2020 examen resuelto de Fisicoquímica

1. PROBLEMA 1
(OPCION 1) La presión total de una mezcla de oxígeno e hidrogeno es 500 mmHg. La mezcla se
incendia y el agua formada se separa. El gas restante es hidrogeno puro y ejerce una presión de 350
mmHg cuando se mide bajo las mismas condiciones de T y V que la mezcla original ¿Cuál era la
composición original de la mezcla en % en mol?
Estequiometricamente
2 + → 2
−2 −
350 −
− = 0 (1)
− 2 = 350 (2)
+ = 500 (3)
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
= 450
= 50
Finalmente, la fracción molar
=
450
500
∙ 100 = 90%
=
50
500
∙ 100 = 10%
(OPCION2) La presión total de una mezcla de oxígeno e hidrogeno es 200 mmHg. La mezcla se
incendia y el agua formada se separa. El gas restante es oxígeno puro y ejerce una presión de 20
mmHg cuando se mide bajo las mismas condiciones de T y V que la mezcla original ¿Cuál era la
composición original de la mezcla en % en mol?
Estequiometricamente
2 + → 2
−2 −
− 20
− 2 = 0 (1)
− = 20 (2)
+ = 200 (3)
=
120
200
∙ 100 = 60%
=
80
200
∙ 100 = 40%
PRIMER PARCIAL FISICOQUÍMICA PATRONES

2. (OPCION 3) La presión total de una mezcla de oxígeno e hidrogeno es 500 mmHg. La mezcla se
incendia y el agua formada se separa. El gas restante es hidrogeno puro y ejerce una presión de 200
mmHg cuando se mide bajo las mismas condiciones de T y V que la mezcla original ¿Cuál era la
composición original de la mezcla en % en mol?
Estequiometricamente
2 + → 2
−2 −
200 −
− = 0 (1)
− 2 = 200 (2)
+ = 500 (3)
=
400
500
∙ 100 = 80%
=
100
500
∙ 100 = 20%
PROBLEMA 2
(OPCION 1) 1 mol de benceno a 20°C se evapora completamente al llegar a 80,2°C (el benceno se
evapora a 1 atm y 80,2°C su calor de evaporacion es 30,8 kJ/mol y su CP = 136,1 J K–1
mol–1
)
Determine:
Calor:
= 1 ∙ 0,1361 ∙ (80,2 − 20) + 1 ∙ 30,8 = 39 /
Trabajo:
= 0 + 1 ∙ 8,314 ∙ 10 ∙ 353,2 = 2,9 /
Cambio de la energía interna:
∆ = 1 ∙ 0,1361 ∙ (80,2 − 20) + 1 ∙ 30,8 − 2,9 = 36 /
Cambio de la entalpia
∆ = 1 ∙ 0,1361 ∙ (80,2 − 20) + 1 ∙ 30,8 = 39 /
(OPCION 2) 1 mol de tetracloruro de carbono a 25°C se evapora completamente al llegar a 77°C (el
tetracloruro de carbono se evapora a 1 atm y 77°C su calor de evaporacion es 30,0 kJ/mol y su CP =
131,75 J K–1
mol–1
) Determine:
Calor:
= 1 ∙ 0,13175 ∙ (77 − 25) + 1 ∙ 30,0 = 36,8 /
Trabajo:
= 0 + 1 ∙ 8,314 ∙ 10 ∙ 350 = 2,9 /

3. Cambio de la energía interna:
∆ = 1 ∙ 0,13175 ∙ (77 − 25) + 1 ∙ 30,0 − 2,9 = 33,9 /
Cambio de la entalpia
∆ = 1 ∙ 0,13175 ∙ (77 − 25) + 1 ∙ 30,0 = 36,8 /
(OPCION 3) 1 mol de disulfuro de carbono a 0°C se evapora completamente al llegar a 46,4°C (el
disulfuro de carbono se evapora a 1 atm y 46,4°C su calor de evaporacion es 26,74 kJ/mol y su CP =
75,7 J K–1
mol–1
) Determine:
Calor:
= 1 ∙ 0,0757 ∙ (46,4 − 0) + 1 ∙ 26,74 = 30,2 /
Trabajo:
= 0 + 1 ∙ 8,314 ∙ 10 ∙ 319,4 = 2,6 /
Cambio de la energía interna:
∆ = 1 ∙ 0,0757 ∙ (46,4 − 0) + 1 ∙ 26,74 − 2,6 = 27,6 /
Cambio de la entalpia
∆ℎ = 1 ∙ 0,0757 ∙ (46,4 − 0) + 1 ∙ 26,74 = 30,2 /
PROBLEMA 3
(OPCION 1) 1 mol de nitrogeno a 500 kPa y 37°C se expande hasta ocupar 15 L, de dos maneras:
(a) Expansion adiabatica reversible, determine:
Presion final del sistema
Volumen inicial:
=
1 ∙ 8,314 ℓ
∙ 310
500
= 5,155 ℓ
Utilizando la ecuación adiabática de Boyle
= = 500 ∙
5,155 ℓ
15 ℓ
= 112
Cambio de la entalpia
Temperatura final
= = 310 ∙
15 ℓ
5,155 ℓ
= 202,2
∆ = 1 ∙ ∙ 8,314 ∙ (202,2 − 310) = −3140

