guía ejercicios qui080 2014-1

Universidad Andrés Bello FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS

INTRODUCCIÓN A LA QUIMICA

QUI 080

Compilada por: Prof. Dina Lecaros

Revisada por: Dra. Nancy Pizarro U.

Departamento de Ciencias Químicas

Versión Primer Semestre 2014

Guía de Ejercicios, Curso de “Introducción a la Química”, Primer Semestre 2014

Facultad de Ciencias Exactas Departamento de Ciencias Químicas

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INDICE GUIA DE NIVELACIÓN 4 GUIA Nº 1 UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA 7

Objetivos específicos de la Unidad I 7

Ejercicios Desarrollados 8

Ejercicios Propuestos 11

Respuestas 15

GUIA Nº 2 UNIDAD II: ESTRUCTURA ATÓMICA 19

Objetivos específicos de la Unidad II 19



Respuestas 28

GUIA Nº 3 UNIDAD III: MOLÉCULAS, IONES Y NOMENCLATURA 31

Objetivos específicos de la Unidad III 31



Respuestas 42

GUIA Nº 4 UNIDAD IV: COMPOSICIÓN CUANTITATIVA

DE LOS COMPUESTOS 47

Objetivos específicos de la Unidad IV 47



Respuestas 58

GUIA Nº 5 Unidad V: ESTEQUIOMETRÍA 61

Objetivos específicos de la Unidad V 61



Respuestas 74



3

GUIA N°6 Unidad VI: GASES Y SUS PROPIEDADES 75

Objetivos específicos de la Unidad VI 75



Respuestas 88

GUIA N°7 Unidad VII: REACCIONES ACUOSAS Y ESTEQUIOMETRÍA 89

Objetivos específicos de la Unidad VII 89



Respuestas 100

GUIA Nº8 Unidad VIII: EQUILIBRIO QUÍMICO 101

Objetivos específicos de la Unidad VIII 101



Respuestas 113

TABLA PERIÓDICA 116



4

GUIA DE NIVELACIÓN

SÍMBOLOS QUÍMICOS. ACTIVIDAD:

Prof.: Escribir diversos símbolos químicos. Alumnos: nombrarlos.

Prof.: Escribir nombres de elementos. Alumnos: anotar los símbolos.

Nota: Se sugiere proyectar un sistema periódico en data. ARITMÉTICA SIMPLE

Notación científica (exponencial) y decimal:

1. Escriba cada uno de los siguientes números en notación exponencial: a) 7 635192; b) 0,000 000 96; c) 365,2; d) 0,0007; e) 23 652; f) 7,5; g) 47,9826; h) 3,874; i) 7 629; j) 26,23; k) 5 609; l) 0,0918 2. Escriba cada uno de los siguientes números en notación decimal: a) 6,83 x 10-4; b) 5,4 x 105; c) 5,28 x 10-5; d) 7,1 x 10-7; e) 3.982 x 101; f) 3,27 x 100; g) 7,456 x 108; h) 2,5 x 10-3; i) 3,42 x 108; j) 9,18 x 10-2; k) 0,526 x 103; l) 6,01 x 10-3 3) En química se trabaja frecuentemente con números muy grandes o muy pequeños. En un gramo de carbono hay: 50 150 000 000 000 000 000 000 átomos de carbono La masa de un único átomo de carbono es: 0,00000000000000000000001994 g Transforme ambas magnitudes en notación exponencial.

Multiplicación de números exponenciales: Para multiplicar números exponenciales, se multiplican los números del 1 al 10 y se suman los exponentes para encontrar la potencia de base 10 del producto. (2,3 x 105)(3,42 x 108)(6,1 x 10-4) = (2,3 x 3,42 x 6,1) x 10[5+8+(-4)]

= 48 x 10 9 = 4,8 x 1010 Ejercicio: ¿A qué número será igual 6,34 x 10-6 si se multiplica por 10-3? División de números exponenciales: Para dividir números exponenciales, se dividen los números del 1 al 10 y se sustrae la suma de las potencias de base10 del denominador, de la suma de las potencias de base 10 del numerador para encontrar la base potencia de 10 del cociente.

41068

410

68

1063,941,8

32,65,4

1063,91041,8

1032,6105,4

= 0,35 x 108 = 3,5 x 107



5

Ejercicio: ¿Qué valor tiene cada uno de los siguientes cocientes? a) 9,6 x 108 b) 9,42 x 107 = = 3 x 103 2,3 x 10-6 Notación exponencial en la calculadora: Ejercitar con los alumnos el uso de estos números en sus calculadoras. Logaritmos: Los logaritmos son exponentes. En química general se emplean dos tipos de logaritmos, los comunes, que se representan como log, y los naturales, que se representan como ln.

Los logaritmos que se usan para el pH son logaritmos comunes, o logaritmos de base 10; es decir, son la potencia a la cual hay que elevar 10 para obtener el número. Ej. 3 = log (1000) porque 103 = 1000 y -3 = log (0,001) ya que 10-3 = 0,001. El antilogaritmo (antilog) de un número x es el número que tiene como logaritmo a x; es decir, el antilog de 6 es 106 y el antilog de -6 es 10-6. Nótese que los números que son mayores de 1 tienen un log mayor de cero. Los números menores de 1 tienen un log menor de cero. 1. Encuentre el logaritmo de: a) 105; b) 10 -4; c) 2762; d) 0,002762 2. Encuentre el antilogaritmo de: a) -8; b) 15; c) 6,348; d) -6,348 3. Con su calculadora obtenga el valor de cada una de las siguientes expresiones:

a) log (3 x 10-12); b) log (8,42 x 1016); c) log 1; d) antilog (-22,498); e) antilog (5,7)

Nota: Hacer ejercitar a los alumnos el uso y conocimiento de sus calculadoras en los log y antilog. Resolución de ecuaciones: Si la ecuación contiene una sola incógnita, se puede resolver mediante un reordenamiento de modo que la incógnita quede a un lado y los datos conocidos al otro. Existen varias alternativas, algunas son:

a) Al reordenar la ecuación, se efectúan las mismas operaciones en los dos lados de la ecuación.

2,43 = X (se multiplican ambos lados de la ecuación por 6,97 y se 6,97 simplifica) 6,97 x 2,43 = 6,97 X 6,97 6,97 x 2,43 = 16,9 b) El método tradicional de cambiar de lugar respecto al signo = e invertir la

operación matemática.



6

c) Cualquier otro que se emplee correctamente.

