guía de ejercicios y manual de laboratorio quim 001 final (2)

7/24/2019 Gua de Ejercicios y Manual de Laboratorio QUIM 001 Final (2)

1/200

Universidad Andrs Bello

Facultad de Ciencias Exactas

Departamento de Ciencias Qumicas

Gua de ctedra y laboratorio

Qumica General y Orgnica

QUIM 001

IncluyeEjercicios resueltos y propuestos.

Solemnes y Exmenes de aos anteriores.Manual de laboratorio con las pautas de informe.

Compilado por:

M.Sc. Carla Bobadilla Gmez,[email protected]. Francisco Caas Urrutia,[email protected]

Via del Mar, 2015
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/200

Gua de ejercicios y Manual de laboratorio Qumica General y Orgnica QUIM 001 2

OBJETIVOS DEL MANUAL COMO MATERIAL DIDCTICO

OBJETIVO

Este material fue elaborado pensando en que su utilidad sea un material de apoyo para el logro de

los aprendizajes que se plantea desarrollar en los estudiantes de Enfermera que cursan elprograma de qumica general y orgnica (QUIM001) de la Universidad Andrs Bello.

OBJETIVO TRANSVERSAL

Desarrollo del pensamiento

Respecto al desarrollo del pensamiento, se busca que los estudiantes desarrollen y profundicen lashabilidades intelectuales de orden superior relacionadas con la clarificacin, evaluacin ygeneracin de ideas; que progresen en su habilidad de experimentar y aprender a aprender; quedesarrollen la capacidad de predecir, estimar y ponderar los resultados de las propias acciones en

la solucin de problemas; y que ejerciten y aprecien disposiciones de concentracin, perseveranciay rigurosidad en su trabajo.

Entre las habilidades que la Educacin Superior debe desarrollar en especial, se encuentran:

Las de investigacin, que tienen relacin con la capacidad de identificar, procesar y sintetizarinformacin de una diversidad de fuentes; organizar informacin relevante acerca de un tpico oproblema; revisar planteamientos a la luz de nuevas evidencias y perspectivas; suspender losjuicios en ausencia de informacin suficiente. Las comunicativas, que se vinculan con la capacidad de exponer ideas, opiniones, convicciones,sentimientos y experiencias de manera coherente y fundamentada, haciendo uso de diversas yvariadas formas de expresin.

Las de resolucin de problemas, que se ligan tanto con habilidades que capacitan para el uso deherramientas y procedimientos basados en rutinas, como con la aplicacin de principios, leyesgenerales, conceptos y criterios; estas habilidades deben facilitar el abordar, de manera reflexiva ymetdica y con una disposicin crtica y autocrtica, tanto situaciones en el mbito escolar comolas vinculadas con la vida cotidiana a nivel familiar, social y laboral. Las de anlisis, interpretacin y sntesis de informacin y conocimiento, conducentes a que losestudiantes sean capaces de establecer relaciones entre los distintos sectores de aprendizaje; decomparar similitudes y diferencias; de entender el carcter sistmico de procesos y fenmenos; dedisear, planificar y realizar proyectos; de pensar, monitorear y evaluar el propio aprendizaje; demanejar la incertidumbre y adaptarse a los cambios en el conocimiento.


3/200


4/200


diversos saberes que permitan una resolucin exitosa, en otras palabras, son ejercicios querequieren de haber desarrollado habilidades del pensamiento de orden superior, tal que losdiversos recursos, cognitivos y no cognitivos, deben ser aplicados en la resolucin del problema demanera exitosa.


5/200


UNIDAD IINTRODUCCIN: MATERIA Y MEDICIN

CONTENIDOS:

-Clasificacin de la materia: Estados de la materia, sustancias puras y mezclas, separacin demezclas, elementos y compuestos.

-Propiedades fsicas y qumicas de la materia-Mediciones: manejo de cifras y unidades. Cifras significativas. Mtodo de factor unitario y

transformacin de unidades.

RESULTADOS DE APRENDIZAJE:

Realizar transformaciones matemticas de conversiones de las unidades utilizadas en lossistemas de medicin de las propiedades que definen la materia, es decir, masa, volumen ydensidad, con resultados con nmero correcto de cifras significativas.

LECTURA PREVIA: LECTURA PRE- CLASE 1. MATERIA Y SUS MEDICIONES (Disponible enwww.unabvirtual.cl)

Gua de Ejercicios Materia y Mediciones

Ejercicios Resueltos

1. El siguiente experimento es una forma de determinar la densidad de algunos slidos. Una piezade plata cuya masa es de 194,3 g se pone en una probeta que contiene 242,0 mL de agua. Al

sumergirse la pieza de plata el nivel del agua llega a 260,5 mL. A partir de los datos calcule ladensidad de la plata.

Desarrollo

Primero debemos determinar el volumen de agua desplazado por la pieza de plata quecorresponde al volumen del slido:

Volumen = Vfinal Vinicial= 260,5 mL - 242,0 mL = 18,5 mL

Como es una resta el resultado debe tener el mismo nmero de decimales que el nmero con

menor cantidad de decimales, en este caso 1 decimal.

Reemplazando los valores en d = masa / volumen:

194,310, 503 /

18,5

gd g mL

mL
http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/


6/200


Considerando que es una divisin, el resultado se debe expresar con el nmero de cifrassignificativas igual al de la cantidad con el menor nmero de cifras significativas, en este caso 3.

El resultado final es: d = 10,5 g/mL, bien d = 10,5 g/cm3, ya que 1 mL = 1 cm3

2. Un trozo de papel de aluminio mide 12,0 pulg por 15,5 pulg y tiene una masa de 5,175g. Elaluminio tiene una densidad de 2,70 g/cm3. Calcule el espesor del papel de aluminio enmilmetros.

Desarrollo

Como se muestra en la figura, el papel es una lmina cuya altura corresponde al espesor de lamisma:

El volumen del papel viene dado por

V = ancho x largo x espesor

As, la altura o espesor se calcula a travs de:

Vespesor =

ancho x largo

El volumen del papel se determina utilizando la densidad y la masa del aluminio.Como la densidad es el cuociente entre la masa y el volumen, d = m / V, el volumen se obtienecomo

3

5,175

2,70 /

AlAl

Al

m gV

d g cm

Considerando la cantidad con menor nmero de cifras significativas, el resultado es:

V = 1,92 cm3

Para el clculo del espesor en mm se deben transformar todas las cantidades a mm. Considerandoque 1 pulg = 25,4 mm, el ancho y el largo son iguales a:


7/200


25,4mm12,0pulg x = 304,8mm

1pulg

25,4mm15,5pulg x = 393,7mm

1pulg

Ahora el volumen lo expresaremos en mm3. Para ello consideramos que 1cm = 10mm. Entonces(1cm)3= (10 mm)3 de donde 1cm3 = 103mm3

3 33 3 3

3

10 mm1,92cm x = 1,92 x 10 mm

1cm

Con esto el espesor es

Considerando que hay operaciones de multiplicacin y divisin, el resultado se informa con elmismo nmero de cifras significativas que tiene la cantidad menos precisa, en este caso 3.

Resultado: Espesor = 1,60 x 10-2mm

Ejercicios propuestos

Clasificacin y propiedades de la materia

1. Indique el estado de la materia (gas, lquido o slido) para cada uno de las siguientes sustanciasen condiciones ordinarias de temperatura y presin: a) Helio, b) cobre, c) alcohol isopropilico(empleado como alcohol para fricciones), d) bicarbonato de sodio (polvos para hornear)

R: a) Gas b) slido c) lquido d) slido.

2. En un intento por caracterizar una sustancia, un qumico hace las siguientes observaciones: lasustancia es un metal lustroso color blanco plateado que se funde a 649 C y hierve a 1105 C; sedensidad a 20C es de 1,738 g/cm3. La sustancia arde en aire, produciendo una luz blanca intensa,

y reacciona con cloro para producir un slido blanco quebradizo. La sustancia se puede golpearhasta convertirla en lminas delgadas o estirarse para formar alambres y es buena conductora dela electricidad. Cules de estas caractersticas son propiedades fsicas y cules qumicas?

R: Propiedades fsicas: blanco plateado; lustroso; punto de fusin = 649 C; punto de ebullicin =1105 C; densidad a 20 C = 1,738 g/mL: se convierte en lmina golpendola; se estira para formaralambres; buena conductora. Propiedades qumicas: arde en aire; reacciona con Cl2.

3 321, 92 10

1, 60 10304,8 393,7

x mm

espesor x mmmm x mm


8/200


3. Se enciende un fsforo y se sostiene bajo un trozo de metal fro. Se hacen las siguientesobservaciones: a) el fsforo arde, b) el metal se calienta, c) se condensa agua en el metal d) sedeposita holln (carbono) en el metal. Cules de estos procesos se deben a cambios fsicos ycules a cambios qumicos?

R: a) Qumico b) fsico c) fsico (la produccin de agua es un cambio qumico pero la condensacines un cambio fsico) d) fsico (la produccin de holln es un cambio qumico pero la deposicin esun cambio fsico)

4. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura o mezcla; si es una mezcla, indique sies homognea o heterognea:

a) Aire.b) Jugo de tomate.c) Cristales de yodo.

d) Arena.e) Arroz con leche.f) Agua de mar.g) Magnesio.h) Gasolina.

R: Sustancias puras: c), g).Mezclas homogneas: a); f); h).Mezclas heterognea: b); d); e)

5. Las siguientes son propiedades intensivas de la materia, excepto: (Justifique su respuesta)

a) Masab) Punto de fusinc) Colord) Solubilidad

Justificacin: _____________________________________________________________

R: a) Porque a mayor cantidad de materia, mayor ser la masa de una sustancia.

6. Sugiera una forma de averiguar si un lquido incoloro es agua pura o una solucin de sal enagua, sin probar el lquido.

R: El agua pura es una sustancia pura, en tanto que una solucin de sal en agua es una mezcla.Tome una pequea cantidad del lquido y deje que se evapore. Si el lquido es agua salada, habrun residuo slido blanco (sal). Si el lquido es agua, no habr residuo alguno.


9/200


7. Una sustancia slida blanca A se calienta intensamente en ausencia de aire y se descomponepara formar una nueva sustancia blanca B y un gas C. El gas tiene exactamente las mismaspropiedades que el producto que se obtiene cuando se quema carbono con exceso de oxgeno.Con base a estas observaciones, podemos determinar si los slidos A y B y el gas C son elementoso compuestos? Explique sus conclusiones para cada sustancias.

R:A = Compuesto, ya que se descompone en dos sustancias.B = Elemento o compuesto, falta informacin en el problema para determinarlo.C = Compuesto, porque el gas C tiene exactamente las mismas propiedades que el producto quese obtiene cuando se quema carbono con exceso de oxgeno, por lo tanto se trata de CO2.

Unidades de Medicin

8. Use prefijos mtricos para escribir las siguientes mediciones sin usar exponentes:a) 3,4 x 10-12m, b) 4,8 x 10-6mL, c) 7,23 x 103g, d) 2,35 x 10-6m3 , e) 5,8 x 10 9s, f) 3,45 x 10-3

moles.

R: a) 3,4 pm b) 4,8 nL c) 7,23 kg

d)3

6 3

2 3 3 3

1 12,35 10 2,35

(1 10 ) 1

cm mLx m x x mL

x m cm

e) 5,8 ns, f) 3,45 mmol

9. Indique cul de las siguientes cantidades es la de mayor magnitud:

a) 3,0 nm.b) 300 pm.

c) 3,0x10-4

m.d) 3,0x10-10cm.

R: a) 3,0 nm.