4. (b) Expansion adiabatica contra una presion externa de 101,3 kPa, determine:
Presion final del sistema
Primero calculamos el trabajo
= 101,3 ∙ (15 − 5,155)ℓ = 997,3
Temperatura final
∆ = − = ( − ) = −
997,3
1 ∙ ∙ 8,314
+ 310 = 262
Por la general de los gases
=
500 ∙ 5,155 ℓ ∙ 262
310 ∙ 15 ℓ
= 145,2
Cambio de la entalpia
∆ = 1 ∙ ∙ 8,314 ∙ (262 − 310) = −1400
(OPCION 2) 1 mol de sulfuro de hidrogeno a 500 kPa y 37°C se expande hasta ocupar 15 L, de dos
maneras:
(a) Expansion adiabatica reversible, determine:
Presion final del sistema
Utilizando la ecuación adiabática de Boyle
= = 500 ∙
5,155 ℓ
15 ℓ
= 120,4
Cambio de la entalpia
Temperatura final
= = 310 ∙
15 ℓ
5,155 ℓ
= 217,1
∆ = 1 ∙ 4 ∙ 8,314 ∙ (217,1 − 310) = −3090
(b) Expansion adiabatica contra una presion externa de 101,3 kPa, determine:
Presion final del sistema
Temperatura final
∆ = − = ( − ) = −
997,3
1 ∙ 3 ∙ 8,314
+ 310 = 270
Por la general de los gases
=
500 ∙ 5,155 ℓ ∙ 270
310 ∙ 15 ℓ
= 149,7
Cambio de la entalpia
∆ = 1 ∙ 4 ∙ 8,314 ∙ (270 − 310) = −1330

5. (OPCION 3) 1 mol de argon a 350 kPa y 25°C se expande hasta ocupar 15 L, de dos maneras:
(a) Expansion adiabatica reversible, determine:
Presion final del sistema
Volumen inicial:
=
1 ∙ 8,314 ℓ
∙ 298
350
= 7,079 ℓ
Utilizando la ecuación adiabática de Boyle
= = 350 ∙
7,079 ℓ
15 ℓ
= 100
Cambio de la entalpia
Temperatura final
= = 298 ∙
15 ℓ
7,079 ℓ
= 180,6
∆ = 1 ∙ ∙ 8,314 ∙ (180,6 − 298) = −2440
(b) Expansion adiabatica contra una presion externa de 101,3 kPa, determine:
Presion final del sistema
Primero calculamos el trabajo
= 101,3 ∙ (15 − 7,079)ℓ = 802,4
Temperatura final
∆ = − = ( − ) = −
802,4
1 ∙ ∙ 8,314
+ 298 = 233,6
Por la general de los gases
=
350 ∙ 7,079 ℓ ∙ 233,6
298 ∙ 15 ℓ
= 129,5
Cambio de la entalpia
∆ = 1 ∙ ∙ 8,314 ∙ (233,6 − 298) = −1340
PROBLEMA 4
Este ejercicio queda ANULADO, porque los datos suministrados en el enunciado están mal copiados,
por ende los resultados no son los obtenidos por uds.

