Conceptos Fundamentales de Química y sus Aplicaciones

2-¿Qué significado tienen las siglas TLV? Threshold limit value (valores límite de toxicidad)

3- De las siguientes proposiciones respecto a la adición de un catalizador a una reacción, señala las que consideres falsas.

a) hace más negativo el valor de ΔG de la reacción, con lo que esta será más espontánea, y por lo tanto más rápida. F

b) disminuye la energía de activación, con lo que aumenta el número de choques moleculares eficaces y con ello la velocidad de reacción. V

c) aumenta la velocidad de la reacción directa y también la velocidad de la reacción inversa. V

d) hace más negativo el valor de ΔH de la reacción, con lo que esta es más exotérmica y por lo tanto más rápida. F

4- Ordene las siguientes reacciones, en el sentido en que están escritas, según su menor tendencia a transcurrir (la que tenga la menor k)

5- ¿Qué sucede en una disolución diluida de un ácido débil HX? Señale las correctas

a) la concentración de protones es mucho mayor que la de aniones. F

b) hay HX en mayor proporción que X- y H+. V

c) la disociación es total. F

6- Indique cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas.

a) cuanto mayor es la concentración de protones H+, mayor es el pH. F

b) las siguientes especies actúan como bases: HNO3, HSO4-, HS-, NH4+. F

c) de dos ácidos AH y BH de igual concentración y con el grado de ionización de 0,7 y 0,1 respectivamente, el más fuerte es el AH. V

d) Cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada. V

e) desde el punto de vista medioambiental se considera lluvia ácida cuando el pH de la lluvia es inferior a 7. V

7- Defina los términos siguientes e indique la fórmula de 3 ejemplos de cada uno de ellos.

Ácido: según Bronsted-Lowry, un ácido es una sustancia que cede protones en disolución acuosa. Ejemplo: H2SO4, HCl, HNO3.

Base: una sustancia que en disolución acuosa gana protones. Ejemplo: NaOH, KOH, Ca(OH)2.

8- Indique cuál de los siguientes enunciados son falsos:

a) el cátodo es el electrodo en el que tiene lugar la oxidación. F

b) el signo del potencial de una célula electroquímica informa sobre el sentido en que va a ocurrir dicho proceso. V

c) considerando los potenciales de reducción del hierro y cobre, un buen método para evitar la oxidación sería ponerlo en contacto con el cobre y así este actuaría como ánodo. F

d) si el potencial para la reacción de Fe+2 + 2e- … V

7- Defina los términos siguientes e indique dos ejemplos de cada uno de ellos.

Oxidación: es una reacción en la que se pierden electrones. Ejemplos de la tabla dados la vuelta.

Reducción: es una reacción en la que se ganan electrones. Aparecen en las tablas.

8- Indique cuáles de los siguientes enunciados son falsos.

a) una disolución se dice saturada cuando no admite más sustancia. V

b) una disolución saturada es aquella que por mucho que aumente la temperatura no se puede disolver más soluto. F

c) una disolución saturada es aquella que el producto de las concentraciones de los iones del soluto elevadas a sus respectivos coeficientes es igual a Kps. V

d) una disolución saturada es aquella que el soluto está en equilibrio con el disolvente. F

e) disolución diluida es aquella que tiene poco soluto y está lejos de la saturación. V

20- En una reacción la ecuación de velocidad es v=… ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

a) si la concentración de B se reduce a la mitad, la velocidad se reduce a la mitad. V

b) el orden total de la reacción es de 1,5. V

c) si la concentración de A y B se duplican, la velocidad de reacción no se modifica. F

d) el orden de reacción respecto a A es 0,5. V

21- Se quiere proteger una estructura de hierro frente a la corrosión, poniéndola en contacto con láminas de otro metal ¿Qué ocurrirá si las láminas son de cobre, cinc, aluminio, plata? E(Zn+2/Zn) = -0,763 ánodo de sacrificio (oxidación) — 2*(Zn — Zn+2 + 2e-) E=+0,763 cátodo (reducción) 02+ 2H2O l — 2 Zn +2 + 4OH- ac E= +0,401. Ponemos la reacción final y sumamos las e. Lo mismo para el aluminio.