10. a) Un cubo de plstico de 1,5 cm por lado tiene una masa de 1,9 g. Calcule su densidad eng/cm3Flotar en el agua este material? Los materiales que son menos densos que el agua flotanen ella. b) La densidad del bromo lquido es de 3,12 g/mL. Calcule la masa de 0,250 L de bromo.c) La densidad de un trozo de madera de bano es de 1,20 g/cm 3 . Calcule el volumen en litros, de5,74 kg de esta madera.

R: a) 0,56 g/cm

3

.b) 7,80 x 102g de bromo.c) 4,78 L de bano.


10/200


11. a) Para identificar una sustancia lquida, un estudiante determin su densidad. Empleando unaprobeta graduada, midi una muestra de 45 mL de la sustancia y a continuacin determino lamasa de la sustancia encontrando que pesaba 38,5 g. Las posibles sustancias eran alcohol

isoproplico (densidad 0,785 g/mL) o bien tolueno (densidad 0,866 g/mL) Cul fue ladensidad calculada y cul es la probable identidad de la sustancia? b) Un experimento requiere

45,0 g de etilenglicol, un lquido cuya densidad es de 1,114 g/mL. En vez de pesar la muestra enuna balanza, un qumico opta por medir el lquido en una probeta graduada. Qu volumen dellquido deber usar? c) Un trozo cbico de un metal mide 5,00 cm por lado. Si el metal es nquel,con densidad 8,90 g/cm3qu masa tiene el cubo?

R:a) densidad calculada = 0.86 g/mL. La sustancia es probablemente tolueno, densidad = 0.866 g/mL.b) 40,4 mL de etilenglicol.c) 1,11 x 103g de nquel.

12. Un trozo de papel de aluminio que mide 12,0 pulg por 15,5 pulg y tiene una masa de 5,175 g. El

aluminio tiene una densidad de 2,70 g/cm3

. Calcule el espesor del papel de aluminio enmilmetros. Considere que 1 pulg = 2,54 cm.

R: 1,60 x 10-2mm.

13. Indique el nmero de cifras significativas en cada una de las siguientes cantidades medidas: a)1282 kg b) 0,00296 s c) 8,070 mm d) 0,0105 L e) 9,7750 x 10-4cm

R: a) 4 b) 3 c) 4 d) 3 e) 5

14. Redondee los siguientes nmeros a cuatro cifras significativas y exprese el resultado ennotacin exponencial: a) 300,235800, b) 456.500, c) 0,006543210, d) 0,000957830, e) 5,0778 x 103

f)0,035000.

R: a) 3,002x102.b) 4,565x105.c) 6,543x10-3.d) 9,578x10-4.e) 5,078 x103.f)-3,500x10-2.

15. Efecte las siguientes operaciones y exprese sus resultados con el nmero apropiado de cifrassignificativas: a) 320,55 - (6104,5/2,3) b) [(2,853 x 105)( 1,200 x 103)] x 2,8954

c) (0,045 x 20000) + (2813 x 12) d) 863 x [1255(3,45 x 108)]

R: a) -2,3 x 103.

b) 8,226 x 105.

c) 3,5 x 104.

d) 7,61 x 105.


11/200


16. a) El dimetro de un tomo de bromo es de 2,3 x 10 -8 cm. Exprese esta distancia enpicmetros. b) Los ocanos contienen aproximadamente 1,35 x 109 (km)3 de agua exprese estevolumen en litros. c) Una persona ordinaria tiene alrededor de 200 mg de colesterol en 100 mL desangre. Si el volumen total de sangre en un persona es de 5,0 L cuntos gramos de colesteroltotal contiene la sangre de este individuo?.

R: a) 2,3 x 102pm.b) 1,35 x 1021L.c) 10 g de colesterol.

17. La concentracin mxima permisible de monxido de carbono en el aire urbano es de10 mg/m3 durante un periodo de 8 horas. En este nivel qu masa de monxido de carbono engramos est presente en una habitacin que mide 8 x 12 x 20 pies? Considere que 1pie = 30,5 cm

R: 0,54 g CO

18. Indique las unidades SI derivadas para cada una de las siguientes cantidades en trminos deunidades SI fundamentales: a) aceleracin (distancia / tiempo2) b) fuerza (masa x aceleracin)c) trabajo (fuerza x distancia) d) presin (fuerza / rea) e) potencia (trabajo / tiempo)

R: a) m/s2 b) kg-m/s2c) kg-m2/s2d) kg/m-s2e) kg-m2/s3

19. a) Se nos da un frasco que contiene 2,36 mL de un lquido amarillo. La masa total del frasco yel lquido es de 5,26 g. El frasco vaco pesa 3,01 g. Calcule la densidad del lquido, b) el mercurio sevende por frascos, una unidad que tiene una masa de 34,5 kg. Calcule el volumen en litros de unabotella de mercurio si la densidad del metal es de 13,6 g/mL., c) Una esfera de latn tiene un radiode 2,37 cm. Si la densidad del latn es de 8,47 g/cm3, qu volumen y masa tiene la esfera?

R: a) 0,953 g/mL.b) 2,54 L.c) 55,8 cm3, 473 g

20. Una muestra de 8,47 g de un slido se coloca en un matraz de 25 mL El volumen restante delmatraz se llena con benceno, en el cual el slido es insoluble. El slido y el benceno juntos pesan24,54 g. La densidad del benceno 0,879 g/mL. Calcule la densidad del slido.

R: 1,3 g/mL.

21. Un tubo cilndrico de vidrio con una longitud de 15,0 cm se llena con etanol. Se determina que

la masa de etanol necesaria para llenar el tubo es de 9,64 g. Calcule el dimetro interior del tuboen cm. La densidad del etanol es de 0,789 g/mL

R: a) 1,02 cm.


12/200


Ejercicios de solemnes anteriores

22. Realice las siguientes conversiones: a) 7,19 g de cianocalabatina (vitamina B12) a mg,b) 104 pm, el radio de un tomo de azufre a mm, c) 0,010 mm, el dimetro de un capilarsanguneo tpico a cm, d) Una tableta de aspirina contiene 3,24 dg de aspirina pura, cuntos

microgramos son? e) Un adulto tiene aproximadamente 5,0 litros de sangre, cuntos m3son?

R: a) 7,19 x 10-3mg.b) 1,04 x 10-7mm.c) 1,0x10-3cm.

d) 3,24 x 105 g.e)5x10-3m3.

23. Las siguientes densidades se dan a 20C Agua = 0,998 g/cm3, Hierro = 7,86 g/cm3,

Aluminio = 2,70 g/cm3. Clasifique los siguientes objetos en orden de masa creciente: a) una barrarectangular de hierro de 81,2 cm x 2,1 cm x 1,6 cm, b) una lmina de aluminio de 12,12 m x 3,62 m

x 0,0030 cm, c) 4,051 L de agua. Incluya todos sus clculos.

R: Fe, Al, H2O.

24. El volumen de un glbulo rojo de la sangre es aproximadamente 9,0 x 10-11 mL. Exprese este

volumen en L, nL y L.

R: 9 x 10-8L, 9 x 10-5 nL, 9 x 10-14 L.

25. Los tomos de cesio de procedencia natural son los de mayor tamao. El radio de un tomo decesio es de 2,65. Cuntos tomos de cesio tendran que alinearse uno tras otro para cubrir unalongitud de 1,50 pulg? Considere que los tomos son esfricos.

1 = 10-10 m1 pulg = 2,54 cm

26. Se utilizan 4,000 toneladas de alcohol (densidad 0,789 g/cm3) para llenar un estanque esfrico(como el que se muestra en la figura) hasta la mitad. Calcule el dimetro de la esfera en metros.

Volumen de la esfera:

R: 48437 m.

Alcohol


13/200


27. Al tratar una lmina de cobre de 0,0370 g con cido ntrico se constat que pesaba 1,17 mgmenos despus del tratamiento con el cido. Exprese la prdida de peso de la lmina enporcentaje.

R: 3,16 %.

28. El petrleo se esparce sobre agua en lo que se llama capa de petrleo. Calcule el rea en m2que puede cubrir un volumen de 200 cm3de petrleo si el espesor de la capa es de 0,5 mm.

R: 4 x 105m2.

29. Un tomo de litio tiene un radio de 152 pm. Considerando el tomo como una esfera calcule elvolumen en cm3del tomo de litio.Recuerde que Vesfera= 4/3 r

3 y 1 pm= 10-12m

R: 1,47 x 10-23cm3.

30. Calcule los kilogramos de etanol que hay en 25 Litros de una solucin de gasohol quecontiene 90% de gasolina y 10% de etanol en masa. La densidad del gasohol es de 0,71 g/mL.

R: 1,8 Kg.

31. El volumen de un cilindro de radio r y altura h es r2h. a) Calcule el volumen en cm3de uncilindro de radio 1,65 x 10-1m y una altura de 2,23 x 10-1 m. b) Calcule la masa de mercurio en kgnecesaria para llenar este cilindro. La densidad del mercurio es de 13,6 g/cm3. c) Se encuentra queeste cilindro se llena con 15,050 kg de etanol. Calcule la densidad del etanol.

R: a) 19063 cm3.b) 259 kg.c) 0,789 g/cm3

32. Un trozo de papel de aluminio mide 12,0 pulg por 15,5 pulg y tiene una masa de 5,175g. Si elaluminio tiene una densidad de 2,70 g/cm3, calcule el espesor del papel en milmetros.Datos: 1 pulg = 25,4 mm , V= l x a x a, 1cm = 10 mm

R: 1,6010-2mm.

33. La dosis recomendada de elixofilina, un frmaco empleado para el tratamiento del asma es de6 mg de medicamento por Kg de masa corporal. Calcule la dosis apropiada para un individuo de

150 lb. Dato: 1 Kg = 2,21 lb.Exprese su resultado con el nmero de cifras significativas adecuadas.

R: 407mg.


14/200


34. Los riones de una mujer adulto normal filtran 115 mL de sangre por minuto. Si una mujeradulta tiene 5,345 cuartos de sangre, cuntos minutos se tarda en filtrar toda la sangre de ella deuna vez?1 galn (gal) = 3,785 L 1 gal = 4 cuartos (qt) 1 L = 103mL

R: 43,18 min.

35. Un glbulo rojo tiene un espesor de 8,7x10-5pulgadas. Cul es su espesor en micrmetros?1 pulg = 2,54 cm

R: 2,2 m.

36. Exprese cada uno de los siguientes nmeros con tres cifras significativas:

34,579 0,023

193,405 2846,5

23,995 7,8354x104

R:

34,579 34,6 0,023 0,0230

193,405 193 2846,5 2,85103

23,995 24,0 7,8354x104 7,84x104

37. Use prefijos mtricos para escribir las siguientes mediciones sin usar exponentes:

5,6 x 103g

646x10-9m

35,8 x10-6L


15/200


R:

5,6 x 103g 5,6 kg

646x10-9m 646 nm

35,8 x10-6L 35,8 L

38. Las seales de dolor se transfieren a travs del sistema nervioso a una velocidad entre12 y 30 m/s. Si a un estudiante le cae un libro de texto sobre la punta del pie, cunto tiempotomar para que la seal, viajando a una velocidad de 18 m/s, llegue a su cerebro que seencuentra a 6,0 pies de distancia? Indique su resultado con el nmero correcto de cifras

significativas.

Datos:

1 pie = 12 pulgadas 1 pulgada = 2,54 centmetros centi (c) = 10-2

R: 0,10 s.


16/200


UNIDAD IITOMOS, MOLCULAS Y IONES.NOMENCLATURA INORGNICA

CONTENIDOS:

-Estructura del tomo: ncleos y electrones. Istopos, nmero atmico, nmero de masa.- Introduccin a la tabla peridica: grupos (nombres de algunos grupos), periodos, metales, no

metales y metaloides. Smbolos qumicos.-Definiciones de frmulas moleculares y empricas, representacin de molculas, formacin de

iones, iones y compuestos inicos-Nomenclatura de compuestos inorgnicos: estados de oxidacin ms comunes, funciones

inorgnicas.