1. Despeje x de las siguientes ecuaciones: a) 3,54 = 7,08 ; b) 4, 65 = x + 8,19;

x c) 2,84 = x ; d) 5,82 = x – 6,43

7,82 Porcentajes: Los porcentajes son muy usados en química general. La palabra porcentaje significa

partes porcentuales; una definición general del porcentaje es: parte porcentaje, % = x 100 todo Si se conocen todas las cantidades de la definición de porcentaje excepto una, se procede a despejar la variable desconocida. Ejercicios:

1. Si una muestra de mineral que posee 2,76% de cobre contiene 3,59 g de cobre, ¿qué masa tiene la muestra?

2. Si 37,97 g de una muestra de óxido de hierro (III) de 52,40 g corresponde al hierro,

¿qué porcentaje de hierro contiene esta muestra?

3. Si una muestra de mineral de hierro de 67,6 g tiene 9,31% de hierro, ¿cuántos gramos de hierro contiene la muestra?

4. Si una muestra de cierto mineral de hierro que contiene 24,6 % de hierro, contiene

7,18 g de hierro, ¿qué masa tiene la muestra?



7

GUIA Nº 1

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

Objetivos específicos de la Unidad I

1. Clasificación y propiedades de la materia.

2. Unidades de medición. Sistema internacional de medición.

3. Notación científica.

4. Cifras significativas.

5. Mediciones. Masa, Volumen, Densidad, Temperatura.

6. Método de factor unitario y transformación de unidades.

LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN

VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 2. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.

2. Capítulo 1. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.

Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.



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EJERCICIOS DESARROLLADOS

1. El oro puede martillarse hasta formar láminas extremadamente delgadas llamadas

pan de oro. Si un trozo de 1,00 g de oro (densidad = 19,2 g/cm3) se martilla hasta formar una lámina que mide 8,0 x 5,0 pies, calcule el espesor medio de la lámina en metros (1 pie = 0,3048 metros).

Desarrollo:

Utilizando la densidad del oro y su masa se determinará el volumen de éste.

Como:

Oro V

Oro m d

Por lo tanto el volumen es:

Oro d

Oro m V

3g/cm 19,2

g 1,00 V

V = 0,0521 cm3 (Como hay operación de división, se consideró las cifras significativas de la masa y la densidad, cada una tiene 3, por lo que el volumen se expresa con 3 cifras significativas)

Antes de realizar el cálculo del espesor se transformará las longitudes dadas en pies a metros, así como el volumen a m3.

Primero se convertirá 8,0 y 5,0 pies a metros, sabiendo que 1 pie = 0,3048 m y

utilizando el factor de conversión o factor unitario:

mpie

mxpies 438,2

1

3048,00,8 = 2,4 m

Debido a que hay operaciones de multiplicación y división, se consideró la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 2, por lo que la longitud es 2,4 m.

mpie

mxpies 524,1

1

3048,00,5 = 1,5 m



9

Por último, el volumen se convertirá a m3, sabiendo 1cm3 = 1,0 x 10-6 m3:

3

363

1

100,10521,0

cm

mxxcm = 5,21 x 10-8 m3

Si se considera que la lámina de oro es un cubo rectangular cuya altura es el espesor de la lámina:

El volumen es por lo tanto:

Volumen = Ancho x Largo x Espesor (ó altura)

La altura o en este caso espesor estará dado por:

Ancho x oargL

VolumenEspesor

13-8

m 1,5 m 2,4

10 x 5,21

x

mEspesor

Considerando que hay operaciones de multiplicación y división, se considerará la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 2.

Espesor = 1,4 x 10-8 m 2. Calcule la masa de un cilindro de acero inoxidable (densidad = 7,75 g/cm3) cuya

altura mide 18,35 cm mientras que su radio 1,88 cm. Exprese el resultado en kilogramos.

Desarrollo:

d = 7,75 g/cm3 h = 18,35 cm r = 1,88 cm

El primer paso es calcular el volumen del cilindro, el cual es:

V= r2 x h V = 3,1416 x (1,88 cm)2 x 18,35 cm

V = 204 cm3



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Luego se obtiene la masa usando el volumen del cilindro obtenido y la densidad:

V

m d

Despejando la masa se tiene:

m = d x V

3

3cm 204 x

cm

g 75,7m

m = 1581 g (expresado correctamente según cifras significativas

sería: 1,58 x 103 g)

Por último la conversión de la masa de g a kg:

kgg

kgxgx 58,1

1000

11058,1 3

Considerando que hay operaciones de multiplicación y división, se considerará la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 3.

m = 1,58 kg



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EJERCICIOS PROPUESTOS

1. Clasifique cada una de los siguientes como un elemento, un compuesto, una mezcla homogénea o una heterogénea: a) cloruro de sodio (sal de mesa) b) helio gaseoso c) aire d) concreto e) agua de mar

2. Clasifique cada uno de los siguientes como proceso físico o químico:

a) corrosión del aluminio metálico b) fundir hielo c) pulverizar una aspirina d) digerir una golosina e) explosión de nitroglicerina

3. Indique el número de cifras significativas en cada uno de los siguientes casos:

a) 8,1441 mg b) 0,00050 m2 c) 6.480.100 s d) -15,20°C e) 10,0800x10-2 g

Indique justificación:

Indique cálculo de justificación:




12

4. Exprese cada uno de los números siguientes en notación científica:

a) 529 b) 240.000.000 c) 0,0003442 d) 78.444

5. Indique si las siguientes son mediciones de longitud, área, volumen, masa,

densidad, tiempo o temperatura: a) 10 s b) 3,2 kg/L c) 0,88 pm d) 540 km2 e) 173 K f) 2 m3 g) 35ºC

6. Exprese cada uno de los siguientes números en forma decimal:

a) 2,98x10-5

b) 4,358x109 c) 7,87x10-3 d) 3,7899x102






13

7. Venus, el segundo planeta más cercano al Sol, tiene una temperatura en su superficie de 7,3x102 K. Convierta esta temperatura a °C y °F.