22- Indique cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas:

a) para neutralizar 5 ml de HCl 0,4 M se necesita menos volumen. F

b) los ácidos débiles se disocian menos en disoluciones… V

c) el equilibrio A2+ B2. F

d) si la temperatura del sistema A+B. F

e) la adición de un catalizador a un sistema en equilibrio … F

23- Para la reacción N2O4 — 2NO2 Kp es 0,113 y 1,78 +10 a la 4

a) La formación de NO2 se favorece por un aumento de T. V

b) ΔH de la reacción. V

c) la disminución de la presión. V

d) las unidades de Kp son atm. V

e) Kp se duplica.. F

ke disminuye, k4 y k5 aumenta.. d) espontánea, no espontánea, espontánea, espontánea, está en equilibrio e) Δn(g)<0 disminuye v, Δn(g)>0 aumenta v, Δn=0 no cambia, disminuye v, aumenta v. g) 1 ΔS1<0 disminuye, ΔS2>0, ΔS3=0, ΔS4<0, ΔS4>0 h) 1- podría pasar de espontánea a no espontánea 2- ΔG <0 siempre es negativa, no cambia.3- ΔG>0><0 4- ΔG>0 siempre es positiva. no cambia. 5- ΔG <0 y la reacción se desplaza más hacia productos.

21- Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles falsas.

a) los ácidos débiles se pueden neutralizar con ácidos fuertes. V

b) los indicadores son ácidos o bases débiles cuyo color cambia al variar el pH. V

c) cuando un ácido débil desprende un protón, produce una base que es la base conjugada del ácido débil original. V

d) menor concentración de protones H+ implica menor pH. F

22- Para una caldera se utiliza agua con una alta concentración iónica de calcio Ca2+, es decir, agua muy dura.

a) CaCO3 (s) — Ca+2 (ac) + CO3- (ac) Kps=

b) 7,1 * 10

c) si concentración Ca+2 = concentración CO3- = 7,1 * 10-5

d) si concentración Ca+2 > 7,2 M el equilibrio de solubilidad se desplaza hacia la izquierda precipitanto CaCO3 hasta que la concentración de Ca+2 vuelva a ser 7,1.

e) CaCl2 — Ca+2 + 2Cl- (a 2a) CaCO3 — Ca+2 + CO3- (s y s’) Kps= concentración Ca+2 * concentración de CO3- = (a+s’) * s’ = s’ * a s’ < s

23- De las siguientes sustancias, ¿cuál es el agente oxidante más fuerte? Seleccione una respuesta.

El oxidante más fuerte es aquel que tiene más tendencia a reducirse, es decir, ya que ΔG=-nFE, será aquel que tenga el potencial de reducción más positivo para que ΔG sea más negativa. Por tanto, el oxidante más fuerte es el cloro.

24- De los parámetros que se citan a continuación, algunos de ellos influyen en las reacciones de corrosión del acero en buques. Indica cómo es esa influencia, es decir, de qué manera favorecen o inhiben la corrosión.

a) Presencia de sales disueltas: la concentración de sales afecta a la conductividad ya que las sales en disolución se disocian generando iones que conducen la corriente y por lo tanto favorecen las reacciones redox porque transportan los electrones del ánodo al cátodo.

b) Presencia de dióxido de carbono y ácido sulfhídrico: son ácidos débiles y al disolverse en agua disminuyen el pH. Al bajar el pH las reacciones redox son más espontáneas porque el potencial es más positivo. El pH ácido favorece la corrosión.

c) Presión: un aumento de presión significa que hay mayor cantidad de gases, es decir, por ejemplo el O2, que es un oxidante típico. Si aumenta la concentración de uno de los reactivos de la reacción, aumenta la velocidad de esta, por tanto, un aumento de presión favorece la oxidación.

d) Temperatura: la velocidad de la reacción aumenta con la temperatura según la ecuación de Arrhenius. A mayor temperatura, mayor velocidad.

e) Presencia de metales tales como el cobre: el cobre tiene un potencial de reducción positivo, es decir, tiene la tendencia a reducirse. Al estar el cobre al lado, se oxida más rápido porque se produce corrosión bimetálica.

1- Considere el proceso I2 + H2 — 2HI para que Kc= 45,9

a) escriba la expresión de la cte de eq b) el eq está desplazado a productos c) si aumenta la presión: no cambia d) productos e) no cambia f) productos i) no cambia

2- Diferencias entre TLV-STEL, TLV-TWA, TL-C.

La diferencia entre los tres es que cada uno corresponde a distintas concentraciones y a diferentes tiempos de exposición.

TLV-STEL: límite de exposición de corta duración. Concentración máxima a la que puede estar expuesto un trabajador durante un periodo máximo de 15 minutos o parado al menos 1 hora y como máximo 4 al día.

TLV-C: valor techo que no puede ser sobrepasado nunca.

TLV-TWA: son concentraciones a las que pueden estar expuestos los trabajadores de modo repetido, día tras día. Sus efectos son desfavorables. 8 h al día durante 5 días/semana/35-40 años.

3- Indique cuáles de las siguientes afirmaciones es verdadera

a) una disolución con pH=12 es más ácida que otra con pH=10. F

b) las siguientes especies pueden comportarse tanto como ácidos como bases: HCO3-, HSO4-, HS-. V

c) cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada. V

d) desde el punto de vista medioambiental se considera lluvia ácida cuando el pH de la lluvia es mayor que 5 pero inferior a 7.