Clasificar y conocer los diversos tipos de sustancias de acuerdo a sus propiedades qumicas yfsicas, la estructura del tomo y distinguir entre tomos, molculas y iones, nombrndoloscorrectamente de acuerdo a las normas bsicas de nomenclatura.

LECTURA PREVIA: LECTURA PRE- CLASE 2 Y 3. TOMOS MOLCULAS Y IONES, NOMENCLATURAINORGNICA (Disponible enwww.unabvirtual.cl)


1. Cul de los siguientes tomos tiene un mayor nmero de neutrones?

a) 3115P b)30

14Si c)34

16S

Desarrollo

En el smbolo de un elemento a la izquierda abajo se escribe el Nmero atmico Z y a la izquierdaarriba el Nmero msico.El nmero atmico Z representa el nmero de protones en el ncleo del tomo y el Nmeromsico es la suma de protones ms neutrones, en el ncleo del tomo.El nmero de neutrones se calcula restando al nmero msico el Z:

a) nmero de protones: 15nmero de neutrones: 31 - 15 = 16

b) nmero de protones: 14nmero de neutrones: 30 - 14 = 16

c) nmero de protones: 16nmero de neutrones: 34 - 16 = 18

Resultado: La respuesta es que 3416S contiene el mayor nmero de neutrones
http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/


17/200


2. El litio es un elemento que consta de dos istopos estables litio-6 y litio-7. El litio-6 tiene unamasa atmica de 6,01512 uma y una abundancia de 7,49 %. El litio-7 una masa atmica de7,01600 uma y una abundancia de 92,51 %. Cul es la masa atmica promedio del litio?

Desarrollo

La masa atmica promedio se calcula considerando los dos istopos:

masa atmica istopo1 x % abundancia + masa atmica istopo 2 x %abundancia100 100

Reemplazando:

6,01512 uma x 7,49% + 7,01600 uma x 92,51% = 6,94 uma100 100

Resultado: La masa atmica del litio es de 6,94 uma.


Estructura atmica

1. Conteste estas preguntas:a) Qu partculas subatmicas principales constituyen el tomo? b) Qu carga, en unidades decarga electrnica, tiene cada una de las partculas? c) Cul de las partculas tiene mayor masa?d) Cul tiene la menor masa?

R: a) protones, electrones y neutrones; b) protones = +1, electrones = -1, neutrones = neutro;c) neutrones; d) electrones.

2. Determine si son ciertas o falsas estas afirmaciones; si alguna es falsa, corrjala de modo quesea verdad: (a) el ncleo tiene la mayor parte de la masa y ocupa la mayor parte del volumen deun tomo; (b) todos los tomos de un elemento dado tienen el mismo nmero de protones; (c) elnmero de electrones de un tomo es igual al nmero de neutrones de ese tomo.

R: (a) falso: el ncleo tiene la mayor parte de la masa y ocupa un volumen extremadamentepequeo en un tomo; (b) verdadero; (c) falso: el nmero de electrones de un tomo es igual alnmero de protones de ese tomo.

3. Cuntos protones, neutrones y electrones hay en los siguientes tomos:a) 40Ar, b) 55Mn c) 65Zn d) 79Se e) 184W f) 235U

R:Especie Protones Neutrones Electrones

40Ar 18 22 1855Mn 25 30 2565Zn 30 35 3079Se 34 45 34184W 74 110 74235U 92 143 92


18/200


4. Complete la siguiente tabla suponiendo que cada columna representa un tomo neutro:

Smbolo 39KProtones 25 82

Neutrones 30 64

Electrones 48 56Nmero de masa 137 207

R:Smbolo 39K 55Mn 112Cd 137Ba 207Pb

Protones 19 25 48 56 82

Neutrones 20 30 64 81 125Electrones 19 25 48 56 82

Nmero de masa 39 55 112 137 207

5. Escriba el smbolo correcto, con subndice y superndice, de cada uno de las siguientesespecies: a) el istopo de sodio con masa 23 b) el nclido de vanadio que contiene 28 neutrones c)una partcula alfa d) el istopo de cloro que tiene una masa de 37 e) el nclido de magnesio quetiene el mismo nmero de protones y de neutrones.

R: a) el istopo de sodio con masa 23 = 23Na11 b) el nclido de vanadio que contiene 28 neutrones= 51V23, c) una partcula alfa =

4He2 d) el istopo de cloro que tiene una masa de 37 =37Cl17e) el

nclido de magnesio con el mismo nmero de protones y de neutrones = 24Mg12

6. El nmero atmico del elemento Titanio es 22. En cuntos neutrones se diferencian losistopos Ti-48 y Ti-50? Cuntos neutrones hay en cada uno?

R: En dos; 26 y 28 neutrones.

7. Complete la siguiente tabla:

Smbolo 31 P -3 40Ca+2 52Cr+3 130I-

Protones 23 28 47 33Neutrones 28 45 31 60 69 42

Electrones 21 36 46 48

Carga Neta -2 +2 +2 - 3

R:

Smbolo Protones Neutrones Electrones Carga Neta31 P -3 15 16 18 3-40Ca+2 20 20 18 2+51V2+ 23 28 21 2+79Se2- 34 45 36 2-59 Ni2+ 28 31 26 2+52Cr+3 24 28 21 3+107Ag+ 47 60 46 1+


19/200


119Sn2+ 50 69 48 2+75As3- 33 42 36 3-130I- 53 77 54 1-

8. a) Qu istopo se usa como estndar para establecer la escala atmica de masa? (b) la masaatmica del cloro se informa como 35.5, pero ningn tomo de cloro tiene una masa de 35.5 uma.Explique.

R: a) El istopo de 12C del carbono al que se le asigna una masa de exactamente 12 uma.b) Porque 35,5 uma corresponde al valor de la masa atmica promedio del cloro, que sedetermina a partir de las masas de sus diversos istopos y de sus abundancias relativas.

9. El cloro se encuentra en la naturaleza como mezcla de dos istopos, Cl-35 y Cl-37, conabundancias relativas de 75,77% y 24,23%, respectivamente. Calcula la masa media ponderada deltomo de cloro. Datos: masas atmicas de los dos istopos: 34,97 y 36,97, respectivamente.

R: 35,4546 uma.

10. El oxgeno (masa atmica = 15,9994 uma) tiene tres istopos con masas 15,9949 uma,16,9993 uma y 17,9992 uma, la abundancia de ste ltimo istopo es 0,204%. Estime laabundancia de los otros dos istopos.

R: 99,76% O-16; 0,04% O-17.

Tabla peridica, molculas y iones

11. Para cada uno de los siguientes elementos, escriba su smbolo, localcelo en la tabla peridicae indique si es un metal, un metaloide o un no metal:a) plata b) helio c) fsforo d) cadmio e) calcio f) bromo g) arsnico.

R: a) plata = Ag (metal) b) helio = He (No metal) c) fsforo = P (no metal) d) cadmio = Cd (metal) e)calcio = Ca (metal) f) bromo = Br (no metal) g) arsnico = As (metaloide).

12. Escriba el nombre y el smbolo qumico para cada uno de los elementos del grupo 6 A (loscalcgenos) y clasifique cada uno como, metal, metaloide o no metal.

R: O = oxgeno, no metal; S = azufre, no metal; Se = selenio, no metal; Te = Teluro, metaloide; Po =polonio, metal. (algunos piensan que el Po tiene ms caractersticas de metaloide)

13. Los elementos del grupo 1A (1) se conocen tambin como metales _______________

R: alcalinos

14. Los elementos del grupo 7A (17) se conocen tambin como _______________

R: halgenos


20/200


15. Indica cul de las siguientes afirmaciones son verdaderas:

a) Los metales ganan electrones para adquirir carga positiva.b) Los metales ganan electrones para adquirir carga negativa.c) Los metales pierden electrones para adquirir carga positiva.

d) Los no metales pierden electrones.e) Los metales de transicin pueden ganar 2 o ms electrones y formar iones metlicos.

R: (c)

16. Cada uno de los elementos siguientes puede formar un in en reacciones qumicas.Consultando la tabla peridica, prediga la carga del in ms estable de cada uno:a) Al; b) Ca; c) S; d) I; e) Cs f) Rb; g) Sr; h) Se; i) At

R: a)Al3+; b)Ca2+; c)S2-; d)I-; e)Cs+, f)Rb+; g)Sr2+; h)Se2-; i)At-

17. Qu sabemos acerca de un compuesto si conocemos la frmula emprica? Qu informacinadicional proporciona la frmula molecular? La frmula estructural? Explique en cada caso.

R: Una frmula emprica indica cuales elementos estn presentes en una sustancia y la relacinmnima que hay entre sus tomos. Una frmula molecular indica el nmero exacto de tomos decada elemento que estn presentes en la unidad ms pequea de una sustancia. La frmulaestructural de una sustancia muestra cuales tomos estn unidos a cuales dentro de una molcula.

18. Dos compuestos tienen la misma emprica, deben tener la misma frmula molecular?

R: No, dos molculas con igual frmula emprica pueden tener diferente frmula molecular, porejemplo CH2O es la frmula emprica para el formaldehdo CH2O y la glucosa C6H12O6.

19. Escribe la frmula emprica de las siguientes sustancias:

SUSTANCIA EMPRICA MOLECULARcloro Cl2

agua H2O

agua oxigenada H2O2butano C4H10

R:SUSTANCIA EMPRICA MOLECULAR

cloro Cl Cl2agua H2O H2O

agua oxigenada HO H2O2

butano C2H5 C4H10


21/200


20. La carga ms comn asociada a la plata en sus compuestos es 1 +. Indique las frmulasempricas que cabra esperar para los compuestos formados por Ag y:a) yodo; b) azufre; c) flor.

R: a) AgI; b) Ag2S; c) AgF

21. Prediga la frmula emprica de los compuestos inicos formado por los pares de elementos eiones siguientes:a) Ca y S; b) Na y F; c) Mg y N; d) Al y O; e) Ca+2y Br-; f) NH4

+1y Cl-1; g) Al+3y C2H3O2-1; h) K+1y SO4

-2;i) Mg+2y PO4

-3

R: a)Ca S; b)NaF; c)Mg3N2; d)Al2O3; e)CaBr2; f)NH4Cl; g)Al(C2H3O2)3h)K2SO4 ; i)Mg3(PO4)2

22. Prediga si cada uno de los compuestos siguientes es molecular o inico:a) B2H6; b) CH3OH; c) LiNO3; d) Sc2O3; e) CsBr; f) NOCl; g) NF3; h) Ag2SO4

R: Moleculares (todos los elementos son no metales): a)B2H6; b)CH3OH; f) NOCl; g)NF3.Son Inicos (formados por iones, usualmente contienen un catin metlico) c)LiNO3 d) Sc2O3e)CsBr h)Ag2SO4.

Nomenclatura de compuestos inorgnicos

23. Determine el estado de oxidacin (EO) de cada elemento presente en los siguientescompuestos o iones:

Especie Estados de Oxidacin

(NH4)+

(MnO4)-2

H2O2

HCIO3

K2Cr2 O7

Fe2 (SO3)3

Pb(SO4)2

H2S2O3

(NH4)2CO3

CaCO3

KClO3

HF


22/200


R:

Especie Estados de Oxidacin

(NH4)+ N = 3- H = 1+

(MnO4)-2 Mn = 6+ O = 2-

H2O2 H = 1+ O22-

HCIO3 H = 1+ Cl = 5+ O = 2-

K2Cr2 O7 K = 1+ Cr = 6+ O = 2-

Fe2 (SO3)3 Fe =3+ S = 4+ O = 2-

Pb(SO4)2 Pb = 4+ S = 6+ O = 2-

H2S2O3 H = 1+ S = 2+ O = 2-

(NH4)2CO3 N = 3- H = 1+ C = 4+ O = 2-

CaCO3 Ca 2+ C = 4+ O = 2-KCIO3 K = 1+ Cl = 5+ O = 2-

HF H = 1+ F = 1-

24. Cul es el nombre de los siguientes iones?

Ion Nombre Ion Nombre

Fe2+ Pb+2Ni+2 Hg+2

Fe+3

Ni+3

Cu+2 Cu+

Hg+ Co+3

Ag+ Au+3

R: Fe2+: in ferroso, Pb+2: in plumboso, Ni+2: in niqueloso, Hg+2 : in mercricoFe+3: in frrico,Ni+3 : in niqulico, Cu+2: in cuprico, Cu+ : in cuproso Hg+: in mercurioso,Co+3 : in cobltico, Ag+ : in argntico, Au+3: in arico.