8. Realice las siguientes conversiones:

a) 8,43 cm a mm b) 294,5 nm a cm c) 12,8 L a galones d) 4,48 lb a g

9. Redondee los siguientes números a cuatro cifras significativas y exprese el resultado

en notación exponencial:

a) 300,235800 b) 456.500 c) 0,006543210 d) 0,000957830 e) 50,778 x 103 f) -0,035000






14

10. Efectúe las siguientes operaciones y escriba las respuestas con el número apropiado de cifras significativas a) 149,2 + 0,034 + 2000,34 b) 1,0322x103 + 4,34x103 c) 0,0432 x 2,909 x 4,43x108

11. ¿Qué distancia es mayor? 100Km o 50 millas 12. Un cilindro de gas con volumen de 10,5 L contiene 36,8 (g) de gas. Calcule la

densidad del gas g/cm3. 13. 46. Si una abeja vuela a una velocidad media de 3.4 m/s, calcule su velocidad media

en mi/h. (1 mi = 1,609 km)







15

14. Una refinería de cobre produce un lingote de cobre que pesa 150 lb. Si el cobre se estira para formar alambre de 8,25 mm de diámetro, ¿cuántos pies de cobre podrán obtenerse del lingote? La densidad del cobre es de 8.94 g/cm3. (1 lb = 453,59 g; 1 mi = 5280 pies = 1,6093 km)

15. Para que un material flote en la superficie del agua es preciso que sea menos denso

que esta (1,0 g/cm3). Una bola esférica tiene radio de 0,5 cm y peso 2,0 g. Indique si

flotará o se sumergirá al colocarlo sobre agua. (Volumen de la esfera 4/3 π r3)

16. Para la determinación de la densidad de una barra metálica rectangular, un

estudiante hizo las siguientes mediciones: longitud 8,53 cm; ancho 2,4 cm; altura 1,0cm; masa 52,7064 g. Calcule la densidad del metal con el número correcto de cifras significativas.

17. El Osmio(Os) es el elemento más denso que se conoce (densidad= 22,57 g/cm3).

Calcule la masa en libras y en kilogramos de una esfera de Os de 15 cm de

diámetro. Volumen de la esfera 4/3 π r3.







16

18. El aceite se esparce en una capa delgada sobre el agua que se llama “capa de

aceite”. ¿Qué área en m2 pueden cubrir 200 cm3 de aceite si forma una capa de 0,5 nm de espesor?

19. Una hoja de papel Aluminio (Al) tiene un área total de 1,000 pies2 y una masa de

3,636 g. ¿Cuál es el grosor del papel en milímetros? (densidad del Al = 2,699 g/cm3.) 20. A una probeta graduada con masa de 49,28 g se agrega una muestra de 35,0 mL de

alcohol etílico (densidad 0,789 g/mL). ¿Cuál sería la masa de la probeta más el alcohol?






17

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) compuesto

b) elemento

c) mezcla homogénea

d) mezcla heterogénea

e) mezcla homogénea

2. Respuesta: a) químico

b) físico

c) físico

d) químico

e) químico

3. Respuesta: a) 5

b) 2

c) ambíguos; 5, 6 o 7

d) 4

e) 6

4. Respuesta: a) 5,29x102

b) 2,4x108

c) 3,442x10-4

d) 7,8444x104

5. Respuesta: a) tiempo

b) densidad

c) longitud

d) área

e) temperatura

f) volumen

g) temperatura.

6. Respuesta: a) 0,0000298

b) 4348000000

c) 0,00787

d) 378,99

7. Respuesta: 4,6x102 °C; 8,6x102 °F



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8. Respuesta: a) 84,3 mm

b) 2,945x10-5 cm

c) 3,33 galones

d) 2,032x103 g

9. Respuesta: a) 3,002 x 102

b) 4,565 x 105

c) 6,543 x 10-3

d) 9,578 x 10-4

e) 5,078 x 104

f) -3,500 x 10-2

10. Respuesta: a) 2149,6

b) 5,37x103

c) 5,57x107

11. Respuesta: 100 Km

12. Respuesta: 3,50x10-3 g/cm3

13. Respuesta: 7,6 mi/h

14. Respuesta: 467 pies

15. Respuesta: d= 3,8 g/cm3 se sumergirá

16. Respuesta: 2,6 g/cm3

17. Respuesta: 9,0x101 lb; 40Kg.

18. Respuesta: 4 x 105 m2

19. Respuesta: 1,450x10-2 mm.

20. Respuesta: 76,9 g



19

GUIA Nº 2

UNIDAD II

ESTRUCTURA ATÓMICA

Objetivos específicos de la Unidad II

1. Teorías Atómicas.

2. Número atómico, número de masa.

3. Isótopos, abundancia, masa atómica promedio.

4. Tabla periódica. Grupos, periodos, familias.

5. Propiedades Periódicas.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:






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1. Calcular la masa atómica promedio del Silicio considerando que se encuentra en la naturaleza formado por tres isótopos que tienen las siguientes masas y % de abundancia.

Masa atómica (uma) % de abundancia 27,997 92,23 28,977 4,67 29.974 3,10

Desarrollo: Cada isótopo contribuye a la masa atómica del Silicio de acuerdo con su

abundancia. Por lo tanto, el primer paso es convertir los porcentajes en fracciones, así:

9223,0100

23,92

0467,0100

67,4

0310,0100

10,3

Luego se calcula la masa atómica promedio como sigue: Masa atómica promedio del Silicio =

(0,9223)(27,997 uma) + (0,0467)(28,977 uma) + (0,0310)(29,974 uma) = 28,104 uma

2. Indique el número de protones, neutrones y electrones para cada una de las

siguientes especies:

a) O178

b) 2178 O

c) Ca4020

d) 24020 Ca

Desarrollo:

Recuerde que el exponente de la izquierda se refiere al número de masa, el subíndice al número atómico. En cambio, en los casos que lo hay, el exponente del lado derecho es la carga neta del elemento.



21

a) O178 : El número atómico es 8, por lo tanto hay 8 protones, el número de masa

17, por lo que el número de neutrones es 17 - 8 = 9. El número de electrones es igual al número de protones, es decir, 8, ya que es un átomo con carga neta cero.

b) 2178 O : El número atómico es 8, por lo tanto hay 8 protones, el número de masa

17, por lo que el número de neutrones es 17 - 8 = 9. Como la carga neta es -2, existe un exceso de 2 electrones por lo que los electrones totales serán 10.

c) Ca4020 : El número atómico es 20 por lo tanto hay 20 protones, el número de masa

es 40, por lo que el número de neutrones es 40 - 20 = 20. El número de electrones es igual al número de protones, es decir, 20, ya que es un átomo con carga neta cero.

d) 24020 Ca : El número atómico es 20 por lo tanto hay 20 protones, el número de

masa 40, por lo que el número de neutrones es 40 - 20 = 20. Como la carga neta es +2, existe un déficit de 2 electrones por lo que los electrones totales serán 18.