6. SEGUNDO PARCIAL
(1) Determinar la energía de Gibbs (kJ/mol) de la siguiente reacción, a 25°C:
3A → 3B + 2C
Si la entalpia de formación para A, B y C son – 52 kJ/mol, – 430 kJ/mol y 89 kJ/mol
respectivamente. La entropía para A, B y C son 73,7 J/K mol, 77,9 J/K mol y 39,4 J/K mol
respectivamente.
Solución:
Primero determinamos la entalpia de la reacción y la entropía de la reacción.
∆ = 3 ∙ (−430) + 2 ∙ (89) − 3 ∙ (−52) = −956
∆ = (3 ∙ 77,9 + 2 ∙ 39,4) − 3 ∙ 73,7 = 91,4
Finalmente
∆ = −956 − 298 ∙ 91,4 ∙ = −983,2
(2) En una solución de 1 litro se tiene: 3,3 g de lactato monosodico, 10,2 g de dextrosa, 4,5
g de cloruro ferroso. Determine la presión osmótica (atm) que genera esta solución a 37°C.
Solución:
Primero determinar la concentración de
cada componente
Luego indicar su concentración osmolar
Lactato monosódico
CH3CHOHCOONa = 112 g/mol
=
3,3
1
∙
1
112
= 0,0295
El lactato genera 2 iones ( 1 lactato y 1
sodio)
= 0,0589
Dextrosa = 180 g/mol
=
10,2
1
∙
1
180
= 0,0567
Como no se disocia será la misma
concentración
= 0,0567
Cloruro ferroso
FeCl2 = 127 g/mol
=
4,5
1
∙
1
127
= 0,0354
El cloruro ferroso se disocia en 3 iones (1
hierro y 2 cloruros)
= 0,1063
Concentración osmolar total de la
disolución
= 0,2219
Finalmente:
Π = 0,2219 ∙ 0,082 ∙ 310 = 5,6

7. (3) Un vaso cerrado de 4,5 litros contiene 1 g de agua. ¿A qué temperatura (°C) la mitad del
agua se encontrara en fase de vapor?
ΔvapH = 40,656 kJ/mol. A 25°C la presión de vapor del agua es de 23,776 mmHg
Solución:
ln = −
∆ 1
−
1
La presión de vapor de agua será:
= =
0,5 ∙ 62,4 ∙
18 ∙ 4,5
= 0,3852
Entonces:
ln
0,3852
23,776
= −
40656
8,314
1
−
1
298
Despejando T:
= 332 = 59℃
(4) En un frasco Dewar se mezclan 100 g de hielo a –20°C con 4,6 g de agua a 80°C.
Determine la entropía para este proceso en J/K.
Capacidad calorífica del agua y del hielo 75,31 J/K mol, 37,67 J/K mol respectivamente, calor
de fusión 6009 J/mol
Solución:
Primero determinar la temperatura de equilibrio (temperatura final)
+ = 0
100 ∙
1
18
= 5,556 ℎ 4,6 ∙
1
18
= 0,2556
Como no sabemos si va a ganar el agua líquida o el agua solida o cual de ambos se congelara
o fusionara, primero veamos la cantidad de calor que requiere cada uno de ellos antes de
entrar en transición de fase (0°C)
= 0,2556 ∙ 75,31 ∙ (0 − 80) = −1540
= 5,556 ∙ 37,67 ∙ 0 − (−20) = +4186
El calor del hielo sobrepasa al del agua, por lo tanto el agua debe de entrar en transición de
fase

8. = −1540 + −6009 ∙ 0,2556 = −3076
Aún sigue faltando, por lo que debe descender mucho más su temperatura hasta igualar
con la del hielo.
+ = 0
−3076 + 0,2556 ∙ 37,67 ∙ ( − 0) + 5,556 ∙ 37,67 ∙ − (−20) = 0
Despejando T,
= −5,1℃ = 267,9
El grafico será:
Por lo tanto la entropía del proceso, será:
∆ = 0,2556 ∙ 75,31 ∙ ln
273
353
−
6009
273
+ 37,67 ∙ ln
267,9
273
+ 5,556 ∙ 37,67 ∙ ln
267,9
253
∆ = 1,2

9. TERCER PARCIAL
EJERCICIO 1
Solución:
Primero determinamos la fem de la reacción:
= ln =
8,314 ∙ 304
2 ∙ 96485
ln 13,1 ∙ 10
= −0,238
Identificar cual se reduce y cual se oxida:
El B se reduce y A se oxida, entonces:
= − = | − |
| = 0,105 − (−0,238 )
| = 0,343
EJERCICIO 2
Solución:

10. Primero determinamos las fracciones molares:
→ +
(1 − )
→ +
1 −
1 + 1 + 1 +
0,8744 0,03140 0,09419
Por la ley de las presiones parciales, y siendo la presión total 1 atm, la keq será:
=
(0,03140) ∙ (0,09419)
0,8744
= 5,858 ∙ 10
Pero la reacción se multiplica por 2, entonces esta constante habrá que elevar al cuadrado:
= (5,858 ∙ 10 ) = 3,432 ∙ 10
Finalmente:
∆ = − ln = −8,314 ∙ 10 ∙ 1901 ∙ ln3,432 ∙ 10
∆ = 162,5
EJERCICIO 3
Solución:
Primero determinamos la relación B/A:
7,7 = 8,1 + log
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
= 0,3981