25. Escriba la frmula qumica de (a) in clorito, (b) in cloruro, (c) in clorato, (d) in perclorato,(e) in hipoclorito.

R: (a) ClO2-(b) Cl-(c) ClO3

-(d) ClO4-(e) ClO-

26. Escriba la frmula qumica de los siguientes compuestos: (a) xido de cobre I, (b) perxido depotasio, (c) hidrxido de aluminio, (d) nitrato de cinc, (e) bromuro de mercurio I, (f) carbonato dehierro III, (g) hipobromito de sodio.

R: a) Cu2O, (b) K2O2, (c) Al(OH)3, (d) Zn(NO3)2, (e) Hg2Br2, (f) Fe2(CO3)3, (g) NaBrO


23/200


24/200


23 NaNO324 CuS

25 CuCI226 Fe2(SO4)3

27 HClO4

28 MoCI229 Ba(HCO3)2

30 NaCIO31 KMnO4

32 H2SO4

33 NaNO234 HCN

35 Mg(C2H3O2)236 AI2O3

37 H2S38 H2SO3

R: Hidrxido de sodio, xido de cloro VII, Sulfito de potasio, cido clorhdrico, Hidruro de calcio,Carbonato de calcio, Clorato de potasio, cido fluorhdrico, Hidrxido de cobre II, cidohipocloroso, cido fsfrico, cido carbnico, cido nitroso, Dicromato de potasio, Cloruro demagnesio, Dicromato de litio, Cloruro de amonio, Amoniaco, Fosfato de calcio, Yodato de potasio,Sulfato de nquel III, cido ntrico, Nitrato de sodio, Sulfuro de cobre II, Cloruro de cobre II, Sulfatofrrico, cido perclrico, Cloruro de molibdeno II, Carbonato cido de bario, Hipoclorito de sodio,Permanganato de potasio, cido sulfrico, Nitrito de sodio, cido cianhdrico, Acetato demagnesio, Oxido de aluminio, cido sulfhdrico, cido sulfuroso.

Ejercicios de Solemnes anteriores

31. Nclido es el nombre que recibe un tomo de un istopo especfico, todos los nclidossiguientes se emplean en medicina. Indique el nmero de protones y neutrones que tiene cadanclido: a) fsforo32 b) cromo51 c) cobalto-60 d) tecnecio-99 e) yodo-131 f) talio-201

R:

Nclidos Protones Neutronesfsforo32 15 17cromo51 24 27yodo-131 53 78

cobalto-60 27 33

tecnecio-99 43 56talio-201 81 120


25/200


32. Complete la siguiente tabla:

R: Nitrato de plata, cido sulfuroso, Carbonato cido de sodio (o bicarbonato de sodio), H 3PO4,Al2S3, Cu3(PO4)2, (NH4)2CO3

33. Escriba la frmula qumica de cada uno de los compuestos siguientes: a) xido cprico,b) perxido de potasio, c) hidrxido de aluminio, d) nitrato de cinc, e) bromuro de mercurio(I), f)

carbonato de hierro(III), g) hipobromito de sodio, h) sulfito de hierro(II), i) carbonato de cromo(III),j) bicarbonato de magnesio, k) acetato de cobre(II)

R: CuO, K2O2, Al(OH)3, Zn(NO3)2, HgBr, Fe2(CO3)3, NaBrO, FeSO3, Cr2(CO3)3, Mg(HCO3)2, Cu(CH3CO2)2

34. Determine el estado de oxidacin del tomo sealado en cada uno de los siguientescompuestos:

a) Na2HP*O4 b) K2Cr

*2 O7 c) Nitrgeno en nitrato plumboso d) PbCl*4 e) Cu2S*O4

R: P = +5, Cr = +6, N =+5, Cl =-1, S = +6

35. Escriba el smbolo atmico indicando el nmero de masa (A) y el nmero atmico (Z) para los

siguientes elementos:

a) Un tomo del elemento contiene 28 protones y 31 neutrones.b) El elemento contiene tomos con 8 electrones y 8 neutrones.c) Un tomo de bromo con 46 neutrones.d) 7232 X .

R: a) 2859Ni b) 8

16O c) 3581Br d) Ge

36. Complete la siguiente Tabla:

Smbolo

Protones 5 79 86

Neutrones 6 16 117 136Electrones 5 18 79

Z 86A 31

Carga neta -3 0

54 2

26Fe

Frmula del compuesto Nombre del compuestoAgNO3

H2SO3

NaHCO3cido fosfrico

Sulfuro de aluminio

Fosfato cprico

Carbonato de amonio


26/200


R: Tabla

Smbolo B 54 226Fe P-3 Au Rn

Protones 5 26 15 79 86

Neutrones 6 28 16 117 136

Electrones 5 24 18 79 86Z 5 26 15 79 86A 11 80 31 196 222

Carga neta 0 +2 -3 0 0

37. Un elemento consta de dos istopos. La abundancia de un istopo es 95,72% y su masaatmica es 114,9041 uma. La masa atmica del segundo istopo es 112,9043 uma. Cul es lamasa atmica media del elemento?

R: 114,8 uma

38. La plata tiene una masa atmica media de 107,87 uma. Si un 48,18% de Ag existe como Ag-109 con una masa de 108,9047 uma.Cul es la masa atmica del otro istopo, Ag-107?

R: 106,9 uma

39. Complete la siguiente Tabla

Nombre Frmula Catin Anin

cido clorhdrico H+ Cl-

H2S

NaOHxido PerclricoK+ ClO4

-

Hidrxido CpricoK2Cr2O7

NH4+ Cl-

Fosfato de CalcioK+ IO3

-

Ni2(SO4)3cido Ntrico

CuS

Fe

+3

SO4-2

HClO4

Permanganato de PotasioNa+ CN-

Ba(HCO3)2

cido Nitroso

Na+ NO2-


27/200


R: Tabla

Nombre Frmula Catin Anincido Clorhdrico HCl H+ Cl-

cido Sulfhdrico H2S H+ S-2

Hidrxido de Sodio NaOH Na+ OH-

xido Perclrico Cl2O7 No ioniza No ionizaPerclorato de Potasio KClO4 K

+ ClO4-

Hidrxido Cprico Cu(OH)2 Cu+2 OH-

Dicromato de Potasio K2Cr2O7 K+ Cr2O7

-2Cloruro de Amonio NH4Cl NH4

+ Cl-

Fosfato de Calcio Ca3 (PO4)2 Ca+2 PO4

-3

Yodato de Potasio K IO3 K+ IO3

-Sulfato de Nquel (III) Ni2(SO4)3 Ni

+3 SO4-2

cido ntrico HNO3 H+ NO3

-Sulfuro Cuproso CuS Cu+2 S-2

Sulfato Frrico Fe2(SO4)3 Fe+3 SO4

-2

cido Perclrico HClO4 H+ ClO4-Permanganato de Potasio KMnO4 K

+ MnO4-

Cianuro de Sodio NaCN Na+ CN-Bicarbonato de Bario Ba(HCO3)2 Ba

+2 HCO3-

cido Nitroso HNO2 H+ NO2

-

Nitrito de Sodio NaNO2 Na+ NO2

-xido de Aluminio AI2O3 No ioniza No ioniza

40. Escriba la frmula qumica de cada sustancia mencionada en los procesos qumicos siguientes:a) El carbonato de zinc puede calentarse para formar xido de zinc y dixido de carbonob) Al tratarse con cido fluorhdrico, el dixido de silicio forma tetrafluoruro de silicio y agua

c) El dixido de azufre reacciona con agua para formar cido sulfurosod) El cido perclrico reacciona con cadmio formando perclorato de cadmio(II)

R: a) ZnCO3, ZnO , CO2 b) HF, SiO2, SiF4, H2O c) SO2, H2O, H2SO3d) HClO4, Cd, Cd(ClO4)2

41. Escriba la frmula qumica de cada uno de los compuestos siguientes:a) xido de Aluminio.b) Perxido de Potasio.c) Hidrxido de Magnesio.d) Nitrato de Cinc.

e) Carbonato de Hierro(III).

R: (a) Al2O3; (b) K2O2; (c) Mg(OH)2; (d) Zn(NO3)2; (e) Fe2(CO3)3

42. Prediga la frmula emprica del compuesto inico formado por:a) Ca y Br b) amonio y CO3

-2 c) Al y C2H3O2-

d) K y S e) Mg y PO4-3


28/200


R: (a) CaBr2; (b) (NH4)2CO3; (c) Al(C2H3O2)3; (d) K2S; (e) Mg3(PO4)2

43. Complete la siguiente tabla segn corresponda.

Nombre Iones Frmula

Ca(OH)2K+y Cr2O7

=

Cianuro de sodioBa3(PO4)2

Sulfuro de hierro (III)

Ag+y CrO4=

Nitrato de amonio

R:Nombre Iones Frmula

Hidrxido de calcio Ca2+y OH- Ca(OH)2

Dicromato de potasio K+y Cr2O7= K2Cr2O7Cianuro de sodio Na+y CN- NaCN

Fosfato de bario Ba2+y PO43- Ba3(PO4)2

Sulfuro de hierro (III) Fe3+y S2- Fe2S3

Cromato de plata Ag+y CrO4= Ag2CrO4

Nitrato de amonio NH4+y NO3

- NH4NO3

44. Slo se presentan dos istopos de Boro en la naturaleza: 10B de masa = 10,013 uma yabundancia = 19,78%, y 11B de masa = 11,009 uma y abundancia = 80,22%. Calcule la masa atmicapromedio del Boro.

R: 10,812 uma


29/200


45. Complete la siguiente tabla con la informacin adecuada

Smbolo

Protones 47 33

Neutrones 76 60 69 42

Electrones 21 46 48

Carga Total 2+ 3-

R:

Smbolo

Protones 24 53 47 50 33

Neutrones 28 76 60 69 42

Electrones 21 54 46 48 33

Carga Total 3+ 1- 0 2+ 3-

46. Escriba la frmula qumica y el nombre del compuesto inico que se forma entre los pares deiones siguientes:

Frmula Qumica Nombre

a)Na+y OH-

b)Al3+y CO32-

c)Mg2+y NO2-

R:Frmula Qumica Nombre

a) Na+y OH-NaOH Hidrxido de sodio

b)Al3+y CO32-

Al2(CO3)3 Carbonato de aluminio

c) Mg2+y NO2-

Mg(NO2)2 Nitrito de magnesio

52 3

24Cr 130I Ag Sn As

52 3

24Cr 130I Ag Sn As


30/200


47. Escriba el nombre de los siguientes compuestos e indique a que funcin inorgnicacorresponde:

Frmula qumica Nombre Funcin inorgnicaHg2O Oxido de mercurio (I) Oxido metlico

HBr (ac)

SnH2

HIO4

CoS

R:

Frmula qumica Nombre Funcin inorgnicaHg2O Oxido de mercurio (I) Oxido metlico

HBr (ac)cido Bromhdrico Hidrcido

SnH2 Hidruro de estao (II)Hidruro estaoso

Hidruro metlico

HIO4 cido peridico Oxcido

CoS Slfuro de Cobalto(II)Slfuro cobaltoso

Sal binaria

48. El cromo forma tres xidos principales. Escriba las frmulas adecuadas para estos compuestossi los estados de oxidacin del cromo son +3, +4 y +6 respectivamente.