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1. Indique el símbolo químico de cada uno de los siguientes elementos:

a) Bario b) Bromo c) Cobre d) Aluminio e) Fósforo f) Magnesio g) Manganeso

2. Escriba el nombre y el número (si lo hay) del grupo (o familia) a la cual pertenecen cada uno de los elementos siguientes:

a) Kriptón b) Potasio c) Na d) Ne e) Flúor f) Calcio g) Oxígeno

3. Para cada uno de los siguientes números atómicos escriba el nombre y símbolo

químico del elemento correspondiente a) 7 b) 10 c) 11 d) 28 e) 22 f) 29 g) 13 4. Para cada uno de los elementos siguientes, escriba su símbolo químico e indique si es un metal, un metaloide o un no metal: a) plata b) helio c) fósforo d) cadmio e) calcio f) bromo g) arsénico



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5. Complete la tabla siguiente con los datos correctos de cada isótopo (todos son

átomos neutros):

Elemento Símbolo Número atómico

Número de masa

Nº de protones

Nº de neutrones

Nº de electrones

47 109

Oro 197 79

11 12

34 29

58 28

6. Indique el grupo y periodo de los elementos cuyo número atómico es:

Numero Atómico Grupo Periodo

10

20

30

40

50

7. ¿Cuántos protones y neutrones hay en el núcleo de cada uno de los átomos

siguientes?

a) 48Ti b) 75As c) 64Zn d) 39K

8. Escriba el símbolo en notación isotópica de los siguientes núcleos:

a) Z = 47, A = 109 b) Z = 8, A = 18 c) Z = 26, A = 57





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9. Indique el número de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones

comunes: a) K+

b) Mg2+ c) Fe3+ d) Br- e) C4-

10. El cobre, un metal conocido desde épocas remotas, se utiliza en cables eléctricos y

en monedas, entre otras cosas. Las masas atómicas de sus isotopos estables: 63Cu (69,1%) y 65Cu (30,9%) son 62,930 uma y 64,928 uma, respectivamente. Calcule la masa atómica promedio del cobre. Los porcentajes entre paréntesis indican sus abundancias relativas.

11. La plata tiene una masa atómica media de 107,87 uma. ¿Si 48,18% de Ag existe

como Ag-109 (108,9047), ¿Cuál es la identidad y la masa atómica del otro isótopo?





25

12. ¿Qué elemento tiene el mayor número de neutrones por átomo: 210Bi, 210Po, 210At o 211At?

13. El magnesio tiene tres isótopos con números de masa 24, 25 y 26. a) Escriba el símbolo químico completo para cada uno. b) ¿Cuántos neutrones hay en el núcleo de cada isótopo? 14. El plomo presenta cuatro isótopos: Pb-204, Pb-207, Pb-208 y Pb-209. La

abundancia de los tres primeros es 2; 28,2 y 57,8%. Calcula la masa atómica del plomo.

15. ¿Cuál es la composición nuclear de los cinco isótopos del zinc de procedencia

natural con números de masa de 64, 66, 67, 68 y 70?







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16. El elemento oxígeno existe como tres isótopos en la naturaleza, con 8,9 y 10 neutrones en el núcleo, respectivamente.

a) Escriba los símbolos químicos completos de esos tres isótopos. b) Describa las similitudes y diferencias de los tres tipos de átomos de oxígeno.

17. ¿Cuál par de los siguientes elementos esperaría usted que exhibieran la mayor

similitud en sus propiedades químicas y físicas: B, Ca, F, He, Mg, P?

18. El bronce es una aleación metálica que se usa con frecuencia en aplicaciones decorativas y en esculturas. Un bronce típico consiste en cobre, estaño,y zinc, con cantidades menores de fósforo y plomo. Localice todos estos elementos en la tabla periódica, escriba sus símbolos, e identifique el grupo de la tabla periódica al que pertenecen.






27

19. ¿Cuál de los siguientes grupos se componen completamente de metales? S,P y Al; Fe, Co y Ni; Be, B y C.

20. Identifique en la Tabla Periódica cuatro elementos de cada tipo: a) alcalinos b) alcalinotérreos c) metales de transición d) halógenos e) anfígenos o calcógenos f) gases nobles g) no metales h) metales i) metaloides




28

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) Ba

b) Br

c) Cu

d) Al

e) P

f) Mg

g) Mn

2. Respuesta: a) gas noble (18)

b) alcalino (1)

c) alcalino (1)

d) gas noble (18)

e) halógeno (17)

f) alcalino terreo (2)

g) anfígeno o calcógeno (16)

3. Respuesta: a) N = nitrógeno

b) Ne = neón

c) Na = sodio

d) Ni = niquel

e) Ti = titanio

f) Cu = cobre

g) Al = alumínio

4. Respuesta: a) Ag – metal

b) He – no metal

c) P – no metal

d) Cd – metal

e) Ca – metal

f) Br – no metal

g) As – metaloide



29

5. Respuesta:

Elemento Símbolo Número atómico

Número de masa

Nº de protones

Nº de neutrones

Nº de electrones

Plata Ag 47 109 47 62 47

Oro Au 79 197 79 118 79

Sodio Na 11 23 11 12 11

Cobre Cu 29 63 29 34 29

Níquel Ni 28 58 28 30 28

6. Respuesta:

Numero Atómico Grupo Periodo

10 18 ( VIIIA) 2º

20 2 ( IIA) 4º

30 12 (IIB) 4º

40 4 (IVB) 5º

50 14 (IVA) 5º

7. Respuesta: a) Ti: 22 protones – 26 neutrones

b) As: 33 protones - 42 neutrones;

c) Zn: 30 protones – 34 neutrones

d) K: 19 protones – 20 neutrones

8. Respuesta: a) 10947Ag

b) 188O

c) 5726Fe

9. Respuesta: a) K+: 19 protones – 18 electrones

b) Mg2+: 12 protones – 10 electrones

c) Fe3+: 26 protones – 23 electrones

d) Br-: 35 protones – 36 electrones

e) C4: 6 protones – 10 electrones

10. Respuesta: 63,548 uma

11. Respuesta: 107Ag (106,9080 uma)



30

12. Respuesta: 210Bi (127)

13. Respuesta: a) 24Mg; 25Mg; 26Mg 12 12 12

b) 12, 13, 14, respectivamente.

14. Respuesta: 207,8 uma

15. Respuesta: Los cinco isótopos tienen núcleos que contienen 30 protones.

Los números de neutrones son: 34, 36, 37, 38 y 40

respectivamente.

16. Respuesta: a) 16O;

17O; 18O

8 8 8

b) Similitudes: átomos del mismo elemento, oxígeno, mismo

número atómico, propiedades químicas muy parecidas.

Diferente número de neutrones, número de masa y masa

atómica

17. Respuesta: Calcio y magnesio, ya que pertenecen al mismo grupo (alcalinos

térreos).

18. Respuesta: Cu: Z = 29 grupo 11 (IB)

Sn: Z = 50 grupo 14 (IVA)

Zn: Z = 30 grupo12 (IIB)

P: Z= 15 grupo 15 (VA)

Pb: Z= 82 grupo 14 (IVA)

19. Respuesta: Fe, Co, Ni

20. Respuesta: a) Li, Na, K, Rb

b) Ca, Ba, Be, Mg

c) Mn, Fe, Co, Ni

d) F, Cl, Br, I

e) O, S, Se, Te

f) He, Ne, Ar, Kr

g) N, C, O, S

h) Cu, Al, Ag, Au

i) B, Si, Ge, Sb



31

GUIA Nº 3

UNIDAD III

MOLÉCULAS, IONES Y NOMENCLATURA

Objetivos específicos de la Unidad III

1. Elementos, moléculas e iones.

2. Fórmulas químicas y nomenclatura inorgánica básica.

3. Minerales.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 2. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulo 2. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.




32


1. Nombre los sistemas de Nomenclatura, descríbalos brevemente y de ejemplos. Nomenclatura SISTEMÁTICA (IUPAC)

Consiste en la utilización de prefijos numerales griegos para indicar el Nº de oxidación de los átomos de cada elemento presente en la fórmula: Los prefijos que se utilizan son: mono (1) di (2) tri (3) tetra (4) penta (5) hexa (6) hepta (7), El prefijo mono puede omitirse. Ej:

Cl2O5 pentaóxido de dicloro

H2S sulfuro de dihidrógeno

SiH4 tetrahidruro de silicio

Nomenclatura de STOCK Consiste en indicar el Nº de oxidación con números romanos y entre paréntesis, al final del nombre del elemento. Si éste tiene número de oxidación único, no se indica.

Ej:

CuO óxido de cobre (II)

Fe2O3 óxido de hierro (III)

Al2O3 óxido de aluminio

Nomenclatura TRADICIONAL Consiste en añadir un sufijo o en otros casos un prefijo al nombre del elemento según con el Nº oxidación con el que actúe:



33

Posibilidad de Nº oxidación Terminación

uno -ico

dos

Nº ox. menor -oso

Nº ox. mayor -ico

tres

Nº ox. menor hipo -oso

Nº ox. intermedia -oso

Nº ox. mayor -ico

cuatro

Nº ox. menor hipo -oso

Nº ox. intermedio -oso

Nº ox. intermedio -ico

Nº ox. mayor per -ico

Ej:

FeCl2 cloruro ferroso

FeCl3 cloruro férrico

NaCl cloruro sódico (o de sodio)

2. A) Conteste y explique algunas reglas generales de formulación.

Desarrollo:

En cualquier fórmula química se escribe en primer lugar los elementos menos

electronegativo, y en segundo lugar, los más electronegativos.

Ej: NaCl

y

No ClNa

Siendo el orden de electronegatividad aplicada a la formulación:

Metales < B < Si < C < Sb < As < P < N < H < Te < Se < S < I < Br < Cl < O < F



34

Se intercambian los Nº de oxidación pero prescindiendo del signo:

Ej:

Siempre que sea posible se simplifica:

B) Conteste y explique algunas reglas generales para compuestos binarios y ternarios más comunes y de algunos ejemplos:

COMPUESTOS BINARIOS

Están formados por dos elementos. Combinaciones binarias del oxígeno

Deben nombrarse como óxidos tanto las combinaciones de oxígeno con metales como con no metales. Ejemplos:

Compuesto Sistemática Stock Tradicional

FeO monóxido de hierro

óxido de hierro (II) óxido ferroso

Fe2O3 trióxido de dihierro

óxido de hierro (III) óxido férrico

SO2 dióxido de azufre óxido de azufre (IV) Anhídrido sulfuroso

SO3 trióxido de azufre óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico

Combinaciones binarias del hidrógeno

Los compuestos derivados de la combinación del hidrógeno con los restantes elementos son muy dispares, dada la peculiaridad del hidrógeno (puede ceder fácilmente su único electrón, pero también captar un electrón.

Mencionaremos en este punto los hidrácidos y sus sales derivadas. Hidrácidos son la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los grupos VIA y VIIA.

++22

--22

CCuu22SS22 CCuuSS

AAll OO 22 33

++33

--22



35

Ej:

Comp. Sistemática Stock Tradicional

HF fluoruro de hidrógeno fluoruro de hidrógeno

ácido fluorhídrico

HCl cloruro de hidrógeno cloruro de hidrógeno

ácido clorhídrico

H2S sulfuro de dihidrógeno

sulfuro de hidrógeno

ácido sulfhídrico

H2Se seleniuro de dihidrógeno

seleniuro de hidrógeno

ácido selenhídrico

Sales neutras: son combinaciones de un metal y un no metal. Ej:


LiF fluoruro de litio fluoruro de litio fluoruro lítico

Na2S sulfuro de disodio sulfuro de sodio sulfuro sódico

CuS2 disulfuro de cobre sulfuro de cobre (I) sulfuro cuproso

CuS sulfuro de cobre sulfuro de cobre (II) sulfuro cúprico

COMPUESTOS TERNARIOS

Están formados por tres elementos.

Hidróxido: son compuestos formados por un metal y el grupo hidróxido (OH-).

Ej:


NaOH hidróxido de sodio hidróxido de sodio hidróxido sódico

Ca(OH)2 dihidróxido de calcio hidróxido de calcio hidróxido cálcico

Fe(OH)3 trihidróxido de hierro hidróxido de hierro (III)

hidróxido férrico



36

Al(OH)3 trihidróxido de aluminio

hidróxido de aluminio

hidróxido alumínico

Oxiácidos: son compuestos formados por hidrógeno, un no metal y oxígeno. Su fórmula general es:

HaXbOc

donde X es un no metal o un metal con alto estado de oxidación. Se obtienen añadiendo agua al anhídrido correspondiente:

anhídrido + agua oxiácido Ej:

Cl2O + H

2O HClO

Cl

2O

3 + H

2O HClO

2

Cl2O

5 + H

2O HClO

3

Cl2O

7 + H

2O HClO

4

Compuesto Sistemática Tradicional

HClO oxiclorato (I) de hidrógeno

ácido hipocloroso

HClO2 dioxiclorato (III) de hidrógeno

ácido cloroso

HClO3 trioxiclorato (V) de hidrógeno

ácido clórico

HClO4 tetraoxiclorato (VII) de hidrógeno

ácido perclórico

Oxisales neutras: son compuestos derivados de un oxiácido, en el que se

sustituyen el (los) hidrógeno(s) por un metal(es). Ej:


NaNO3 trioxinitrato (V) de sodio

nitrato de sodio nitrato sódico

CdSO3 trioxisulfato (IV) de cadmio

sulfato de cadmio sulfato de cadmio

Cu3(PO4)2 tetraoxifosfato (V) de cobre (II)

fosfato de cobre (II) fosfato cúprico

Sn(NO2)4 dioxinitrato (III) de estaño (IV)

nitrito de estaño (IV) nitrito estánnico



37


1. Indique las fórmulas y nombres de los compuestos que contienen los siguientes

pares de iones. a) K+ y I- b) Ca2+ y Cl- c) Al3+ y O2- d) Na+ y S2-

e) Mg2+ y O2-

2. Escriba el nombre de cada una de las siguientes sustancias ionicas usando

nomenclatura stock.

a) FeBr2

b) CoS c) Co2S3

d) HgCl e) HgCl2

3. Escriba el nombre de los siguientes compuestos binarios, que contienen dos no

metales, usando nomenclatura sistemática. a) BF3

b) NO c) N2O5

4. Nombre los óxidos siguientes. Suponiendo que los compuestos sean iónicos, ¿Qué

carga está asociada al elemento metálico en cada caso? a) NiO b) MnO2

c) Cr2O3 d) MoO3

5. Indique los nombres de los siguientes aniones:

a) NO2-

b) NO3-

c) SO32-

d) SO42-

e) OH-

f) PO43-

g) H2PO4-

h) CO32-

i) MnO4-

j) C2H3O2-

k) Cr2O72-



38

l) CrO42-

m) O22-

n) H-

6. ¿Cuál es el nombre correcto para Cr(NO3)2

a) nitrato de cromo (II) b) dinitrato de cromo (II) c) dinitrato de cromo d) dinitrocromato e) nitruro de cromo

7. Escriba la fórmula química de:

a) Ion cloruro b) Ion perclorato c) Ion clorato d) Ion clorito e) Ion hipoclorito

8. Escriba la fórmula de cada uno de los siguientes compuestos: a) Carbonato de calcio b) Bromuro de hierro (III) c) tricloruro de fósforo d) sulfato de cobre (II) e) hidróxido de potasio f) óxido de plomo (IV) g) bicarbonato de sodio 9. Escriba la fórmula química para los siguientes ácidos:: a) ácido fluorhídrico b) ácido clorhídrico c) ácido clórico d) ácido hipicloroso e) ácido bromhídrico f) ácido yodhídrico g) ácido hipoyodoso h) ácido cianhídrico 10. Indique la fórmula para los siguientes compuestos:

a) Hidróxido de berilio b) Carbonato de sodio c) Ácido nítrico d) Nitrato de cobalto (III) e) Nitrito de cobre (II) f) Pentóxido de dinitrógeno g) Cloruro de plata



39

11. La mayoría de los elementos metálicos forman óxidos, y con frecuencia el óxido es el compuesto más común del elemento que se encuentra en la corteza terrestre. Escriba las fórmulas de los óxidos de los siguientes elementos metálicos:

a) potasio b) magnesio c) hierro (II) d) hierro (III) e) zinc (II) f) plomo (II) g) aluminio

12. Dé los nombres químicos de cada uno de los minerales siguientes:

a) Al2O3 (bauxita) b) Cu2S (calcocita) c) Fe2O3 (hematita) d) HgS (cinabrio) f) MoS2 (molibdenita) g) PbS (galena) h) ZnS (esfalerita)

13. Determine el estado de oxidación (EO) de cada elemento presente en los siguientes

compuestos o iones:

Especies Estados de Oxidación

(NH4)+

HCIO3

K2Cr2O7

Fe2(SO3)3

Fe(OH)3

(NH4)2CO3

14. Escribir el nombre los siguientes compuestos:

Mg(OH)2 SO3

KClO3 CaCr2O7

BeSe (NH4)2CrO4

NaHCO3 Pb(OH)2

AuNO2 SnI4

SrO2 H2S

NiSeO2 Fe(MnO4)3

PCl5 CoO



40

LiHCO3 Al4(P2O7)3

CaMg(SO4)2 AsH3

15. Escribir la fórmula de los siguientes compuestos:

acido telurhídrico anhídrido fosfórico

dióxido de carbono monóxido de mercurio

cloruro cúprico acido hipoyodoso

óxido ferroso férrico sulfato doble de calcio y sodio

ácido sulfuroso hiposulfito de rubidio

dióxido de manganeso hidróxido de radio

ortofosfato de cesio peróxido de sodio

clorito de francio dicromato amónico

bisulfito potásico manganato potásico

tricloruro de fósforo sulfuro de nitrógeno (III)

16. Diga el nombre de los siguientes cationes en nomenclatura Stock y Tradicional:

Ejemplo Nomenclatura stock Nomenclatura tradicional

Fe2+

Fe3+

Cu+

Cu2+

17. Nombre los siguientes compuestos según la nomenclatura indicada:


CuS2

CuS

Al(OH)3

NaNO3

Na2HPO4



41

18. Determine el estado de oxidación de los elementos subrayados en los siguientes compuestos:

a) H2O2 b) SO4

2-

c) MnO4-

d) H2SO4

e) CO2

f) K2CrO4

19. Defina brevemente los siguientes términos: a) mineral b) menas c) metalurgia d) aleación e) ganga 20. Indique las etapas de extracción de metales de sus fuentes naturales y preparación para sus usos prácticos. 1.- 2.- 3.- 4.- 5.-



42

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) KI, yoduro potasico

b) CaCl2, cloruro cálcico

c) Al2O3, óxido alumínico

d) Na2S, sulfuro sódico

e) MgO, óxido de magnésio

2. Respuesta: a) Bromuro de hierro (II)

b) Sulfuro de cobalto (II)

c) Sulfuro de cobalto (III)

d) Cloruro de mercurio (I)

e) Cloruro de mercúrio (II)

3. Respuesta: a) trifluoruro de boro

b) monóxido de nitrógeno

c) pentóxido de dinitrógeno

4. Respuesta: a) óxido de niquel (II) carga +2

b) óxido de manganeso (IV) carga +4

c) óxido de cromo (III) carga +3

d) óxido de molibdeno (VI) carga +6

5. Respuesta: a) nitrito

b) nitrato

c) sulfito

d) sulfato

e) hidróxido

f) fosfato

g) dihidrógeno fosfato

h) carbonato

i) permanganato

j) acetato

k) dicromato



43

l) cromato

m) peróxido

n) hidruro

6. Respuesta: a) nitrato de cromo (II)

7. Respuesta: a) Cl-

b) ClO4-

c) ClO3-

d) ClO2-

e) ClO-

8. Respuestas: a) CaCO3

b) FeBr3

c) PCl3

d) Cu(SO4)

e) KOH

f) PbO2

g) NaHCO3

9. Respuesta: a) HF

b) HCl

c) HClO3

d) HClO

e) HBr

f) HI

g) HIO

h) HCN

10. Respuesta: a) Be(OH)2

b) Na2CO3

c) HNO3

d) Co(NO3)3

e) Cu (NO2)2

f) N2O5

g) AgCl

11. Respuesta: a) K2O

b) MgO



44

c) FeO

d) Fe2O3

e) ZnO

f) PbO

g) Al2O3

12. Respuesta: a) óxido de aluminio

b) sulfuro de cobre (I)

c) óxido férrico

d) sulfuro de mercúrio (II)

e) sulfuro de molibdeno (IV)

f) sulfuro de plomo (II)

h) sulfuro de zinc

13. Respuesta:

Especie Estados de Oxidación

(NH4)+ -3 +1

HCIO3 +1 +5 -2

K2Cr2O7 +1 +6 -2

Fe2 (SO3)3 +3 +4 -2

Fe(OH)3 +3 -2 +1

(NH4)2CO3 -3 +1 +4 -2

14. Respuesta:

Mg(OH)2 hidróxido de magnesio

SO3 anhidrido sulfúrico

KClO3 clorato potásico CaCr2O7 dicromato cálcico

BeSe seleniuro de berilio (NH4)2CrO4 cromato amónico

NaHCO3 hidrógeno carbonato de sodio

Pb(OH)2 hidróxido plumboso

AuNO2 nitrito auroso SnI4 ioduro estánnico

SrO2 peróxido de estroncio

H2S ácido sulfhídrico

NiSeO2 hiposelenito niqueloso

Fe(MnO4)3 permanganato férrico

PCl5 pentacloruro de fósforo

CoO óxido cobaltoso

LiHCO3 bicarbonato de litio Al4(P2O7)3 pirofosfato de aluminio



45

CaMg(SO4)2 sulfato doble de calcio y magnesio

AsH3 arsina

15. Respuesta:

acido telurhídrico H2Te anhídrido fosfórico P2O5

dióxido de carbono CO2 monóxido de mercurio HgO

cloruro cúprico CuCl2 acido hipoyodoso HIO

óxido ferroso férrico Fe3O4 sulfato doble de calcio y sodio

Na2Ca(SO4)2

ácido sulfuroso H2SO3 hiposulfito de rubidio Rb2SO2

dióxido de manganeso MnO2 hidróxido de radio Ra(OH)2

ortofosfato de cesio Cs3PO4 peróxido de sodio Na2O2

clorito de francio FrClO2 dicromato amónico (NH4)2Cr2O7

bisulfito potásico KHSO3 manganato potásico K2MnO4

tricloruro de fósforo PCl3 sulfuro de nitrógeno (III) N2S3

16. Respuesta:

Ejemplo Nomenclatura stock Nomenclatura tradicional

Fe2+ catión hierro (II) catión ferroso

Fe3+ catión hierro (III) catión férrico

Cu+ catión cobre (I) catión cuproso

Cu2+ catión cobre (II) catión cúprico

17. Nombre los siguientes compuestos según la nomenclatura indicada:


CuS2 disulfuro de cobre Sulfuro de cobre(I) Sulfuro cuproso

CuS Sulfuro de cobre Sulfuro de cobre (II)

Sulfuro cúprico

Al(OH)3 Trihidróxido de aluminio Hidróxido de

alumino (III) Hidróxido alumínico

NaNO3 Trioxinitrato de sodio Nitrato de sodio Nitrato sódico

Na2HPO4 Hidrógenotetraoxifosfato de sodio

Hidrogeno fosfato de sodio

Fosfato ácido de sodio

18. Respuesta: a) -1



46

b) +6

c) +7

d) +6

e) +4

f) +6

19. Respuesta:

a) minerales: elementos metálicos que se encuentran en la naturaleza en compuestos

inorgánicos sólidos.

b) menas: depósitos que contienen metales en cantidades susceptibles de explotación económica.

c) metalurgía: ciencia y tecnología de la extracción de metales de sus fuentes naturales y

de su preparación para usos prácticos.

d) aleación: Una aleación es una mezcla homogénea, de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

e) ganga: material indeseable que acompaña a los minerales.

20. Respuesta:

1. Explotación del yacimiento

2. Concentración de la mena

3. reducción de la mena para obtener el metal libre.

4. refinación o purificación del metal

5. Mezclado del metal con otros elementos a fin de modificar sus propiedades.



47

GUIA Nº 4

UNIDAD IV

COMPOSICIÓN CUANTITATIVA DE LOS COMPUESTOS

Objetivos específicos de la Unidad IV

1. Concepto de mol.

2. Masa molar de los compuestos.

3. Composición porcentual de los compuestos. Aplicación a composición de Minerales.

4. Fórmula empírica y fórmula molecular.

5. Ecuaciones químicas.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:






48


1. De un recipiente que contiene 32,0 g de metano (CH4), se extraen 9,0 x 1023

moléculas. Calcule:

a) Los moles de metano que quedan. b) Las moléculas de metano que quedan. c) Masa de metano que queda. Masas atómicas: H = 1,01 g/mol; C = 12,0 g/mol

a)

M CH4 = (1,01 g/mol) x 4 + 12,0 g/mol = 16,0 g/mol

Moles contenido en el recipiente:

g 6,01

mol 1 x g 2,03 n

n en el recipiente = 2,00 mol

Como sabemos 1 mol corresponde a 6,02 x 1023 moléculas, por lo tanto, los moles que se extraen son:

moléculas 10 x 02,6

mol 1 x moléculas 10 x ,09 n

23

23

n extraídos = 1,49 mol

n quedan = 2,00 mol - 1,49 mol n quedan = 0,51 mol

b)

Como queda 0,51 mol las moléculas de metano serán:

mol 1

moléculas 10 x 02,6 x mol 51,0 ºN

23

quedan que metano de moléculas de

Nº de moléculas de metano que quedan = 3,1 x 1023 moléculas

c)

La masa de 1 mol de metano es 16,0 g por lo tanto la masa que queda es:



49

m que queda = mol 1

g 6,01 x mol 51,0

m que queda = 8,2 g

2. El mentol, la sustancia que podemos oler en las pastillas mentoladas para la tos, se

compone de C, H y O. Una muestra que contiene 0,07710 g de carbono, 0,01299 g de H y 0,0103 g de O. Determine la fórmula empírica del mentol. Si el compuesto tiene una masa molar de 156 g/mol, ¿qué fórmula molecular tiene?

A. Masas molares:

M H = 1,01 g/mol

M C = 12,01 g/mol

M O = 16,00 g/mol

B. Moles de carbono:

molgCn

/ 01,12

g 0,07710

n de Carbono = 6,420 x 10-3 moles de C

C. Moles de hidrógeno:

mol / g 1,01

g 0,01299H n

n de Hidrógeno = 0,0129 moles de H

D. Moles de Oxígeno:

molg

gOn

/ 6,001

,01030

n de Oxígeno = 6,44 x 10-4 moles de O

E. Determinación de Fórmula empírica:

n de Carbono = 6,420 x 10-3 moles de C

n de Hidrógeno = 0,0129 moles de H

n de Oxígeno = 6,44 x 10-4 moles de O

Una vez determinado el número de moles, se divide por el menor de ellos para transformarlos en números enteros.



50

20 20,03 O de moles 1044,6

H de moles 0,0129

Oxígeno den

Hidrógeno den 4x

10 97,9 O de moles1044,6

C de moles10 x 6,420

Oxígeno den

Carbono den 4

-3

x

1 O de moles 1044,6

O de moles 1044,6

Oxígeno den

Oxígeno den 4

4

x

x

Fórmula empírica = C10

H20

O

F. Determinación de Fórmula molecular:

Ahora se determina el número de unidades (C10

H20

O) presentes en la fórmula

molecular.

Masa fórmula empírica = (12,01 g/mol x 10) + (1,01 g/mol x 20) + (16,00 g/ mol x 1)

Masa de la fórmula empírica = 156 g/mol

Masa molar = 156 g/mol

1mol / g 156

mol / g 156

empírica fórmula la de Masa

molar Masa

Fórmula molecular = C10

H20

O



51


1. Determine la masa molar de las siguientes sustancias: (Consulte la tabla periódica

para obtener las masas atómicas).

a) metano, CH4

b) nitrato de sodio, NaNO3

c) monóxido de carbono, CO d) dióxido de carbono, CO2

e) fluoruro de amonio, NH4F f) clorato de potasio, KClO3

2. Calcule la masa en gramos de cada una de las siguientes muestras:

a) un átomo de hidrógeno (H) b) 1,5 x 1016 átomos de azufre (S) c) un átomo de níquel (Ni)

3. El metano (CH4) es el principal componente del gas natural. ¿Cuántos moles de CH4

hay en 6,07 g de CH4?





52

4. La calcopirita (CuFeS2) es un mineral importante del cobre. Calcule la masa en Kg

de Cu en 3,71x103 Kg de calcopirita.

5. ¿Qué masa de nitrógeno contiene el mismo número de átomos que 48 g de oxígeno?

6. Si se tienen 9,80x104 g de molibdenita (MoS2), calcule

a) ¿Cuántos moles de MoS2? b) ¿Cuántos moles de S? c) ¿Cuántos gramos de S? d) ¿Cuántos moléculas de molibdenita? e) ¿Cuántos átomos contienen?






53

7. Calcule la masa en gramos de cada una de las siguientes muestras:

a) 2,6 x10-2 moles de sulfato de cobre (II), CuSO4

b) 88,02 moles de dióxido de carbono, CO2

c) 1,29 milimoles de nitrato de plata (I), AgNO3

8. ¿Cuántas moléculas hay en las muestras siguientes?

a) 1,75 moles de Cl2 b) 0,27 moles de C2H6O c) 12,0 g de CO2 d) 100 g CH4

9. Determinar la composición porcentual de la siguiente gema:

Esmeralda: Be3Al2Si6O18






54

10. El diamante es una forma natural de carbono puro. Determine:

a) ¿Cuántos moles de carbono hay en un diamante de 1,25 quilates (1 quilate=0,200g)? b) ¿Cuántos átomos hay en este diamante?

11. Calcule la composición porcentual en masa de estos compuestos:

a) Al2O3 (Bauxita) b) FeCr2O4 (Cromita)

12. De los cloruros siguientes, ¿cuál tiene el mayor porcentaje en masa de cloro y cuál

el menor, en su fórmula?

a) PtCl b) FeCl2 c) FeCl3 d) AlCl3






55

13. Encuentre la composición porcentual de cada uno de los siguientes minerales:

a) magnetita, Fe3O4 b) calcopirita, CuFeS2 c) galena, PbS

14. Cierto compuesto que se emplea como aditivo para la gasolina ayuda a evitar el

golpeteo del motor y tiene la siguiente composición porcentual: 71,66% Cl; 24,27% C y 4,07% H. Se sabe que la masa molar es 98,96. Determine la fórmula empírica y molecular de este compuesto.

15. La pirita, también llamada el “oro falso” por su parecido a este metal, es un mineral que solo contiene hierro y azufre. Si 100 g de pirita contiene 53,4 g de azufre y 46,4 g de hierro. Determine su fórmula empírica.






56

16. Al calentar una muestra de 0,3546 g de vanadio metálico al aire, reacciona con

oxígeno y se obtiene una masa final de 0,6330 g. Calcule la formula empírica de este oxido de vanadio.

17. Se ha encontrado que un compuesto de cobre sorprendentemente bello cuyo

nombre común es “vitriolo azul” tiene la siguiente composición elemental: 25,45% de Cu; 12,84% de S; 4,036% de H; 57,67% de O. Sabiendo que la masa molar de este compuesto es 249,72 g/mol. Determine su fórmula empírica y molecular.

18. Calcular la formula empírica de un compuesto orgánico formado por C, H y O . La

combustión completa de 1,367 g de ese compuesto bajo corriente de oxígeno, dio como resultado 3,002 g de CO2 y 1,640 g de H2O.






57

19. Exprese con palabras cada una de las siguientes reacciones, también balancéelas e indique a qué tipo de reacción pertenecen:

a) PbCO3(S) → PbO(S) + CO2(g) b) Fe(S) + CuSO4(ac) → Cu(S) + FeSO4(ac)

c) Al(S) + O2(g) → Al2 O3(S)

d) AgNO3(ac) + KBr(ac) → AgBr(S) + KNO3(ac) 20. Balancee las siguientes reacciones de tostación (tratamiento térmico que favorece

las reacciones químicas entre la mena y la atmósfera del horno):

a) ZnS(S) + O2(g) → ZnO(S) + SO2(g) b) MoS2(S) + O2(g)→ MoO3(S) + SO2(g)

c) PbO(S) + CO(g) → Pb(l) + CO2(g)





58

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) 16,04 g/mol

b) 85,00 g/mol

c) 28,01 g/mol

d) 44,01 g/mol

e) 37,04 g/mol

f) 122,55 g/mol

2. Respuesta: a) 1,674 x 10-24 g

b) 7,988 x 10-7 g

c) 9,746 x 10-23 g

3. Respuesta: a) 0,378 mol

4. Respuesta: a) 1,28 x 103 Kg Cu

5. