S(g) + 3/2O2(g)  SO2(g) + H2O(l) La cápsula de combustión de la bomba calorimétrica tiene un volumen de 50 mL y se llena con una presión de 10 atm de H2S(g) (suponga comportamiento ideal y una temperatura de 25ºC antes de la combustión). El baño de la bomba se llena con 500 g de agua y la masa equivalente de la misma es 250 g. Puede despreciarse el calor de combustión liberado por el hilo de ignición. El calor de combustión del proceso de combustión no está disponible, pero sí las entalpías de formación de los compuestos que participan en la reacción, que pueden consultarse en la siguiente tabla. Los datos de capacidad calorífica de agua también pueden consultarse en la siguiente tabla. Propiedad Valor Cp,n0(H2O(g)) / J K-1 mol-1 33,6 Cp,n0(H2O(l)) / J K-1 mol-1 75,3 Cp,n0(H2O(s)) / J K-1 mol-1 36,5 ΔHn0(H2S(g)) / KJ mol-1 -20,63 ΔHn0(SO2(g)) / KJ mol-1 -296,83 ΔHn0(H2O(l)) / KJ mol-1 -187,78 Masa Molecular (H2O) / g mol-1 18,0 Densidad (H2O(l)) / g mL-1 1,0  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 16 de noviembre de 2021 Nombre: ……………………………… 2ª Prueba de progreso 1. (2 puntos) Indique la respuesta correcta (las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. Una disolución no saturada con dos electrolitos fuertes que comparten un ion común (NaBr y NaCl) tiene los siguientes grados de libertad: (a) L=2 (b) L=3 (c) L=4 (d) L=5 1.2. Si a una disolución no saturada de glucosa, añadimos sacarosa en una cantidad que supera la concentración de saturación dicho azúcar, tendremos un sistema con los siguientes grados de libertad: (a) L = 2 (T y P) (b) L = 3 (T, P y xsacarosa) (c) L = 3 (T, P y xglucosa) (d) L = 3 (T, P y xglucosa y xsacarosa) 1.3. En un diagrama de fases de una sustancia pura, el punto crítico: (a) corresponde con la temperatura y presión más altas a las cuales dicha sustancia puede existir como un sistema de vapor y líquido en equilibrio. Por encima de este punto, la sustancia se convierte en un fluido supercrítico. (b) corresponde con la temperatura y presión a las cuales dicha sustancia coexiste en forma sólida, líquida y gaseosa al mismo tiempo (c) corresponde con la composición a la cual no es posible destilar dicha sustancia (d) corresponde con la composición a la cual no es posible sublimar dicha sustancia 1.4. En el proceso de mezcla de dos componentes i y j que se comportan de forma ideal, debe cumplirse: (a) ΔVmezcla = 0 (b) ΔGmezcla > 0 (c) ΔSmezcla = 0 (d) ΔGexceso = 1 1.5. En el proceso de mezcla de dos componentes i y j que se comportan de forma ideal, la entalpía final de la mezcla será siempre: (a) mayor que la suma de las entalpías de las sustancias i y j puras. (b) menor que la suma de las entalpías de las sustancias i y j puras. (c) igual que la suma de las entalpías de las sustancias i y j puras. (d) el resto de respuestas son todas incorrectas puesto que necesitamos conocer el valor de la entropía. 1.6. Considere que tenemos tres disoluciones diluidas ideales de glucosa, fructosa y sacarosa en agua (ver tabla 1). ¿Qué soluto provocará un mayor descenso crioscópico en el disolvente? (a) Sacarosa, puesto que tiene mayor masa molecular (b) Fructosa, puesto que tiene menor temperatura de fusión (c) Glucosa, puesto que sus interacciones intermoleculares con las moléculas de agua son más intensas (d) No es posible saberlo, puesto que el descenso crioscópico dependerá de la cantidad de soluto, pero no de su naturaleza química Tabla 1. Propiedades fisicoquímicas de varios solutos Soluto Masa molecular (g mol-1) Temperatura de fusión (ºC) Sacarosa 342 186 Fructosa 180 103 Glucosa 180 146 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 16 de noviembre de 2021 Nombre: ……………………………… 2ª Prueba de progreso 1.7. De acuerdo con los datos de la tabla 1, ¿qué soluto (glucosa, fructosa o sacarosa) debería ser más soluble en una disolución ideal? (a) No es posible saberlo, puesto que no conocemos la naturaleza del disolvente (b) La sacarosa, puesto que tiene una mayor temperatura de fusión (c) La fructosa, puesto que tiene una menor temperatura de fusión (d) La glucosa, puesto que tiene el menor volumen molecular 1.8. En una disolución no ideal acetona-agua, en la que puede aplicarse el convenio I, se cumple que (a) cuando xacetona → 0  γacetona → 0 (b) cuando xacetona → 0  γacetona → 1 (c) cuando xacetona → 1  γacetona → 0 (d) cuando xacetona → 1  γacetona → 1 1.9. En una disolución no ideal de i(soluto) en A(disolvente), en la que puede aplicarse el convenio II, se cumple que (a) cuando xi → 0  γi → 1 (b) cuando xi → 0  γi → 0 (c) cuando xA → 0  γA → 1 (d) cuando xA → 0  γA → 0 1.10. El cálculo de las desviaciones de la idealidad que sufren las disoluciones de electrolitos débiles cuando están diluidas puede hacerse a través de: (a) La ecuación de Clapeyron (b) La regla de Trouton (c) La ley de Henry (d) La ley límite de Debye - Hückel 2. (2 puntos) En un recipiente introcimos 100 mL de ácido acético y comprobamos que su temperatura de congelación es 16,45ºC a presión atmosférica. ¿Hasta qué valor habrá que aumentar la presión exterior para conseguir que el ácido acético aumente su temperatura de congelación 1ºC? Datos adicionales: Propiedad Valor Temperatura fusión (a presión atmosférica) 16,45ºC Temperatura ebullición (a presión atmosférica) 118,05 ºC ΔHvaporización,n 23,7 kJ mol-1 ΔHfusión,n 11,72 kJ mol-1 ΔHsublimación,n 67 kJ mol-1 Densidad (líquido) 1,05 g/cm³ Densidad (sólido) 1,27 g/cm³ Presión de vapor 11,6 mmHg = 0,0155 bar = 1546,5 Pa Masa molecular 60,1 g mol-1 Volumen molar (líquido) 57,24 cm3 mol-1 Volumen molar (sólido) 47,47 cm3 mol-1 Conversión de unidades 1 atm = 1,01 bar = 101325 Pa = 760 mmHg 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 16 de noviembre de 2021 Nombre: ……………………………… 2ª Prueba de progreso 3. (4 puntos) El óxido nitroso (N2O) es un gas que se emplea comúnmente como anestésico inhalado. Es muy insoluble en sangre y otros tejidos. Esto permite la rápida recuperación del paciente una vez retirado el suministro del gas anestésico. Es casi completamente eliminado por los pulmones, con una mínima difusión a través de la piel. A través de un experimento de laboratorio se pretende determinar experimentalmente la constante de Henry de dicho gas. Para ello se someten diferentes recipientes que contienen 3 L de agua destilada, a 25 ºC, a distintas presiones de gas N2O, determinándose la cantidad de gas que se ha disuelto en la fase acuosa (ver tabla). Considere que la densidad de agua es 1 kg L-1 y la del N2O es 1,22×10-3 kg L-1. La masa molecular del agua es 18 g mol-1 y la del N2O es 44 g mol-1. Calcule: (a) (2 p) La constante de Henry del óxido nitroso en agua. (b) (2 p) El coeficiente de actividad del óxido nitroso para una disolución de dicho gas en agua cuya fracción molar es x N2O = 5,0×10- 8 , siendo PN2O = 8 atm (si no sabe hacer la conversión de xN2O a CN2O, puede realizar este apartado considerando un valor hipotético de CN2O = 4,0 ×10-6 mol L-1 en lugar de xN2O = 5,0×10-8, aunque el apartado contará como mucho un 50% menos de su valor original). PN2O (atm) CN2O (mol L-1) 1,0 2,40×10-7 2,0 4,80×10-7 3,0 7,20×10-7 4,0 9,60×10-7 5,0 1,20×10-6 6,0 1,66×10-6 7,0 2,10×10-6 8,0 2,69×10-6 9,0 3,35×10-6 10,0 4,08×10-6 4. (2 puntos) El cisplatino (CP) es uno de los primeros fármacos que se desarrollaron para el tratamiento del cáncer. Dicho fármaco tiene baja lipofilia y, para comprobar esto, haremos el siguiente experimento: (1) disolvemos una cantidad determinada de fármaco en 50 mL de agua; (2) a continuación, añadimos 50 mL de 1-octanol y