Estado de oxidacin Frmula del xido

+3

+4

+6

R: Estado de oxidacin Frmula del xido

+3 Cr2O3

+4 CrO2


31/200


+6 CrO3

49. Indique el nombre o la frmula, en el caso que corresponda, para los siguientes compuestos

inorgnicos.

Formula Nombre

Ag2SO4

N2O5

RbH

Trifluoruro de yodo

Carbonato de estao (IV)

cido bromoso

R:Formula Nombre

Ag2SO4 Sulfato de plata

N2O5 Pentxido de dinitrgeno

RbH Hidruro de Rubidio

IF3 Trifluoruro de yodo


32/200


Sn(CO3)2 Carbonato de estao (IV)

HBrO2 cido bromoso


33/200


UNIDAD IIICOMPOSICIN CUANTITATIVA DE LOS COMPUESTOS Y ESTEQUIOMETRA

CONTENIDOS:

-Masa atmica, masa molar y nmero de Avogadro. Concepto de mol.-Composicin porcentual de los compuestos.-Ecuaciones y reacciones qumicas.-Pesos atmicos y moleculares: escala de masas atmicas, pesos formulares y moleculares,

composicin porcentual a partir de frmulas.-Frmulas empricas a partir de anlisis elemental, frmulas moleculares a partir de la formula

emprica, anlisis por combustin.-Reactivo limitante y rendimiento de reacciones.


Realizar clculos estequiomtricos en funcin del concepto de mol y del nmero deAvogadro. Conocer la equivalencia entre masa en gramos y moles para una sustanciadeterminada. Calcular la composicin porcentual de cualquier compuesto de estructuramolecular conocida. Clasificar reacciones y balancear ecuaciones qumicas, aplicandorelaciones estequiomtricas en ellas, en funcin de los tipos de unidades en que se puedemedir la materia.

LECTURA PREVIA: LECTURA PRE- CLASE 4 Y 5. Estequiometra bsica y estequiometra dereacciones (Disponible enwww.unabvirtual.cl)


1. Una muestra de 7,61 g de cido p-aminobenzoico, compuesto que contiene carbono,hidrgeno, nitrgeno y oxgeno, se quem en corriente de oxgeno obtenindose 17,1g deCO2, 3,50 g de H2O y 0,777 g de N2. Cul es la frmula emprica del cido?

Desarrollo

Todo el carbono, hidrgeno y nitrgeno existentes en la muestra inicial se hallan ahora en elCO2, H2O y N2obtenidos como productos. Por lo tanto para calcular los moles de tomos decarbono, hidrgeno y nitrgeno se necesita conocer los moles de CO 2, H2O y N2,

respectivamente.

Como 1 mol de CO2contiene 1 mol de C, los moles de C son iguales a los moles de CO 2. Losmoles de CO2= 17,1 g / 44,01 g/mol = 0,389 mol.Moles de C = 0,389

Como 1 mol H2O contiene 2 moles de H, los moles de H son 2 x moles H2O. Los moles deH2O = 3,50 g / 18 g/mol = 0,194 mol.
http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/


34/200


Moles de H = 2 x 0,194 mol = 0,389 molcomo 1 mol de N2contiene 2 moles de N, los moles de N = 2 x moles N 2. Losmoles de N2=0,777 g/ 28 g/mol = 0,0278 mol.Moles de N = 2 x 0,0278 mol = 0,0556 mol

Los moles de oxgeno que forman parte del cido se obtienen por diferencia entre la masatotal de muestra quemada y la masa total de C, H, N que ahora calcularemos. As:

masa C : 0,389 mol x 12,01 g/mol = 4,67 g de Cmasa H : 0,389 mol x 1,01 g/mol = 0,39 g de Hmasa N : 0,0556 mol x 14 g/mol = 0,78 g de N

masa (C + H + N ) = 5,84 g

masa oxgeno = masa muestramasa (C + H + N )masa oxgeno = 7,61 g5,84 g

= 1,77 g

Entonces los moles de O son:

moles O = 1,77 g / 16 g/mol = 0,111 mol

Ahora dividiendo los moles de cada elemento por el menor nmero de moles, se determinala proporcin entera de moles ms simple que nos da los subndices de la frmula emprica:

C: 0,389 mol / 0,0556 mol = 6,996 se aproxima a 7H: 0,389 mol / 0,0556 mol = 6,996 se aproxima a 7N: 0,0556 mol / 0,0556 mol = 1O: 0,111 mol / 0,0556 mol = 1,996 se aproxima a 2

Resultado: La Frmula Emprica del cido p-aminobenzoico es C7H7NO2.

2. La disminucin del ozono en la estratsfera ha sido tema de gran preocupacin entre loscientficos en los ltimos aos. Se piensa que el ozono puede reaccionar con el xido ntricoNO proveniente de las emisiones de los aviones a propulsin que circulan a elevadasalturas. La reaccin es:

O3(g) + NO (g) O2 (g) + NO2(g)

Si 74,0 g de O3(g) se hacen reaccionar con 67,0 g de NO(g)

a) Cul de los reactivos limita la reaccin?b) Cul es el rendimiento terico de NO2en gramos?c) Cuntos gramos quedan en exceso?d) Si en la prctica se obtienen 61g de NO2 calcule el porcentaje de rendimiento de lareaccin


35/200


Desarrollo

a) La ecuacin qumica nos indica que 1 mol (48 g) de O3reacciona exactamente con 1 mol (30g) de NO produciendo 1 mol (32g) de O2y 1 mol (46 g) de NO2.

Primero, debemos determinar cul de los dos reactivos limita la reaccin, el O3o el NO. Estose puede hacer utilizando moles o tambin con gramos.

Determinacin en Moles:

Esto se hace comparando los moles de reactivos del problema, con los moles respectivos enla ecuacin qumica balanceada:

O3 : moles problema = 74g = 1,54 mol48g/mol

NO : moles problema = 67g = 2,23 mol

30g/mol

Ahora, el cuociente que resulte menor, corresponde al reactivo limitante:

O3 :moles problema = 1,54 mol = 1,54moles ecuacin 1 mol

NO:moles problema = 2,23 mol = 2,23moles ecuacin 1 mol

Entonces, sern los 1,54 mol de ozono los que limiten la cantidad de producto a obtener,pues estn en menor cantidad y reaccionarn todos. De NO una parte de los 2,23 molreacciona formando productos y el resto queda como NO en exceso.

Determinacin en Gramos:

Probaremos el clculo con los gramos de O3

48 g O3 = 74,0 g O3 x = 46,3 g de NO30 g NO x g NO

Este resultado indica que O3es el reactivo limitante ya que los 74,0 g de l reaccionan todos,slo con 46,3 g de los 67g que hay de NO. El NO alcanza e incluso sobran gramos de l, poreso es el reactivo en exceso.

Si hubisemos hecho primero el clculo con los gramos de NO:

48g O3 = x g O3 x = 107,2 g de O330 g NO 67,0 g NO


36/200


Nos habramos dado cuenta que el O3es el limitante porque se necesitaran ms gramos delos que hay disponibles de O3, que son slo 74,0g, para que reaccionasen todos los 67,0 g deNO. Cuando no pueden reaccionar todos los gramos de un reactivo significa que es elreactivo en exceso.

b) Calcular el rendimiento terico significa calcular la mxima cantidad posible de producto quese podra obtener, en base a la ecuacin qumica balanceada. El clculo se hace con aquelreactivo que reacciona totalmente, o sea, con el reactivo limitante

Clculo en Moles:

En la ecuacin la relacin en moles es:1 mol de O3 produce 1 mol de NO2

Entonces planteamos 1mol O3 = 1,54 mol O31mol NO2 X mol NO2

Despejando la X resulta X = 1,54 mol de NO2que llevamos a gramos multiplicando por lamasa molar del NO2

Masa NO2 = 1,54 mol x 46 g/mol = 70,8g de NO2

que correspondera al Rendimiento Terico de NO2en gramos.

Clculo con Gramos:

La ecuacin relaciona al limitante O3con el producto NO2, 1mol de O3(48 g) produce 1 molde NO2(46 g), entonces planteamos:

48 g O3 = 74,0 g O3 x = 70,9 g de NO2 es el Rendimiento Terico46 g NO2 x g NO2

c) Los gramos en exceso son de NO, ya vimos en a) que con el limitante reaccionan 46,3 g delos 67,0 g disponibles, lo que queda en exceso es la diferencia:

67,0 g 46,3 g = 20,7 g de NO quedan en exceso (sin reaccionar)

d) El porcentaje de rendimiento de una reaccin relaciona el Rendimiento Real o experimental

con el Rendimiento Terico:

R. real x 100 = 61 g x 100 = 86 %R. terico 70,9 g


37/200



Pesos Formulares

1. Determine los pesos formulares de cada uno de los siguientes compuestos:a) P2O3; b) BaSO4; c) Mg(C2H3O2)2.R: (a) 110,0 uma (b) 233,4 uma (c) 142,3 uma

2. Calcule el porcentaje en masa de oxgeno en cada uno de los siguientes compuestos: a) SO3;b) CH3COOH; c) Ca(NO3)2; d) (NH4)2SO4.R: a) 59,9 %; b) 53,3 %; c) 58,5 %; d) 48,4%.

3. La dureza de los huesos se asocia con los cristales de hidroxiapatita, Ca 10(PO4)6(OH)2. Culesson los porcentajes de calcio y fsforo en la hidroxiapatita?

R: %Ca = 39,9; %P = 18,5.

4. La novocana, C13H21ClN2O2, es un anestsico local. Determina su composicin centesimal y, apartir de ella, calcula la cantidad de cada elemento existente en 50 g de muestra.

R: %C = 57,2 %H =7,7 %Cl = 13,0 %N = 10,3 %O = 11,7; C = 28,6 g H = 3,85 g Cl = 6,5 g N = 5,15 gO = 5,85 g

5. Determina la composicin centesimal de la sacarosa, C12H22O11. Qu masa de sacarosa esnecesaria para tener 10 g de C?

R: %C = 42,11; %H = 6,43; %O = 51,46; 23,75 g de sacarosa

6. Los vegetarianos suelen sufrir la deficiencia de vitamina B 12. Cada molcula de vitamina B12tiene un solo tomo de cobalto y constituye 4,35% de cobalto en masa. Cul es la masa molecularde la vitamina B12?

R: 1354 g/n

El mol

7. Cuntos tomos hay presentes en:

a) 0,50 moles de Na.b) 14 g de N.c) Un cubo de hierro (densidad =7,87 g/cm3) de 3,00cm de arista.

R: a) 3,01 x 1023tomos de Na.b) 6,02 x 1023tomos de N.c) 2,29 x 1024tomos de Fe.


38/200


8. Qu masa tienen, en gramos, 6,52 1021molculas de aspirina, C9H8O4?

R: 1,95 g.9. Si 5,00g de un compuesto molecular desconocido contiene 4,55 x 1022molculas, cul es sumasa molar?

R. 66,4 g/mol.

10. Qu masa molar tiene el diazepam (Valium) si 0,05570 mol pesa 15,86 g?

R: 284,7 g/mol.

11.Calcula la masa de una molcula de sucrosa, C12H22O11(masa molar = 342 g/mol)

R: 5,68x10-22g.

12. El aspartamo, un edulcorante artificial comercializado como NutraSweet, tiene una frmulamolecular de C14H18N2O5.

a) Calcule la masa molar del aspartamo.b) Cuntos moles de aspartamo hay en 1.00 mg de aspartamo?c) Cuntas molculas de aspartamo hay en 1.00 mg de aspartamo? (d) Cuntos tomos dehidrgeno hay en 1.00 mg de aspartamo?

