Guia de Fisicoquimica

Agricultura

 

 

Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Depto. de Química Orgánica y Fisicoquímica

Fisicoquímica

Guía N° 7

 

1.- Calcular las variaciones de S y G asociadas al mezclado de 1 mol de  hidrógeno y 1 mol de metano originalmente a 2 atm de presión, en cada     una de las siguientes situaciones:

-El mezclado se realiza a presión constante

-Luego de la mezcla la presión total es de 4 atm.

 

2.-       Calcule Gmezcla y Smezcla en todo el rango de composiciones para soluciones binarias ideales de dos componentes A y B, que se encuentran a  55,5°C, y haga los gráficos de las funciones calculadas vs la fracción molar.

 

3.-   A 50oC, la presión de vapor total de una solución ideal que contiene 1 mol de A y 2 moles de B, es de 350 mm Hg. Si se agrega 1 mol más de A, a la solución, la presión de vapor total aumenta a 400 mm Hg. Calcule las presiones de vapor de A y B puros a 50oC. PA*=550 mmHg; PB*=250 mmHg.

 

4.-   Dados 2 líquidos A y B, que forman una solución ideal y cuyas presiones de vapor de los componentes puros a 80°C son respectivamente 100 y 600 mm Hg.

a) Grafique la presión de vapor total de la solución contra la fracción molar de B a intervalos de 0,05.

b) Calcule varias composiciones del vapor y con estos puntos grafique en su diagrama la curva del vapor vs la composición.

 

5.-  Benceno y tolueno forman una solución ideal. A 300 K, las presiones de vapor del tolueno y benceno puros son 28,6 y 95,5 Torr, respectivamente. Calcular:

-La presión de vapor de una solución en que XTolueno = 0,5

-La fracción molar del tolueno en el vapor para la mezcla anterior.

 

6.- Una mezcla líquida de benceno y tolueno está formada por 2 moles de tolueno y 2 moles de benceno. A 300 K, se reduce progresivamente la presión. Calcular

-La presión a la que aparecen las primeras trazas de vapor

-La composición de esta primera traza de vapor

-La presión a la cual desaparecerá completamente el líquido

-La composición de la última gota de líquido

 

7.-  El hexano y el heptano forman una solución líquida aproximadamente ideal. Las presiones de vapor (en KPa)? a 50 °C, son 123 y 48,2 para el hexano y el heptano, respectivamente. A una solución que contiene 1 mol de hexano y 1 mol de heptano, se la adicionan 2 moles de heptano. Calcular

-La presión de vapor de la mezcla final

-La composición del vapor en la mezcla resultante.

 

 

8.-   Para las sustancias A y B se sabe que en la mezcla a 300 K

 

       mA = G0A + RT ln XA                 mB = G0B + RT ln XB

       

       Calcular la variación de energía  libre al mezclar a P y T constantes, 3 moles de A y 2 moles de B. Decidir si el proceso será o no espontáneo.

 

9.-Se tienen dos soluciones ideales de hexano y heptano cuyas fracciones molares en hexano son 0,4 y 0,6, respectivamente. Suponga que se pasan 0,01 moles de hexano y 0,01 moles de heptano desde una solución hacia la otra a presión constante y a la temperatura de 300 K. ¿Puede este proceso ser reversible? ¿Estarán ambas soluciones en equilibrio?

 

10.- El tolueno y xileno forman una solución ideal, a 20°C sus presiones de vapor puros son 22 y 5 mm Hg respectivamente. Haga un gráfico de presión de vapor vs composición, con a lo menos 20 puntos. Calcule la curva de composición del vapor e inclúyala en su diagrama. En el supuesto caso no-idealidad, ¿Cuál sería el cambio en estas dos curvas?.

 

11.- Se destila 1 mol de solución equimolar de etanol y propanol, hasta que el punto de ebullición llega a 90°C. Se recoge el destilado y luego de mezclarlo perfectamente, se mide su presión vapor, obteniendo 1066 mm Hg a 90°C.

         Las presiones de vapor del etanol y propanol puros, a la misma temperatura, son 1190 y 574 mm Hg, respectivamente. Suponiendo comportamiento ideal de los vapores y la solución, calcule:

       a) La fracción molar de etanol en el líquido que hierve a 90°C.             

       b) La fracción molar de etanol en el destilado.

       c)  La cantidad de etanol destilado.                          a)xEtOH=0,3; b) yEtOH=0,8; c)14,72g.