4- ¿Qué sucede en una disolución diluida de un ácido débil? Indique las respuestas falsas

a) la concentración de protones es igual que la de aniones. V b) c) d) FFF.

5 – Diferencias entre corrosión seca y húmeda

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. En la corrosión seca ocurre en ausencia de una fase líquida o por encima del punto de rocío del ambiente. La corrosión húmeda: ocurre cuando un líquido está presente. Usualmente incluye soluciones acuosas o electrolitos.

6- Supongamos que debido a un accidente se produce un derrame de un contaminante líquido al mar de una concentración inicial de 4M….

a) en 7 días la concentración del contaminante es igual a 8 M. F b) c) d) e) VVVV.

7 Clasificación de los crudos desde el punto de vista de los vertidos en el medio ambiente: dependiendo de su densidad relativa se clasifica en 4 grupos: El grupo 1 es el que tiene la densidad relativa más baja y el grupo 4 el que la tiene más alta. El grupo 1 serían los hidrocarburos ligeros y 2 y 3 serían los medios. El grupo 2 hidrocarburos pesados. Los del grupo 1 se eliminan más rápido en el medio ambiente y los de grupos más altos tardan más.

11- A continuación se presenta una tabla con diferentes contaminantes. Relacionar cada contaminante con algunos de los epígrafes del apartado 2.

Causante el efecto invernadero CD, C, BD, ACDB, AD, F, A, A, B, ACDB

8- Explique brevemente en qué consisten los siguientes procesos de curtido a la intemperie de un derrame de hidrocarburo, indicando si son perjudiciales o beneficiosos para la eliminación del contaminante.

OXIDACIÓN: Es la combinación química de hidrocarburos con el oxígeno atmosférico y contribuye a la descomposición o degradación final del petróleo. Cuanto más área expuesta exista, mayor será la oxidación y mayor la velocidad de degradación. Este proceso es lento puesto que sólo una pequeña cantidad de oxígeno puede penetrar en una mancha de petróleo. La radiación ultravioleta solar produce la oxidación fotoquímica, dependiendo de la intensidad de la radiación solar.

EMULSIFICACIÓN: Este es el proceso por el cual un líquido se dispersa en otro líquido en forma de pequeñas gotitas, es decir, como suspensión. Muchos hidrocarburos presentan una tendencia a absorber agua en emulsiones que pueden aumentar el volumen del contaminante en un factor entre 3 y 4. Estas emulsiones a menudo son extremadamente viscosas y como resultados de estos los demás procesos que harían que el hidrocarburo se disipe se ven retardados.

BIODEGRADACIÓN: Este es el proceso por el cual la mancha desaparece del medio ambiente. Ciertas especies de bacterias marinas, hongos y otros organismos utilizan los hidrocarburos como fuente de alimento. Es un proceso natural y muy lento debido al agotamiento continuo de oxígeno, a la formación de emulsiones de agua en petróleo (mousse), etc. La tasa de biodegradación depende del contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo), oxígeno disuelto, salinidad, área superficial del derrame y de la composición y tamaño de la población microbiana. La oxidación y la emulsificación son perjudiciales y la biodegradación es beneficiosa.

13- Cae una moneda de cobre en un recipiente que contiene una disolución 1M de nitrato de plomo 2 ¿Qué ocurrirá?

Todas falsas menos la b) no se disuelve el cobre. Cu+2 + 2e- — Cu(s) E= 0,34 V Pb+2 + 2e- — Pb(s) E=-0,13V El PbNO3 está disociado PbNO3…… considerando los potenciales de reducción las mismas ec del principio y a la del cobre se le da la vuelta. ΔG >0 REACCIÓN no espontánea

14- Indica en las siguientes afirmaciones cuáles son verdaderas y cuáles falsas.

a) un espacio confinado en el que se pueda respirar perfectamente, ya que su atmósfera tiene las condiciones… F b) c) d) FFF E) V

15 – ¿Qué medidas de las siguientes se deben de tomar para evitar riesgos de electricidad estática?

a) inertizar la atmósfera c) realizar toma a tierra.

16- Teniendo en cuenta las reacciones de polimerización que pueden ocurrir durante el transporte de productos químicos. Indica cuáles de los siguientes enunciados es o son verdaderos y cuáles falsos.

a) las reacciones de polimerización son reacciones por etapas. V b) c) FF d) luz, oxígeno y aumento de la temperatura. e) f) FF. Aparte de añadir el inhibidor hay que tener en cuenta que los inhibidores se consumen, por lo tanto, se tiene que controlar la fecha de carga, su concentración, condiciones de presión y temperatura a la que es eficaz, tiempo que dura su efecto, medidas a superar en caso de superar su intervalo de eficacia.