R: a) 294,32 g/mol; b) 3,4010-6moles; c) 2,051018molculas; d) 3,691019tomos de H.

13. Una muestra de glucosa, C6H12O6, contiene 4,0 x 1022 tomos de carbono:

a) Cuntos tomos de hidrgeno contiene la muestra?.b)Cuntas molculas de glucosa contiene la muestra?c) Cuntos moles de glucosa contiene la muestra?d) Calcule la masa de la muestra en gramos.

R: (a) 8,0 x 1022tomos de H; b) 6,7 x 1021molculas de glucosa; c) 1,1 x 10-2moles de glucosa;d) 2,0 g de glucosa.

14. Una muestra de L-Carnitina, C7H15NO3, sustancia que se ingiere como suplemento dietticopara reducir la fatiga muscular contiene 4,0 x 1022 tomos de carbono. Al respecto determine:

a) El nmero de molculas contenidas en la muestra.b) La masa molar del compuesto L-carnitina.c) El nmero de moles de la muestra.d) La masa en gramos de la muestra.e) El nmero de tomos de hidrgeno en la muestra.

R: a) 5,71 x 1021 molculas.b) 161,2 g/mol.


39/200


c) 9,48 x 10-3mol.d) 1, 53 g.e) 8,57 x 1022tomos.

15. Calcule el nmero de moles de zinc que contienen 3 monedas que pesan 2,46g si su

composicin es un 97 % de Zn y un 3,0 % de Cu.

R: 0,037 mol de Zn.

16. a) Una molcula de antibitico llamada penicilina G tiene una masa de 5,342 x 10 -21g. Calculela masa molar de la penicilina G. b) La hemoglobina, la protena portadora de oxgeno de losglbulos rojos de la sangre, tiene 4 tomos de Fe por molcula y contiene 0,340 % en masa de Fe.Calcule la masa molar de la hemoglobina.

R: a) 3217 g/mol de penicilina G; b) 6,57 x 104g/mol de hemoglobina.

17. La dosis promedio de cido acetilsaliclico (aspirina) C9O4H8, necesaria para combatir un dolorde cabeza es de 1,7x10-3moles. Qu cantidad de dolores de cabeza se pueden remediar con 1,0kg de aspirina?

R: 3268

18. El cianuro de hidrgeno, HCN, es un gas venenoso. La dosis letal es de aproximadamente 300mg de HCN por kilogramo de aire inhalado. Calcule la cantidad de HCN que produce la dosis letal

en un laboratorio pequeo que mide 12 15 8,0 ft. La densidad del aire a 26C es de 0,00118g/cm3. Exprese esta cantidad en moles de HCN.1 pie = 30,48 cm

R: 1,5x103mg de HCN; 538 moles.

19. Los antibiticos son compuestos qumicos sintetizados por ciertos microorganismos. Seconocen como bactericidas, a quienes matan organismos, y bacteriostticos, a los que controlansu diseminacin. El ms famoso y que se usa con ms frecuencia es la penicilina, descubierta en1929 por Alexander Fleming. A partir del descubrimiento de la penicilina, se han encontradonumerosos antibiticos, muchos de los cuales se producen en el suelo por accin de losmicroorganismos. La cloromicetina, es un antibitico que se aisl del suelo venezolano cuyafrmula es C11H12O5N2Cl2. En una tableta que contiene 100 mg de cloromicetina cuntasmolculas de este compuesto hay?

R: 1,87x1020

molculas.

Frmulas empricas y moleculares

20. Qu diferencia hay entre una frmula emprica y una frmula molecular?


40/200


R: Una frmula emprica proporciona el nmero relativo y la clase de cada tomo en uncompuesto, pero una frmula molecular indica el nmero real de tomos de cada clase en lamolcula.

21. Explique porque podemos usar las composiciones porcentuales para obtener frmulas

empricas pero no necesariamente frmulas moleculares.

R: Las composiciones porcentuales dan las masas relativas de cada elemento en un compuesto.Estos porcentajes producen nmero relativos de tomos en una molcula, de la frmula emprica.

22. Los carbohidratos entran en la sangre en forma de azcar. Una porcin de los carbohidratosque se digieren se convierte en glucgeno (almidn del cuerpo) y se almacena en el hgado y losmsculos. Son la principal fuente de energa del organismo. En general, tienen la frmula (CH2O)n,donde el valor de n vara dependiendo de si se trata de un mono, un di, o un polisacrido. Si lamasa molar de un carbohidrato es de 90 g/mol, calcula el valor de n.

R: n = 3.

23. Determine la frmula emprica y molecular de cada una de las sustancias siguientes:

a) Etilenglicol (sustancia empleada como componente primario de la mayor parte de lassoluciones anticongelantes) formada por 38,7 % de C, 9,7 % de H y 51,6 % de O, masa molar de62,1 [g].b) Cafena, un estimulante presente en el caf, 49,5 % de C, 5,15 % de H, 28,9 % de N y 16,5 %de O con una masa molar de alrededor de 195 g.c) Epinefrina (adrenalina) una hormona secretada al torrente sanguneo en momentos depeligro o tensin: 59,0 % de C, 7,1 % de H, 26,2 % de O y 7,7 % de N, masa molar cerca de 180 [g].d) Nicotina, un componente del tabaco: 74,1 % de C, 8,6 % de H y 17,3 % de N, masa molar de

160 5 g.

R: a) frmula emprica: CH3O; frmula molecular: C2H6O2 (b) frmula emprica: C4H5N2O; frmulamolecular: C8H10N4O2 c) frmula emprica y molecular C9H13O3N d) frmula emprica: C5H7N;frmula molecular: C10H14N2

24. El anlisis de una muestra de cido ascrbico cuya masa es 1,274g entreg la siguientecomposicin: 0,521g de C; 0,058g de H y el resto de oxgeno. Encuentre la frmula molecular de lavitamina C si se conoce que su masa molar es de 176 g/mol.

R: C6H8O6

25. Una muestra de 0,25g de un compuesto orgnico que contiene C, H, O y N se quem,obtenindose 0,6151g de CO2, 0,1628g de H2O y 0,0378g de NO2. Cul es la frmula emprica delcompuesto?

R: C17H22 NO4


41/200


26. El bupropin es un medicamento antidepresivo y tambin se emplea para dejar de fumar. Lacomposicin del bupropin es: 65,13% de carbono, 7,57% de hidrgeno, 14,79% de cloro, 5,84%de nitrgeno y 6,67% de oxgeno. Su frmula mnima es igual a su frmula molecular. Determine lafrmula.

R: C13H18ClNO27. Durante el estrs, se libera en el organismo humano la hormona norepinefrina y provoca elaumento del ritmo metablico. Al igual que muchos compuestos bioqumicos, la norepinefrina secompone de carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno. La composicin porcentual de estahormona es de: 56,8% de C, 6,56% de H, 28,4% de O y 8,28% de N. Determine la frmula mnimade esta hormona.

R: C8H11O3N

28. El timolol, un medicamento bloqueador beta para evitar en lo posible la necesidad de cirugascardacas de derivacin, tiene la composicin en masa siguiente: 49,4% de C, 7,64% de H, 17,7% de

N, 15,2% de O y 10,1% de S. La masa de 0,0100 moles de timolol es de 3,16 g.a) Cul es la frmula emprica del timolol?

b) Cul es la frmula molecular del timolol?

R: a) C13H24N4O3S b) C13H24N4O3S

29. La vitamina E es un antioxidante que desempea un papel muy importante en la proteccin deestructuras celulares de los pulmones. La combustin de una muestra de 0,497 g de vitamina Eprodujo 1,47 g de dixido de carbono y 0,518 g de agua. Determine la frmula emprica de lavitamina E.

R: Frmula emprica = Frmula molecular = C4H10O.

30. El Ibuprofeno est compuesto de tomos de carbono, hidrgeno y oxgeno. Cuando unamuestra de 5,000 g de Ibuprofeno es quemada en presencia de oxgeno, se obtienen 13,86 g deCO2y 3,926 g de agua. Cul es la frmula emprica del Ibuprofeno?

R: C13H18O2

Ecuaciones y Reacciones Qumicas

31. a) Qu principio o ley se aplica en el proceso de balancear las ecuaciones qumicas?b) Qu smbolos se emplean para representar gases, lquidos, slidos y soluciones acuosas en las

ecuaciones qumicas? c) Qu diferencia hay entre P4y 4 P en una ecuacin qumica?

R: (a) La de conservacin de la masa, (b) (g), (l), (s) y (ac), (c) P4representa cuatro tomos defsforo unido entre s a travs de un enlace qumico, formado una sola molcula. 4 P representacuatro tomos de fsforo individuales.


42/200


32. Balancee las siguientes ecuaciones qumicas:

3

4 3(s) 2 (g) 2 (l)

2 3(s) 2 (l) (l)

3 2(s) 2 (l) 2 3

6 6(l) 2(g) 2(g) 2 (l)

3 2(g)

a) ___NH NO ___N O + ___H O

b) ___La O + ___H O +___La(OH)

c) ___Mg N + ___H O ___Mg(OH) + ___NH

d) ___C H + ___O ___CO + ___H O

e) ___CH NH + __

2(g) 2(g) 2 (g) 2(g)_O ___CO + ___H O + ___N

4 3(s) 2 (g) 2 (l)

2 3(s) 2 (l) 3

3 2(s) 2 (l) 2 3

6 6(l) 2(g) 2(g) 2 (l)

3 2(g)

R: (a) NH NO N O + 2H O

(b) La O + 3H O 2 La(OH)

(c) Mg N + 6 H O 3 Mg(OH) + 2NH

(d) 2 C H + 15O 12CO + 6H O

(e) 4CH NH +

2(g) 2(g) 2 (g) 2(g)9O 4CO + 10H O + 2N

33. Los carbohidratos se descomponen en el estmago en glucosa, C6H12O6. La glucosa es solubleen la sangre, sta la transporta a las clulas, donde reacciona con el O 2 que respiramosproduciendo CO2y H2O.

a) Escribe la ecuacin balanceada de la reaccin de la glucosa con el oxgeno.b) Qu masa de oxgeno, O2, se necesita para consumir 120 mg de glucosa?

R: b) 0,128 g

34. El alcohol del gasohol arde segn la siguiente ecuacin:

2 5 (l) 2 (g) 2 (g) 2 (l)C H OH + 3O 2CO + 3H O

a) Cuntos moles de CO2se producen cuando 3,00 moles de C2H5OH se queman de esta forma?,b) Cuntos gramos de CO2se producen al quemar de esta manera 3,00 g de C2H5OH?

R: a) 6,00 moles de CO2 b) 5,73 g de CO2

35. El hidruro de calcio reacciona con agua para formar hidrxido de calcio e hidrgeno gaseoso.a) Escriba la ecuacin qumica balanceada para la reaccin, b) cuntos gramos de hidruro de

calcio se requieren para formar 10,0 g de hidrgeno?

R: a) CaH2(s) + 2H2O (l) Ca(OH)2 (ac) + 2H2(g) b) 104 g de CaH2


43/200


36. El carburo de silicio, SiC, se comercializa como abrasivo. Se obtiene calentando SiO2y C a altastemperaturas:

2(s) (s) (s) (g)SiO + 3C SiC + 2CO

a) Cuntos gramos de SiC pueden formarse si se permite que reaccionen 3,0 g SiO 2 de y 4,5 g deC?, b) Cul es el reactivo limitante y cul es el reactivo en exceso?, (c) Cunto queda del reactivoen exceso despus que se consume todo el reactivo limitante?

R: a) 2,0 g de SiC; b) el SiO2es el reactivo limitante; c) quedan 2,70g.