agitamos (ambos disolventes son insolubles); (3) dejamos reposar hasta que se alcance el equilibrio. ¿Qué masa de fármaco debe añadirse inicialmente al agua para alcanzar una concentración final de 1,0 mM en la fase orgánica? Suponga que el cisplatino no sufre ninguna modificación química (ionización, dimerización, etc.) ni en medio acuoso, ni en 1-octanol, durante todo el experimento. Datos adicionales: Compuesto Masa molecular (g/mol) Densidad (g/mL) LogP Agua 18,0 1,00 1-octanol 130,2 0,82 Cisplatino 301,1 -2,19 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 16 de noviembre de 2021 Nombre: ……………………………… 2ª Prueba de progreso 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 13 de junio de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Extraordinaria Teoría 1. (2 puntos) Indique la respuesta correcta (las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. En un sistema heterogéneo (a) Las propiedades extensivas son constantes en todos los puntos del sistema. (b) Las propiedades intensivas son constantes en todos los puntos del sistema. (c) Las propiedades extensivas son constantes en cada una de las fases que componen el sistema. (d) Las propiedades intensivas son constantes en cada una de las fases que componen el sistema. 1.2. Un sistema aislado es (a) Un sistema con paredes rígidas e impermeables (b) Un sistema con paredes adiabáticas e impermeables (c) Un sistema con paredes rígidas, adiabáticas e impermeables (d) El resto de las respuestas son incorrectas 1.3. La condición ∫dq/T = 0 debe cumplirse (a) Únicamente en el ciclo de Carnot (b) En cualquier cíclico proceso reversible (c) En cualquier proceso reversible o irreversible (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.4. En un sistema cerrado, una reacción será espontánea cuando (a) La entropía del sistema aumente (b) La entropía del sistema sea igual a cero (c) La entropía del sistema disminuya (d) La entropía del sistema no informa sobre la espontaneidad de la reacción 1.5. Considere una mezcla de tres gases ideales (1, 2 y 3) a una presión total de 2 Bar y 25ºC de temperatura. ¿Cuál será presión de vapor del gas 1 puro si la fracción molar de dicho gas en la fase gas es 0,15 y en la fase líquida 0,10? (a) 0,75 Bar (b) 3,0 Bar (c) 8 × 10-3 Bar (d) 0,03 Bar 1.6. ¿Qué masa de oxígeno gaseoso puede disolverse en 850 mL de agua si la presión de oxígeno es 720 mmHg y la temperatura 20ºC? Datos: la constante de Henry del O2 en agua a 20ºC es 2,9×107 mmHg. Las masas moleculares de O2 y H2O son 32 y 18 g mol-1, respectivamente. (a) 37,4×10-3 g (b) 14,1×10-3 g (c) 8,4×10-3 g (d) 56,8×10-4 g 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 13 de junio de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Extraordinaria 1.7. Se ha medido el coeficiente de reparo leche/suero (m/s) para diferentes fármacos. ¿Cuál de ellos se espera que alcance una mayor concentración en la leche materna (una vez alcanzado el equilibrio con la sangre) si inicialmente todos ellos están en una igual concentración en sangre? Fármaco Coeficiente m/s 1 0,02 2 1,70 3 3,45 4 7,41 (a) Fármaco 1 (b) Fármaco 2 (c) Fármaco 3 (d) Fármaco 4 1.8. ¿Qué presión osmótica genera una disolución de 12 g glucosa en 650 cm3 de agua? Datos: las masas moleculares de la glucosa y del agua son 180 y 18 g mol-1, respectivamente. (a) 1,23 atm (b) 2,43 atm (c) 7,54 atm (d) 12,31 atm 1.9. Considere un sistema bifásico de dos componentes. Un azeótropo se produce debido a desviaciones de la idealidad entre los componentes de la mezcla: (a) Y aparecen puntos en los cuales la composición del sólido es igual que la del líquido en equilibrio. (b) Y aparecen puntos en los cuales la composición del líquido es igual que la de la fase gas en equilibrio. (c) Y aparecen puntos en los cuales es posible destilar la mezcla de ambos componentes con un mayor rendimiento. (d) Y aparecen puntos en los cuales es posible separa los componentes de la mezcla mediante sublimación. 