23- Indica qué regula cada anexo del MARPOL en la siguiente tabla.

Anexo 1: reglas para evitar la contaminación por hidrocarburos, sustancias nocivas líquidas transportadas a granel, sustancias perjudiciales transportadas por mar en bultos, por aguas sucias de los buques.

b) Anexo VI: Reglas para prevenir la contaminación atmosférica ocasionada por los buques. En el Anexo VI se establecen los límites de las emisiones de óxidos de azufre y de óxidos de nitrógeno de los escapes de los buques y se prohíben las emisiones deliberadas de sustancias que agotan el ozono; para las zonas de control de emisiones designadas se establecen normas más estrictas en relación con la emisión de SOx, NOx y de materias particuladas. En un capítulo adoptado en 2011 se establecen medidas técnicas y operacionales obligatorias de eficiencia energética encaminadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de los buques.

c) No obstante, el Convenio internacional para el control y la gestión del agua de lastre y los sedimentos de los buques, adoptado en 2004, tiene por objeto evitar la propagación de organismos acuáticos perjudiciales de una región a otra, estableciendo normas y procedimientos para la gestión y el control del agua de lastre y los sedimentos de los buques. En el marco del Convenio, todos los buques dedicados al transporte marítimo internacional deben llevar a cabo una gestión de su agua de lastre y sedimentos que se ajuste a una norma determinada, de conformidad con un plan de gestión del agua de lastre elaborado para cada buque. Además, todos los buques tendrán que llevar un libro registro del agua de lastre y un certificado internacional de gestión del agua de lastre. Las especies acuáticas invasivas representan una gran amenaza para los ecosistemas marinos, y se ha determinado que el transporte marítimo constituye una importante vía para la introducción de especies en nuevos entornos. El problema se agravó a medida que el volumen del comercio y el tráfico se fueron ampliando a lo largo de los últimos decenios, en particular con la introducción de los cascos de acero que permiten a los barcos usar agua como lastre en lugar de materiales sólidos.

MATERIALES Y REACTIVOS.

• Vaso de precipitado de 250 ml
• Cajas Petri
• Clavos de hierro y acero galvanizado
• Clavos cromados y cobreados
• Papel aluminio
• Agar
• Ferrocianuro potásico 0.5 M
• Fenolftaleína 1%
• Placa de calentamiento
• Moscas magnéticas
• Gotero

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Se prepara una disolución de agar o gelatina en agua caliente. Se vierte una cantidad (6g) en 150 ml de agua en un vaso de precipitado y se pone a calentar en una placa calefactora, con agitación constante. Cuando el agar o gelatina está completamente disuelta, se deja enfriar un poco la disolución. Cuando esté templada, se añade con un gotero unas 10 a 12 gotas de la solución de ferrocianuro potásico 0.5 M y unas 10 gotas de fenolftaleína, sin dejar de agitar. Se preparan dos cajas Petri, cada una de ellas con tres clavos. En la primera se coloca un clavo normal, otro clavo doblado por su parte central y un tercer clavo galvanizado. En la segunda caja Petri, se coloca un clavo recubierto en parte del papel aluminio, un clavo cobreado y un último clavo cromado. Se vierte en ambas placas la disolución de agar o gelatina (con el ferrocianuro potásico y la fenolftaleína) sobre los clavos, de manera que éstos queden completamente cubiertos por el agar y/o gelatina. Al cabo de unos minutos, se pueden observar cierta coloración tenue en la cabeza y en la punta de los clavos. Sin embargo, para apreciar mejor el efecto de la corrosión, se tiene que dejar las placas durante toda la noche en los cajones de las mesas de prácticas. Observar la coloración al día siguiente y anotar las diferencias que aparecen en los distintos clavos.

La destilación es una técnica que nos permite separar mezclas, comúnmente líquidas, de sustancias que tienen distintos puntos de ebullición. Cuanto mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias de la mezcla, más eficaz será la separación de sus componentes; es decir, los componentes se obtendrán con un mayor grado de pureza.

1. Destilación sencilla: Es el tipo más básico de destilación en el que el ciclo evaporación-condensación solamente se realiza una vez. A continuación se muestra un equipo modelo para realizar una destilación sencilla.

Cabeza de destilación Matraz de destilación Refrigerante Alargadera acodada Matraz Colector Termómetro Placa Calefactora

La destilación sencilla se puede utilizar para:

• Separar un sólido de un líquido volátil
• Separar mezclas de líquidos miscibles de forma eficiente siempre y cuando los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla difieran al menos en 100ºC.
• Purificar un compuesto líquido
• Determinar el punto de ebullición normal de un líquido