 

12.- La presión de vapor de una solución que contiene 3% en moles de etanol en agua es de 760 mm Hg a 97,11°C. La presión de vapor del agua pura a esta temperatura es de 685 mm Hg.

       Empleando las leyes de Raoult y Henry, calcule la presión parcial del etanol y agua a 97,11°C, para una solución cuya fracción molar en etanol es de 0,02. PEt =63,7 mmHg.

 

 

13.- Dos líquidos A y B forman una solución ideal. Cierta disolución de A y B, contiene 25% en moles de A en líquido y 50% en moles de A en la fase vapor en equilibrio, cuando se encuentra a 25°C. Calcule la razón entre las presiones de vapor de los componentes puros.                                                                                                        PA*/PB*=3

       

14.-   Las presiones de vapor, en mm Hg, de soluciones de ioduro de etilo (I) y acetato (A), se dan a continuación:

XA

0,0000

0,0579

0,1095

0,3718

0,6349

0,9093

1,0000

PA/mmHg

0,00

28,00

52,70

155,4

239,1

322,5

353,4

PI/mmHg

280,4

266,1

252,3

187,9

122,9

38,2

0,00

 

       Calcule los coeficientes de actividad de ambos componentes referidos:

       a) Al componente puro.

b) A la solución infinitamente diluida.

c) Calcule la energía libre en exceso para la solución de fracción molar XA= 0,830.

 

 

15.-     Se propone una solución 1,25 % en peso de un soluto de peso molecular desconocido en benceno como solvente. Esta solución tiene una presión de vapor de 752 mmHg a 80oC y hierve a 80,25oC. El punto de ebullición normal del benceno es 80,00oC. Si el soluto es no volátil calcule:

            a) el peso molecular del soluto.

           b) el calor de vaporización del benceno.                         

 

16.-     Calcule Kf y Kb para el tetracloruro de carbono, sabiendo que DHfusión = 2,5 kJ /mol, 

            Tf =250,3 °K, DHvaporización= 30,0 kJ/mol, Tob= 350,0o  y M = 153,8 g /mol.

                                                                                                          

17.-     ¿Cuál es el punto de ebullición de una solución de 100 g de agua con 2 gr de NaCl?, ¿Cuál es el punto de congelación?.

 

18.-     La constante crioscópica del alcanfor es 40 º  kg /mol. ¿Con qué precisión debe medir el descenso de la temperatura de congelación de una solución de 1 g de fluoruro en 100 g de alcanfor, si se desea discriminar entre un fluoruro de carbono, que puede ser CF3(CF3)3CF3  o CF3(CF3)4CF3?.

 

19.-     El fluoruro de potasio es muy soluble en ácido acético glacial. En un intento para descubrir algo sobre la estructura, se estudió el descenso del punto de congelación diluyendo una solución de molalidad conocida (J. Emsley J. Chem. Soc. A, 2702, 1971), obteniéndose los siguientes datos:

mKF  /mol Kg -1

0,015

0,037

0,077

0,295

0,602

DTf /K

0,115

0,295

0,470

1,381

2,670

 

           Encuentre el peso molecular aparente del soluto y sugiera una interpretación. Para el ácido acético DHfusión = 11,4 kJ/mol y Tof = 290 K..                     

 

20.-     Se midió la presión osmótica de soluciones de poliestireno en benceno, con la intención de determinar su peso molecular promedio. La presión se expresa en función de la altura h de la columna de solvente, siendo su densidad de 1,004 g/ml. A 25oC se obtuvieron los resultados:

c / g l -1

2,042  

6,613

9,521  

12,602

h / cm

0,592

1,910

2,750

  3,600

                                                                                               

            ¿Cuál es el peso molecular promedio del polímero?.                           

 

21.-   A 60mmHg una disolución ideal de etanol y metatol hierve a 20ºC.Las                                                                                    

         presiones de vapor de etanol y metanol puros son 44 y 94 mmHg a la misma

         temperatura, respectivamente.Calcular la composición de la disolución     

         y la composición del vapor

 

 

 

22.-     Una solución de sacarosa en agua funde a - 0,20oC. La presión de vapor del agua a 25oC es de 23,506 mmHg y la constante crioscópica molal de agua es 1,86  K/molal. Calcule la presión de vapor de esta solución a 25oC.                                                                            

 

23.-     La presión osmótica de la sangre es 7,0 atm a 37oC. ¿Qué molaridad debe tener una solución isotónica de NaCl si el factor i de Van't Hoff para el NaCl es 1,90?    

 

 

 

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