1.10. La adición de un gas químicamente inerte, como He, a una mezcla de reacción gaseosa, de tal manera que la presión total y la temperatura permanezcan inalteradas tiene como consecuencia: (a) La modificación de la constante de equilibrio (b) Que el equilibrio puede desplazarse, pero manteniendo invariante la constante de equilibrio (c) Que ni el equilibrio, ni la constante de equilibrio, sufrirían modificaciones (d) Ninguna de las anteriores es correcta Problemas 2. (2 puntos) Dos moles de gas diatómico ideal se expanden a temperatura constante hasta doblar su volumen. Posteriormente, el sistema se enfría a presión constante hasta cierto estado, a partir del cual sigue un proceso adiabático que lo lleva a su estado inicial. Ver el gráfico para más información. Calcule q, w, ∆U, ∆H y ∆S para las dos primeras etapas del ciclo. Datos adicionales: Cv,n = (3/2)R; Cp,n = (5/2)R 1 atm = 1,013 Bar = 101325 Pa 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 13 de junio de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Extraordinaria 3. (2 puntos) A la temperatura y presión aproximadas de -24,5ºC y 325 MPa el hielo II (ortorróbico) se transforma en hielo III (tetragonal). La entalpía molar de dicho cambio de fase es ΔH n = 1,27 kJ mol-1. (a) (1 p) Si se redujese la presión a 250 MPa, ¿cuál será la nueva temperatura de cambio de estado de hielo II  hielo III? Calcule el resultado de forma numérica. (b) (0.5 p) Empelando el diagrama de fases, compruebe si el resultado obtenido en el apartado (a) es correcto. Pare ello, marque en dicho diagrama el punto donde se produce el cambio de estado mencionado a 250 MPa y justifique si los resultados obtenidos mediante ambos procedimientos son congruentes. En caso de no serlo, indique cuál sería el origen de dicho error. Datos: Compuesto ρ Masa molecular (g cm-3) (g mol-1) H2O(l) 1,00 18,0 H2O(s) (hielo II) 1,17 H2O(s) (hielo III) 1,14 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 13 de junio de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Extraordinaria 4. (2 puntos) EMLA es un anestésico en crema para uso tópico que está compuesto por mezcla de composición eutéctica de lidocaína y prilocaína. Abajo se representa el diagrama de fases de ambos componentes (se representa en línea punteada para que se distinga mejor del papel milimetrado). Conteste a las siguientes cuestiones: (a) ¿Cuáles son las temperaturas de congelación de lidocaína, prilocaína y la mezcla de composición eutéctica de ambas? (b) Inicialmente se pesan 4 moles de lidocaína y 1 mol de prilocaína. Ambos componentes se adicionan a un mismo tubo de ensayo y la muestra se calienta a 175ºC. Indique la composición y cantidad de las fases presentes en el sistema. (c) La mezcla anterior se enfría hasta 50ºC. Indique la composición y cantidad de las fases presentes en el sistema. 5. (2 puntos) Para el hidróxido de aluminio, Al(OH) 3, en agua la constante de solubilidad, Kps, toma un valor de 3,0×10-34 a 25ºC. Calcule: (a) la solubilidad del Al(OH)3 en agua pura, así como la concentración de iones OH- que se espera tener para una disolución saturada de dicha sal a 25ºC; (b) la solubilidad del Al(OH)3 en una disolución 0,01 mol L-1 de Ca(OH)2 (electrolito fuerte) (si lo desea, no es necesario que considere el efecto salino en este apartado) 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria INSTRUCCIONES DEL EXAMEN: 1) Los estudiantes que se presentan únicamente al Segundo Examen Parcial deben contestar solo la parte A del examen. La parte A del examen se compone de 10 preguntas tipo test (desde 1.1 a 1.10) y 2 problemas cortos para los que tienen un tiempo total de 80 minutos. Aunque la parte A del examen se evalúa sobre originalmente sobre 5 puntos, su calificación final será expresada sobre 10 puntos. 