11. La concentración molar de TRIS será:
=
1,31
1
∙
1
121,1
= 0,01082
De acuerdo a la reacción:
+ → +
[ ] + [ ] [ ]
[ ] − [ ]
Entonces:
[ ] + [ ] = 0,01082
[ ]
[ ]
= 0,3981
Resolviendo, solo interesa la concentración de HCl:
[ ] = 7,739 ∙ 10
Por factores de conversión:
1 ∙
7,739 ∙ 10
1
∙
1000
3,6
= 2,15 3,6
EJERCICIO 4*
Solución:
Primero determinamos la relación B/A (se utiliza el pka, 9,89 porque es el más cercano del
pH de la mezcla)
9,9 = 9,89 + log
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
= 1,023

12. De acuerdo a la reacción:
+ → + +
[ ] + [ ] [ ]
[ ] − [ ]
Entonces (siendo c la concentración del aminoácido):
[ ] + 0,12 =
0,12
[ ]
= 1,023
Resolviendo ambas ecuaciones, se tiene la concentración del aminoacido
= 0,2373
De esta, por factores de conversión, determinamos los moles del aminoácido en la mezcla
71,4 ∙
0,2373
1000
= 0,01694
Finalmente:
=
1,398
0,01694
= 82,5
EJERCICIO 4**
Solución:
Primero determinamos la relación B/A (se utiliza el pka, 2,84 porque es el más cercano del
pH de la mezcla)
2,3 = 2,84 + log
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
= 0,2884

13. De acuerdo a la reacción:
+ → +
[ ] + [ ] [ ]
[ ] − [ ]
Entonces (siendo c la concentración del aminoácido):
[ ] + 0,14 =
[ ]
0,14
= 0,2884
Resolviendo ambas ecuaciones, se tiene la concentración del aminoacido
= 0,1804
De esta, por factores de conversión, determinamos los moles del aminoácido en la mezcla
55,7 ∙
0,1804
1000
= 0,01005
Finalmente:
=
1,011
0,01005
= 100,6

14. CUARTO PARCIAL
PREGUNTA 1.
Solucion:
Constante cinetica:
=
ln 2
826,8
∙
60
1
= 00503
Presion final:
ln
552,9
= −0,0503 ∙ 7,4
= 381,0
2 ⇄ + 3
− 2 3
Por lo que:
552,9 − 2 = 381,0 ⟹ = 85,9
La presion final del sistema sera:
= − 2 + + 3 = + 2
= 552,9 + 2 ∙ 85,9 = 724,7

15. PREGUNTA 2.
Solucion:
Por regresion lineal, lineweaver-Burk
1
=
1
+
1
[ ]
⟹ = 0,5384 = 3,164 = 0,999
Velocidad maxima:
=
1
0,5384
= 1,857 ∙
1
1000
∙
1
60
= 3,095 ∙ 10
Constante de Michaelis:
= 1,857 ∙ 3,164 = 5,876 = 5,876 ∙ 10
Concentracion del enzima:
1,0
14
∙
1
1000
∙
1
196900
∙
1000
1
= 3,628 ∙ 10
Constante de catalisis:
=
3,095 ∙ 10
3,628 ∙ 10
= 85,31
Eficiencia catalitica:
85,31
5,876 ∙ 10
= 14520

16. PREGUNTA 3
Solucion:
ℎ = 1 −
[ ] +
[ ] +
= 1 +
[ ]
= 1 +
0,94
0,15
= 7,267
ℎ = 1 −
0,975 + 0,4
0,975 + 7,267 ∙ 0,4
= 0,646 = 64,6%
PREGUNTA 4
Solucion:
Constante de desintegracion radiactiva
=
ln 2
(7 ∗ 60 + 48)
∙
1
60
= 2,468 ∙ 10
Nucleos radiactivos
=
15,7
2,468 ∙ 10
∙
3,7 ∙ 10
1000
= 2,354 ∙ 10 = 2,354 ∙ 10
Energia absorbida
2,354 ∙ 10 ∙
1,701
1
∙
10
1
∙
1,602 ∙ 10
1
= 6,415
Dosis absorbida
6,415
55
∙ 0,505 ∙ 1,3 = 0,0765 = 76,5