37. Uno de los pasos del proceso comercial de para convertir amoniaco en cido ntrico implica la

conversin de amoniaco en xido de nitrgeno II:

3(g) 2(g) (g) 2 (g)4NH + 5O 4NO + 6H O

a) Cuntos gramos de NO se forman cuando 1,50 g de NH3reaccionan con 1,85 g de O2? Cul esel reactivo limitante y cual est en exceso?, b) Cunto del reactivo en exceso queda una vez quese ha consumido totalmente el RL?

R: a) 1,39 g de NO son producidos; b) O2es el RL y NH3es el RE; c) 0,71 g de NH3

38. Cuando se burbujea cido sulfhdrico gaseoso en una solucin de hidrxido de sodio, lareaccin forma sulfuro de sodio y agua. Cuntos gramos de sulfuro de sodio se forman si 1,50 gde cido sulfhdrico son burbujeados en una solucin que contiene 1,65 g de hidrxido de sodio?

R: 1,61g de Na2S.

39. El ion oxalato cido (HC2O4-) es txico debido a que precipita el calcio ionizado. Por otra parte,el cido oxlico (H2C2O4) es un fuerte corrosivo. Cuando se ingiere el cido oxlico, un posibleantdoto consiste en tomar permanganato de potasio (KMnO4) que produce la siguiente reaccinen presencia del cido clorhdrico (HCl) que hay presente en el medio estomacal:

H2C2O4+ KMnO4 HCl CO2+ MnCl2+ KCl + H2O

Si una persona ingiere 10 g de cido oxlico y se trata con 15,5 g de permanganato de potasio, sesalva o muere?

R: se salva.


44/200


40. La nicotina constituye por lo menos el 75% de los alcaloides presentes en el tabaco. La sntesisde este alcaloide incluye en sus ltimas etapas la siguiente reaccin:

C9N2H12+ ICH3 NaOH C10N2H14+ NaI + H2O

Cuntos gramos de nicotina se pueden obtener a partir de 50g de nicotina (C9N2H12) y 50g deyoduro de metilo (ICH3)? Cunto NaOH se necesita?

R: se pueden obtener 55,1 g de nicotina y se necesitan 13,6 g de NaOH.

41. El burbujeo que produce una tableta de Alka Seltzeral disolverse en agua se debe a lareaccin entre bicarbonato de sodio (NaHCO3) y cido ctrico (H3C6H5O7):

3 NaHCO3(ac) + H3C6H5O7(ac) 3 CO2(g) + 3 H2O(l) + Na3C6H5O7(ac)

En cierto experimento se permite que reaccionen 1,00 g de bicarbonato de sodio con 1,00 g de

cido ctrico.

a) Cul es el reactivo limitante?

b) Cuntos gramos de dixido de carbono se producen?

c) Cuntos gramos del reactivo en exceso quedan despus de consumirse totalmente el

reactivo limitante?

R: a) NaHCO3 b) 0,524 g c) 0,166 g

42. Para la siguiente reaccin no balanceada:

C2H2 + O2 CO2 + H2O

Si se hacen reaccionar 125g de C2H2 con 125g de O2

a) Balance de la reaccin.b) Quin limita la reaccin?.c) Cul es la masa de agua producida?.d) Cul es la masa en gramos que reacciona del reactivo en exceso?.e) Calcular la masa del reactante que queda en exceso.

R: a) 2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2Ob) O2.

c) 28,2 g.d) 40,7 g.e) 84,3 g.

43. Cuntos moles de Fe2O3(s) se pueden producir de la reaccin de 0,45 mol de Fe con 0,30 molde O2(g)? Escriba y equilibre la ecuacin.

R: 0,2 mol.


45/200


44. Soluciones de cido sulfrico y acetato de plomo (II) reaccionan para formar sulfato de plomoslido y una solucin de cido actico. Si se mezcla 10,0 g de cido sulfrico y 10,0 g de acetato deplomo, calcule el nmero de gramos de cido sulfrico, acetato de plomo (II), sulfato de plomo ycido actico presentes en la mezcla al trmino de la reaccin.

R: cido sulfrico = 7,0g, acetato de plomo II= 0, sulfato de plomo = 9,32g cido actico = 3,69g

45. Una tcnica de laboratorio comn para preparar pequeas cantidades de oxgeno consiste endescomponer clorato de potasio por calentamiento. Si se descomponen 2,00 g de clorato depotasio da 0,720 g de oxgeno, calcule el porcentaje de rendimiento de la reaccin. Sugiera unarazn por la que el rendimiento real es tan marcadamente menor que terico.

R: 92,0% de rendimiento. Dos razones podran ser el calentamiento desigual de KClO3y por lotanto una reaccin incompleta, o la perdida de O2antes de pesar.

46. Se hace reaccionar 37g de Fe3O4 con 18g de NaH, hidruro de sodio, para obtener hierro

metlico segn la ecuacin:

Fe3O4 + 4 NaH 3 Fe + 4 NaOH

a) Calcule el rendimiento terico de la reaccin en gramosb) Determine la masa del reactante que queda en excesoc) Si experimentalmente se obtienen 22,8 g de hierro, calcule el porcentaje de rendimiento de lareaccin

R: a) 26,8 g de Fe b) 2,6 g de NaH c) 85 %

47. a) Cuntos gramos de dixido de carbono (CO2) pueden formarse cuando se enciende una

mezcla de 1,93 g de etileno (C2H4) y 3,75 g de oxigeno (O2). Suponga una combustin completapara formar dixido de carbono y agua:, b) escriba la ecuacin balanceada.

R: (a) 3,44 g de CO2 (b) C2H4 (g) + 3O2 (g)2CO2 (g) + 2 H2O (g)

48. Las soluciones de carbonato de sodio y nitrato de plata reaccionan para formar carbonato deplata slido y una solucin de nitrato de sodio. Una solucin que contiene 5,0 g de carbonato desodio se mezcla con otra que contiene 5,0 g de nitrato de plata. Una vez que la reaccin llega a sutrmino, la solucin se evapora a sequedad dejando una mezcla de sales. Cuntos gramos decarbonato de sodio, nitrato de plata, carbonato de plata y nitrato de sodio estn presentes al finalde la reaccin?. Escriba y balance su ecuacin qumica para iniciar sus clculos.

R: (a) De AgNO3no queda nada (reactivo limitante), 3,44 g de Na2CO3, 4,06 g de Ag2CO3y 2,50 g deNaNO3


46/200


O2N

OH

NH

OH

CHCl2

O

49. Una estudiante hace reaccionar benceno, C6H6, con bromo, Br2, para preparar bromobenceno,C6H5Br:

6 6 2 6 5C H + Br C H Br + HBr

(a) calcular el rendimiento terico de la reaccin si 30,0 g de benceno reacciona con 65,0 g debromo, (b) si el rendimiento real es de 56,7 g, calcule el porcentaje de rendimiento.

R: (a) 60,3 g es el rendimiento terico. (b) 94,0 % es el porcentaje de rendimiento.

Ejercicios de Solemnes anteriores

50. a) Calcule la masa molar de Cu(NO3)2b) Calcule la masa en gramos de 0,120 moles de Cu(NO3)2

c) cuntos moles de Cu(NO3)2 hay en 3,15 g de este compuesto?d) cuntos tomos de N hay en 1,25 mg de Cu(NO3)2?

R: (a) 187,57 g (b) 22,5 g de Cu(NO3)2 (c)1,68 x 10-2moles (d) 8,03 x 1018tomos de N

51. La sustancia conocida como TCDD, o simplemente dioxina (C12H4Cl4O2) es un contaminantetxico en la sntesis del herbicida llamado 2,4,5-T o simplemente Agente Naranja. Cuntasmolculas estn presentes en una muestra de 1,00 mg de TCDD?

R: 1,87x1018molculas.

52. El cloranfenicol es un antibitico muy usado y tiene la siguiente frmula estructural y mnimarespectivamente:

C11 H12 Cl2 N2 O5

Si una persona ingiere 120,0 mg de este medicamento,a) Cuntos moles de cloranfenicol ingiri?.b) Cuntos tomos de cloro ingiri?c) Cuntos tomos de nitrgeno ingiri?d) Cuntas molculas de cloranfenicol ingiri?

R: a) 3,715x10-4moles b) 4,475x1020tomos de Cl

c) 4,475x1020tomos de N d) 2,237x1020molculas

53. La L-Dopa, un frmaco usado para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, tiene54,82% de C, 5,62 % de H, 7,10% de N y 32,46% de O. Cul es la frmula emprica delcompuesto?

R: C9H11NO4


47/200


54. El timolol, un medicamento bloqueador beta para evitar en lo posible la necesidad de cirugascardiacas de derivacin, tiene la composicin en masa siguiente: 49,4% de C, 7,64% de H, 17,7% deN, 15,2% de O y 10,1% de S. La masa de 0,0100 moles de timolol es de 3,16g.

a) Cul es la masa molar del timolol?

b) Cul es la frmula emprica del timolol?c) Cul es la frmula molecular del timolol?d) Cuntos tomos de hidrgeno hay en una muestra de 1,0 g de timolol?

R: (a) 316 g/mol (b) C13H24N4O3S (c) C13H24N4O3S (d) 4,6x1022tomos de H

55. La dimetilhidrazina, el combustible usado en el mdulo de descenso lunar Apolo estcompuesto por C 39,98 %, H 13,44 % y N 46,58 %.

a) Determine la Frmula Emprica de este compuestob) Si la masa molar es 60,10 g/mol determine la Frmula Molecular.

R: a) CH4N b) C2H8N2

56. Se dispone de 100 mg de cadaverina, un compuesto presente en la carne en descomposicin,y de formula C5H14N2. Al respecto de esta molcula:

a) Calcule la masa molar de esta sustancia.b) Cul es la composicin porcentual de carbono que hay en la cadaverina?c) Cuntos gramos Carbono hay en la muestra de Cadaverina?d) Cuntos tomos de Carbono hay en la muestra?

R: (a) 102,14 g/mol; (b) C = 58,7%; (c) 0,0587 g; (d) 2,95x1021

57. La disminucin del ozono en la estratsfera ha sido tema de gran preocupacin entre loscientficos durante los ltimos aos. El ozono puede reaccionar con el xido ntrico (NO),proveniente de las emisiones de los aviones de propulsin que viajan a gran altura, de acuerdo a lasiguiente ecuacin qumica:

O3(g) + NO (g) O2(g) + NO2(g)

Suponga que se hacen reaccionar 0,670 g de O3con 0,980 g de NO. Indique y calcule lo siguiente:

a) Cul de los dos compuestos es el Reactivo Limitante? Justifique con clculos su respuesta

b) Calcule el rendimiento terico en gramos de NO2c) Si el rendimiento de la reaccin es de un 85% cuntos gramos de NO2se obtienen?d) Calcule el nmero de moles de reactivo en exceso que se recuperan al finalizar la reaccin.

R: a) Reactivo limitante: O3b) 0,644 g NO2c) 0,547 g NO2d) 0,0187 moles de NO en exceso


48/200


58. Una mezcla que contiene KClO3, K2CO3, KHCO3 y KCl se calent y produjo CO2, O2 y H2Ogaseosos segn la siguientes ecuaciones:

3(s) (s) 2(g)

3(s) 2 (s) 2 (g) 2(g)

2 3(s) 2 (s) 2(g)

2KClO 2KCl + 3O

2KHCO K O + H O + 2CO

K CO K O + CO

KCl no reacciona en las condiciones de la reaccin. Si 100,0 g de la mezcla produce 1,8 g de H2O,13,2 g de CO2, y 4,0 g de O2, qu composicin tenia la mezcla original? Suponga que la mezcla sedescompone por completo.

R: 10,2 g de KClO3, 20,0 g de KHCO3, 13,8 g de K2CO3, 56,0 g de KCl

59. La grasa almacenada en la joroba de un camello, es una fuente tanto de energa como deagua. Calcule la masa de agua, en gramos, producida por el metabolismo de 1,0 Kg de grasa cuyafrmula molecular es C57H110O6, suponiendo que el metabolismo de esta grasa implica la reaccin

con oxgeno para formar solamente CO2y H2O

R: 1,1 x 103g

60. a) Se logr aislar un principio activo de las hojas del trbol de cuatro hojas. El anlisis de estecompuesto indica que slo contiene carbono, hidrgeno y oxgeno. Al quemar 0,514g delcompuesto en exceso de oxgeno, se producen 0,501 g de CO2 y 0,103 g de agua. Calcule:

a) Frmula emprica de este compuesto.b) Otro experimento revela que 1,5 g de este principio activo contiene 0,0166 mol.(i ) Calcule la masa molar del compuesto. (ii) Calcule la frmula molecular del compuesto

R: a) CHO2b) i) 90,4 g/molii) C2H2O4

61. La aspirina, C9H8O4 se produce a partir de cido saliclico, C7H6O3y anhdrido actico, C4H6O3:

7 6 3 4 6 3 9 8 4 2 3 2C H O C H O C H O HC H O

a) Cunto cido saliclico se requiere para producir 1,5x102gramos de aspirina, suponiendo quetodo el cido saliclico se convierte en aspirina?, b) Cunto cido saliclico se requiere si slo el 80% del cido se convierte en aspirina?, c) Calcule el rendimiento terico de aspirina si 185 kg de

cido saliclico se hace reaccionar con 125 kg de anhdrido actico, d) Si la situacin descrita en laparte c) produce 182 kg de aspirina, calcule el porcentaje de rendimiento.

R: a) 115 g b) 144 g c) 221 kg d) 82,4 %


49/200


62. Una estudiante hace reaccionar benceno, C6H6con bromo Br2, en un intento para prepararbromobenceno, C6H5Br:

6 6 2 6 5C H + Br C H Br + HBr

a) Calcule el rendimiento terico en esta reaccin si 30,0 g de benceno reaccionan con 65,0 g debromo. (b)Si el rendimiento real del bromobenceno fue de 56,7 g, calcule el porcentaje derendimiento.

R: (a) 60,4 g (b) 93,9%

63. Una reaccin secundaria en el proceso de fabricacin del rayn a partir de pulpa de maderaes la siguiente:

CS2 + NaOH Na2CS3 + Na2CO3 + H2O

a) Balancee la ecuacin.b) Cuntos gramos de Na2CS3se producen en la reaccin entre 92,5 mL de CS2 lquido de

densidad =1,26 g/mL y 2,78 mol de NaOH?.c) Cuntos gramos quedan sin reaccionar del reactivo en exceso?.

Datos de masas molares: C: 12,01 S:32,06 Na: 23,00 O; 16,00 H:1,00

R: a) 3CS2 + 6NaOH 2 Na2CS3 + Na2CO3 + 3H2Ob)141,7 g c) 10,64 g

64. La ecuacin muestra la reaccin entre el titanio y el cido ntrico.

Ti + HNO3 TiO2 + NO2 + H2O

a) Balancee la ecuacin.b) Para la reaccin de 25,0 g de Ti con 120,0 g de HNO3, determine el reactivo limitante.c) Calcule la mxima cantidad de TiO2que se puede obtener en esta reaccin.d) Calcule el % de rendimiento de la reaccin si experimentalmente se ha obtenido 28,0 g deTiO2.e) Calcule la masa de NO2que se obtiene experimentalmente.

R: a) Ti + 4 HNO3 TiO2 + 4 NO2 + 2 H2Ob) Reactivo limitante: HNO3c) 38,0 gd) 73,4%

e) 64,3 g


50/200


65. En un experimento se calienta una mezcla de 5,52 [g] de cobre en polvo con 10,1 [g] de azufreen polvo, obtenindose como nico producto el sulfuro cuproso (o sulfuro de cobre I) segn lasiguiente reaccin no balanceada:

Cu(s) + S(s) slfuro cuproso

a) Complete y balancee la ecuacin.b) Determine el reactivo limitante.c) Cuntos gramos de sulfuro cuproso se obtienen si la reaccin tiene un 75 % de rendimiento?

R: a) 2 Cu(s) + S(s) Cu2S b) Reactivo limitante: Cu (c) 5,19 g

66. 5,0g de nitrato frrico se hacen reaccionar con 3,0g de hidrxido de sodio para obtenerhidrxido frrico y nitrato de sodio. Al respecto:

a) Plantee la ecuacin debidamente balanceada.

b) Cul ser el reactivo limitante?c) Cul ser el rendimiento terico en hidrxido frrico?d) Cunto del reactivo en exceso queda una vez que se ha consumido todo el reactivo limitante?e) Si en la prctica se obtuvo 1,8g de hidrxido frrico Cul ser el rendimiento de la reaccin?f) Cuntos gramos de nitrato frrico se deben usar para preparar 50,0g dehidrxido frrico?

R: a) Fe(NO3)3 3 NaOH Fe(OH)3 + 3 NaNO3b) Reactivo Limitante: Fe(NO3)3 ; c) 2,2 g d) 0,48 g e) 81,8% f) 138,3 g

67. Las mascarillas de oxgeno, utilizadas en las emergencias, contienen superxido de potasio,KO2, el cual reacciona con el CO2y el agua del aire exhalado dando oxgeno, segn la ecuacin:

KO2(s) + H2O(g) + CO2(g) KHCO3(s) + O2(g)

Si un paciente con una de estas mascarillas, que contiene 1,0 g de KO 2exhala 0,7 g de CO2 con unexceso de agua por minuto, conteste:

a) Iguale la ecuacin qumica.b) Considerando un exceso de agua, determine el reactivo limitante.c) Cuntos gramos de oxgeno se formaran?d) Si la reaccin ocurre con un 82% de rendimiento, cuntos gramos de oxgeno se formaron?

R:a) 4 KO2(s) + 2 H2O(g) + 4 CO2(g) 4 KHCO3(s) + 3 O2(g)b) KO2c) 0,336 gd) 0,276 g

calor

calor


51/200


Unidad IVGASES Y SUS PROPIEDADES

CONTENIDOS:

-Caractersticas generales de los gases. Unidades.-Presin de gases y el manmetro.-Leyes de los gases. Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Avogadro.-Ecuacin de los gases ideales y su relacin con las leyes de los gases.-Peso Molecular y densidad de los gases.-Mezclas de gases y presiones parciales. Ley de Dalton.


Relacionar las propiedades que describen a sustancias en estado gaseoso (Volumen, presin,temperatura), con el nmero de moles y la masa. Realizar clculos estequiomtricos para

reacciones que involucren sustancias gaseosas.

LECTURA PREVIA: LECTURA PRE- CLASE 6. GASES Y SUS PROPIEDADES (Disponible enwww.unabvirtual.cl)

Gua de Ejercicios Gases y sus propiedades


1. Qu volumen de O2 (g) medido a 17,7C y 0,978 atm reacciona con 15,1g de C4H10(g) paraproducir CO2 (g) y H2O (l)?

Desarrollo

La reaccin es la siguiente:

C4H10(g) + O2(g) CO2(g) + H2O (l)

Balanceada queda:

2 C4H10(g) + 13 O2(g) 8 CO2 (g) + 10 H2O (l)

Los 15,1 g de C4H10 en moles son:

n = m / masa molar = 15,1 g / 58,14 g/mol = 0,26 mol

En la ecuacin vemos que 2 mol de C4H10reaccionan con 13 mol de O2; calculemos los molesde O2que reaccionan con 0,26 mol de C4H10:

2 mol C4H10 = 0,26 mol C4H10 x = 1,69 mol O2reaccionan13 mol O2 x mol O2
http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/http://www.unabvirtual.cl/


52/200


Ahora debemos calcular el Volumen que ocupan los 1,69 moles a 17,7C y 0,978 atm

Con la ecuacin de estado del gas ideal P x V = n x R x T

La temperatura en Kelvin es: (17,7 + 273,15) = 290,85 K

Despejando volumen V = n x R x T = 1,69 mol x 0,082 atm L/mol K x 290,85 KP 0,978 atm

Resultado: V = 41,2 L de O2son los que reaccionan.

2. La reaccin de cido clorhdrico con zinc metlico libera gas hidrgeno segn la reaccin:Zn(s) + 2 HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

El gas producido es recogido sobre agua. Si se recolectan 156 mL de H2a 19C y 769,0 mmHg de presin total Cul es la masa de hidrgeno obtenida?

Desarrollo

Al ser recogido sobre agua, el hidrgeno queda mezclado con vapor de agua; la presin totalest dada por la suma de las presiones parciales:

2 2total H vapor H OP p p (Ley de Dalton)

Despejando la presin parcial del H2:

2 2H total vapor H Op P p

La presin de vapor de agua a 19C es 16,5 mm Hg (dato que aparece en tablas) y la presintotal es de 769,0 mm Hg. Reemplazando estos valores resulta:

pH2= 769,0 mm Hg - 16,5 mm Hg = 752,5 mm Hg

Con la presin del H2 y utilizando la Ecuacin de los Gases Ideales podemos calcular losmoles de hidrgeno haciendo previamente las conversiones de unidades de P, T y V:

2

752,50,990

760H

mmHgp atm

mmHg ;

1560,156

1000

mLV L

T = (19 + 273) K = 292 K;

Despejando nmero de moles de la ecuacin de los gases, y reemplazando valores:

2

2

3

21 1

0,990 0,1566, 45 10

0,082 292

H

H

p V atm x Ln x mol H

RT atmLK mol x K


53/200


Para obtener la masa de gas H2producida por la reaccin multiplicamos los moles por la masamolar del gas:

masa H2 = n H2 x masa molar = 6,45 x 10-3 mol x 2,02 g/mol = 0,0130g

Resultado: masade hidrgeno = 0,0130g


Leyes de los gases

1. Enuncie las siguientes leyes de los gases en forma escrita y tambin con ecuaciones: leyes deBoyle, Charles y Avogadro. Indique, en cada caso, las condiciones en las que se aplica cada ley yexprese las unidades para cada trmino en la ecuacin.

2. Explique por qu se expande un globo de helio cuando se eleva en el aire. Suponga que la

temperatura permanece constante.

3. a) Cmo se explica la ley de combinacin de volmenes con la hiptesis de Avogadro? b)Considere un matraz de 1,0 L que contiene gas nen y un matraz de 1,5 L que contiene gas xenn.Ambos gases estn a la misma temperatura y presin. Segn la ley de Avogadro, qu puededecirse acerca de la relacin del nmero de tomos en los dos matraces?.

R: a) Si volmenes iguales de gases a la misma temperatura y presin contienennmeros iguales de molculas y las molculas reaccionan en proporciones de nmeros enteros ypequeos, se deduce que los volmenes de los gases reaccionantes estn en proporciones denmeros enteros y pequeos.b) Puesto que los dos gases estn a la misma presin y temperatura, la proporcin de los nmeros

de tomos es la misma que la relacin de volmenes.

4. Una cantidad fija de gas a temperatura constante exhibe una presin de 737 torr y ocupa unvolumen de 20,5 L. Utilice la Ley de Boyle para calcular a) el volumen que ocupara el gas si lapresin aumenta a 1,80 atm; b) la presin del gas si el volumen aumenta a 16L.

R: a) V = 11,0 L.b) P = 944 torr.

5. Una cantidad fija de gas a presin constante ocupa un volumen de 8,50 L a una temperatura de29C. Utilizando la ley de Charles determine a) el volumen que ocupara el gas si la temperatura se

eleva a 125C; b) la temperatura en grados Celcius, cuando el volumen del gas es de 5,0 L.

R: a) 11,2 Lb)95 C.

guía de ejercicios y manual de laboratorio quim 001 final (2)

Documents