2) Los estudiantes que se presentan al Examen Ordinario deben contestar las partes A y B del examen. Cada una de las partes tienen 10 preguntas tipo test (desde 1.1 a 1.10 (parte A) y desde 4.11 a 4.20 (parte B)) y 2 problemas cortos. En total 20 preguntas tipo test y 4 problemas cortos para los que tienen un tiempo total de 160 minutos. Parte A (sobre 5 puntos) 1. (2 puntos) CUESTIONARIO TEST: Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. Indique el número de grados de libertad que posee un sistema conformado por dos líquidos que podemos considerar completamente inmiscibles entre sí. El líquido menos denso se corresponde con benceno, mientras que el más denso con una disolución acuosa de cloruro potásico. (a) 0 (b) 1 (c) 2 (d) 3 1.2. En una disolución ideal la solubilidad de un soluto en un disolvente depende de: (a) La ΔHfusión del disolvente (b) La temperatura fusión del soluto (c) La temperatura de ebullición del disolvente (d) La constante crioscópica del disolvente 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 1.3. La constante de Henry del anestésico cloroetano en agua a 298 K es KH = 0,084 Bar kg mol-1. Si pretendemos disolver 2,7×10-2 g de cloroetano en 5 L de agua conseguir a dicha temperatura, ¿a qué a presión de dicho gas debemos someter el recipiente que contiene el agua? Masa molecular del cloroetano: 64,5 g mol-1. Densidad del agua: 1 Kg L-1. (a) 7,03× 10-6 Bar (b) 4,54 × 10-4 Bar (c) 9,98 × 10-4 Bar (d) 2,27 × 10-3 Bar 1.4. Considere un equilibrio líquido-vapor de 3 componentes, A, B y C, que se comportan de forma ideal. La presión total de la fase vapor es de 0,20 atm y el 50% de las moléculas está compuesto por A. ¿Cuál será la composición de A en la fase líquida? Dato: la presión de vapor de A puro, PA0, es de 0,15 atm (a) xA = 0,67 (b) xA = 0,58 (c) xA = 0,32 (d) xA = 0,21 1.5. Una disolución de 2.31 g de proteína en 150 mL de agua a 25ºC presenta una presión osmótica de 3,1 × 10-2 atm. ¿Cuál es su masa molecular? (a) 1,2 × 104 g mol-1 (b) 4,5 × 104 g mol-1 (c) 6,3 × 104 g mol-1 (d) 7,9 × 104 g mol-1 1.6. En una disolución ideal, el descenso crioscópico depende (a)únicamente de la concentración de soluto (por tanto, en cualquier disolvente se obtendrían descensos crioscópicos similares para una misma cantidad de soluto añadido). (b) de la concentración de soluto y del tipo de disolvente (por tanto, se esperan diferentes descensos crioscópicos en distintos disolventes, aunque se añada una misma cantidad de soluto) (c) únicamente del tipo de soluto (por tanto, la cantidad de soluto añadido y el tipo de disolvente no afectan al descenso crioscópico). (d) Todas las anteriores son falsas 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 1.7. La constante de solubilidad en agua de un electrolito débil puede variar (a) debido únicamente a la presencia de iones comunes en disolución (b) debido a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (c) debido a la temperatura y a la presencia tanto de iones comunes, como de otro tipo de iones, en disolución. (d) debido únicamente a la temperatura. 1.8. Considere el diagrama de fases de un sistema binario líquido-líquido. Un punto azeótropo es: (a) la temperatura a partir de cual los dos componentes son volátiles. (b) una composición a la cual es imposible la separación de ambos componentes. (c) una región del diagrama donde ambos componentes líquidos son inmiscibles, al contrario que en el resto del diagrama donde sí se mezclan. (d) una región del diagrama que solidifica sin cambio de composición. 1.9. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) La G del sistema aumenta continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y V constantes, alcanzando su valor máximo en el equilibrio (b) La G del sistema disminuye continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y V constantes, alcanzando su valor mínimo en el equilibrio (c) La G del sistema aumenta continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando su valor máximo en el equilibrio (d) La G del sistema disminuye continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando su valor mínimo en el equilibrio 1.10. Indique cuál de las siguientes pilas es galvánica (ver tabla potenciales Redox) (a) Zn(s)|ZnSO4(aq)||CuSO4(aq)|Cu(s) (b) Cu(s)|CuSO4(aq)||AgBr(aq)|Ag(s) (c) KCl|Cl2||CuSO4(aq)|Cu(s) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 2. (1.5 puntos) La constante de solubilidad de Ca(OH)2, Kps, es 5.02×10-6 (mol2 kg2) a 25ºC. Calcule la solubilidad de dicha sal en: (a) (0.5 p) agua pura, (b) (1.0 p) una disolución de 0.1 mol kg-1 de KCl. Suponga que las disoluciones están lo suficientemente diluidas para poder aplicar la ecuación límite de Debye-Hückel (A= 0.509). 3. (1.5 puntos) Considerando el siguiente diagrama de fases del paracetamol (C8H9NO2) y ácido cítrico (C6H8O7). Conteste a las siguientes preguntas. Para ello, realice (y deje indicados) todos los cálculos necesarios, así como líneas y marcas sobre el diagrama. (a) (1.0 p) Si una disolución de 3 moles de paracetamol y 7 moles de ácido cítrico, que inicialmente está a 170ºC, se enfría hasta 130ºC comenzará a precipitar paracetamol. ¿Cuál será la composición (en fracción molar) y cantidad (en número de moles totales) de la fracción líquida que no ha precipitado a 130ºC? (b) (0.5 p) Dibuje la curva de enfriamiento de la mezcla de composición eutéctica (desde 170 a 100ºC). Indique, en cada parte de la curva, los procesos que tienen lugar y las temperaturas a las que ocurren. 4  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria Parte B (sobre 5 puntos) 4. (2 puntos) CUESTIONARIO TEST: Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 4.11. Un sistema aislado es: (a) Un sistema impermeable, adiabático y con paredes rígidas (b) Un sistema cerrado con paredes rígidas (c) Un sistema cerrado con paredes adiabáticas (d) Ninguna de las anteriores es correcta 4.12. Son propiedades intensivas, independientes de la extensión del sistema: (a) ΔH (J), ΔU (J) y ΔS (J K-1) (b) ΔHn, (J mol-1), ρ (g L-1) y Cv (J K-1) (c) ΔHn (J mol-1), Cp,m (J K-1 g-1), T (K) y P (bar) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 4.13. ¿Cuál es el trabajo realizado por 5 moles de un gas ideal que expande hasta el doble de su volumen inicial? Considere que se trata de una expansión isotérmica, donde T = 298,15 K: (a) -84.7 J mol-1 (b) -5,02 kJ mol-1 (c) 5,95 kJ mol-1 (d) -8,59 kJ mol-1 4.14. ¿Cuál es el calor que es necesario suministrar a 100 mL de agua para aumenten su temperatura 10ºC? Considere que para el agua: ρ = 1,0 g mL-1, Cp,m0 = 4,18 J g-1 ºC-1 (a) 4,18 kJ (b) -4,18 kJ mol-1 (c) 1,18×105 J (d) 7,52×104 J 4.15. Todo proceso donde ΔT = 0 en un sistema cerrado (a) es isotérmico (b) q = w = 0 (c) ΔH = 0 5  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria (d) ninguna de las anteriores es correcta 4.16. ¿En qué tipo de procesos es aplicable la expresión ΔU = ΔH + w? (a) adiabáticos (b) isobáricos (c) isotérmicos (d) isócoros 4.17. La relación ΔH ≈ ΔU es posible aplicarla en (a) procesos en fase condensada (b) procesos isobáricos (c) procesos adiabáticos (d) ninguna de las anteriores es correcta 4.18. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) H permanece constante en todo proceso isotérmico en un sistema cerrado (b) H permanece constante en todo proceso cíclico en un sistema cerrado (c) q = 0 en todo proceso isotérmico en un sistema cerrado (d) q = 0 en todo proceso cíclico en un sistema cerrado 4.19. ¿Cuál es la eficiencia una máquina térmica operando en un ciclo de Carnot entre las temperaturas 100ºC y 60ºC? (a) e = 0,40 (b) e = 0,11 (c) e = 0,60 (d) e = 0,89 4.20. ¿Cuál es la entropía molar del proceso de vaporización del agua a 100ºC? La entalpía de vaporización molar del agua a dicha temperatura es 40,66 kJ mol-1. (a) ΔSn = 0,11 kJ mol-1 K-1 (b) ΔSn = 0,41 kJ mol-1 K-1 (c) ΔSn = 1,51×104 J mol-1 K-1 (d) ΔSn = 241 kJ mol-1 K-1 6  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 5. (1.5 puntos) La entalpía de disolución molar estándar (ΔHdis,n0) del ibuprofeno en agua es -26,2 kJ mol-1 (suponga que este valor es aproximadamente constante para disoluciones de concentración igual o inferior a 1,0 M). Se añaden 150 mL de agua al calorímetro y se mide la temperatura en su interior, siendo ésta 21,0 ºC. ¿Qué temperatura es esperable alcanzar en el interior del calorímetro tras disolver 5,0 g de ibuprofeno? Datos adicionales Masa equivalente en agua del calorímetro (g) 37,8 Cp,m0 (agua) (J g-1 K-1) 4,18 0 -1 -1 Cp,n (agua) (J mol K ) 75,3 Cv,n0 (agua) (J mol-1 K-1) 74,5 -1 Densidad (agua) (Kg L ) 1,0 -1 Masa molecular ibuprofeno (g mol ) 206,3 -1 Masa molecular agua (g mol ) 18,0 6. (1.5 puntos) A la temperatura y presión aproximadas de -24,5ºC y 325 MPa el hielo II (ortorróbico) se transforma en hielo III (tetragonal). La entalpía molar de dicho cambio de fase es ΔHn = 1,27 kJ mol-1. (a) (1 p) Si se redujese la presión a 250 MPa, ¿cuál será la nueva temperatura de cambio de estado de hielo II  hielo III? Calcule el resultado de forma numérica. (b) (0.5 p) Empelando el diagrama de fases, compruebe si el resultado obtenido en el apartado (a) es correcto. Pare ello, marque en dicho diagrama el punto donde se produce el cambio de estado mencionado a 250 MPa y justifique si los resultados obtenidos mediante ambos procedimientos son congruentes. En caso de no serlo, indique cuál sería el origen de dicho error. Datos: Compuesto ρ Masa molecular -3 (g cm ) (g mol-1) H2O(l) 1,00 18,0 H2O(s) (hielo II) 1,17 H2O(s) (hielo III) 1,14 7  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 10 de enero de 2023 Nombre: ……………………………… Examen Convocatoria Ordinaria 8  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 5 de octubre de 2022 Nombre: ……………………………… Examen parcial de Fisicoquímica I Teoría 1. (3 puntos) Indique la respuesta correcta (Las respuestas correctas valen 0,20 puntos. Las respuestas incorrectas restan 0,07 puntos). 1.1. Son propiedades intensivas: (a) ΔH (J), ΔU (J) y ΔS (J K-1) (b) ΔHn, (J mol-1), ρ (g L-1) y Cv (J K-1) (c) ΔHn (J mol-1), Cp,m (J K-1 g-1), T (K) y P (bar) (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.2. Considere las ecuaciones: ∆𝐻𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝐻𝑖𝑜 y ∆𝑆𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝑆𝑖𝑜. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) Ambas expresiones son correctas y se utilizan en la práctica (b) Ambas expresiones son correctas, pero ∆𝐻𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝐻𝑖𝑜 no se utiliza por imposibilidad de determinar el valor absoluto de la entalpía de cualquier sustancia (c) Ambas expresiones son correctas, pero ∆𝑆𝑟𝑜 = ∑𝑛𝑖=1 𝜗𝑖 𝑆𝑖𝑜 no se utiliza por imposibilidad de determinar el valor absoluto de la entropía de cualquier sustancia (d) Ambas incumplen el Tercer Principio de la Termodinámica, pero no el Primer ni el Segundo Principio 𝑜 𝑜 𝑜 1.3. ¿Es correcta la igualdad ∆𝐻𝑠𝑢𝑏𝑙𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = ∆𝐻𝑓𝑢𝑠𝑖ó𝑛 + ∆𝐻𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ? (a) Sí, puesto que H es función de estado y, por tanto, ΔH también debe serlo (b) No, puesto que H es función de estado, pero ΔH no lo es (c) No, puesto que incumple el Segundo Principio de la Termodinámica, pero no el Primero (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.4. La siguiente igualdad 𝑤 = ∫ −𝑃𝑒𝑥𝑡 𝑑𝑉 = ∫ −𝑃𝑖𝑛𝑡 𝑑𝑉 : (a) Es correcta para cualquier proceso (b) Solo es correcta para procesos irreversibles (c) Es aplicable a procesos isotérmicos (d) Solo es correcta para procesos reversibles 1  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 5 de octubre de 2022 Nombre: ……………………………… Examen parcial de Fisicoquímica I 1.5. ¿Cuál es el rendimiento de una máquina térmica ideal que opera entre 25 y 100ºC? (a) 0,20 (b) 0,25 (c) 0,75 (d) 0,80 1.6. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta (a) ΔU = q para los procesos reversibles a volumen constante (b) ΔU = q para los procesos reversibles a presión constante (c) ΔH = q para los procesos reversibles a volumen constante (d) ΔH = ΔU para los procesos reversibles a presión constante 1.7. ¿Bajo qué condiciones es válida la expresión ΔHn = ΔUn + RT Δv? (a) Para todos los procesos isotérmicos (b) Para las reacciones químicas a presión constante (c) Para las reacciones químicas a volumen y temperatura constante, siempre que los gases implicados en la misma se comporten como gases ideales (d) Para las reacciones químicas a presión, siempre que los gases implicados en la misma se comporten como gases ideales 1.8. ¿Es posible el flujo de calor desde una fuente al sistema y la realización, por parte de este, de una cantidad de trabajo equivalente sobre el entorno? (a) No. Incumple el Primer Principio de la Termodinámica (b) No. Incumple el Segundo Principio de la Termodinámica (c) Sí, siempre que no se trate de un proceso cíclico, realizado por una máquina térmica (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.9. En un sistema cerrado, debe cumplirse que ΔS > 0 para todos los procesos reversibles de cambio de estado ¿Es esta afirmación correcta? (a) Sí, puesto que todos los procesos de cambio de estado son espontáneos (b) Sí, puesto que todos los procesos de cambio de estado se producen a P y T constante (c) No, puesto que la variación de entropía de un sistema cerrado debe ser cero en procesos reversibles (d) No. Sin embargo, sí debe cumplirse que ΔS > 0 en los procesos de fusión y vaporización, puesto que aumenta el desorden del sistema 2  Facultad de Farmacia de Albacete Fisicoquímica I 5 de octubre de 2022 Nombre: ……………………………… Examen parcial de Fisicoquímica I 1.10. En un sistema cerrado, una reacción será espontánea cuando (a) La entropía del sistema aumente (b) La entropía del sistema sea igual a cero (c) La entropía del sistema disminuya (d) La entropía del sistema no informa sobre la espontaneidad de la reacción 1.11. ¿Bajo qué condiciones es válida la expresión ΔS = ΔH/T? (a) T y P constantes (b) P y V constantes (c) Únicamente P constante (d) Únicamente T constante 1.12. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? (a) ΔG < 0 en los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando el valor ΔG = 0 cuando el sistema llega al equilibrio (b) ΔG > 0 en los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando el valor ΔG = 0 cuando el sistema llega al equilibrio (c) G aumenta continuamente durante los procesos espontáneos e irreversibles a T y P constantes, alcanzando su valor máximo en el equilibrio (d) Ninguna de las anteriores es correcta 1.13. De acuerdo con el diagrama de fases del CO 2 (ver figura), ¿Cuál es la presión mínima que es necesaria aplicar sobre un pistón que contiene dicho gas para conseguir licuarlo a la temperatura de -20ºC? (a) 140 atm (b) 72.79 atm (c) 20 atm (d) No es posible licuar CO2 a dicha temperatura 3  Facultad de Farmacia de Albacete Fisic