Problemas De Equilibrio

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE QUÍMICA. PROBLEMAS DE EQUILIBRIO FISICO.I 1.- Dibujar en un papel milimetrado un esquema del diagrama de fases P-T de un compuesto puro que presenta dos fases sólidas cristalinas α y β y que tiene las siguientes características: - Un punto de ebullición normal de 250°C. - Un punto de fusión normal de la fase cristalina α de 125°C. - La densidad de la fase sólida α es mayor que la de la fase sólida β, y ésta es mayor que la densidad de la fase líquida. - Una presión crítica de 4.0 atm. - Una temperatura crítica de 300°C. - Un punto triple entre la fase sólida α, líquido y gas a 0.75 atm y 30°C. - Una presión de vapor del líquido de 0.80 atm a 200°C. - Una presión de vapor del sólido β de 0.25 atm a –30°C. - Un punto triple entre la fase sólida α, fase sólida β y la fase gas a 0.20 atm y –20°C. - Los calores de fusión y vaporización son siempre positivos. - El calor latente del cambio de fase β a la fase α es siempre negativo. - A 4.0 atm y 0°C, las fases α y β están en equilibrio. - A 3.0 atm y 200°C las fases α y líquida están en equilibrio. 2.- Calcular la pendiente de la curva sólido-líquido del diagrama de fases del agua a 273.15 K. Datos: Calor latente de fusión = 6.01 kJ/mol. Volumen molar del agua líquida = 0.0180 l/mol Volumen molar del hielo = 0.0196 l/mol. 3.- Suponiendo que la presión que ejerce un patinador de 60.0 kg sobre el hielo es de 300 atm, calcular el descenso del punto de congelación normal del agua. Datos: Volumen molar del agua líquida = 0.0180 l/mol Volumen molar del hielo = 0.0196 l/mol. Entalpía de fusión del hielo = 6009 J/mol. 4.- La presión de vapor del cloro sólido es 3.52 torr a –110°C y 0.776 torr a –120°C. La presión del vapor del cloro líquido es 27.6 torr a -90°C y 58.7 torr a -80°C. Calcular: a) ΔHfus, ΔHvap, ΔHsub. b) La temperatura y la presión del punto triple. 5.- La presión de vapor de equilibrio del dióxido de carbono sólido es 1.00 atm a -78.3°C. El cambio de entalpía para la reacción: CO2 (sólido) → CO2 (gas) es de 25.2 kJ/mol a –78.3°C. Dado que se supone que los casquetes polares de Marte están fundamentalmente constituidos por CO 2 y que la presión del

CO2 en la atmósfera de Marte es de unos 4.0 torr, estimar la temperatura de los casquetes polares de Marte. 6.- a) Muchas bacterias pueden sobrevivir a 100°C formando esporas, pero la mayor parte de las esporas bacterianas mueren a 120°C. Por esta razón, en los autoclaves para esterilizar instrumentos de laboratorio se aumenta la presión para alcanzar el punto de ebullición del agua a 120°C. Calcular a qué presión hierve el agua a 120°C. b) Calcular el punto de ebullición del agua en lo alto de una montaña de 14100 pies de altitud, donde la presión atmosférica es de 446 torr. Datos: El calor de vaporización del agua es 539.4 cal/g en su punto de ebullición normal. 7.- La presión de vapor del mercurio varía con la temperatura de acuerdo con los siguientes datos: T/K P/torr

323 0.0127

353 0.0888

393.5 0.7457

413 1.845

433 4.189

a) Calcular la entalpía molar de vaporización del mercurio b) Calcular la presión de vapor a 100oC. c) Estimar el punto de ebullición normal del mercurio. 8.- El alcanfor (C10H16O) es un insecticida que tiene un punto de sublimación normal de 178.6°C. Su calor de sublimación es 53.55 kJ mol -1. A 4.00 atm funde a 180°C, con un calor de fusión de 19.123 kJ mol -1. La densidad del sólido es 0.9853 g mL-1 y la del líquido 0.9213 g ML-1. a) Si tenemos una maleta con ropa y alcanfor a 29°C, calcular la máxima presión de vapor del gas de alcanfor dentro de la maleta. b) Si la maleta fuese aplastada por un tren y se alcanzase una presión de 1000 atm, calcular la temperatura de fusión del alcanfor en esas condiciones. c) Para que el alcanfor se comporte como un eficaz insecticida debe alcanzar una presión de vapor de al menos 0.50 torr. Si fuese invierno y la temperatura no superase los 2.0°C, indicar si esta temperatura sería suficiente para alcanzar esa presión de vapor. En caso contrario, calcular la temperatura mínima a la que el alcanfor es eficaz. 9.- Se conocen los siguientes datos para la p-cloroanilina: - Peso molecular = 127 g/mol - Punto de fusión normal = 70°C - Calor latente de fusión = 4700 cal/mol - Densidades en el punto de fusión: ρsolido = 1.45 g/cm3 ; ρliquido = 1.15 g/cm3 - Presión de vapor en el punto de fusión = 5.0 mmHg - Presión de vapor a 100°C = 20.0 mmHg a) Calcular el calor de vaporización. b) Calcular el punto de ebullición normal y el calor de sublimación. Indicar si el punto de fusión bajo 100 atm de presión será mayor o menor que el punto de fusión normal.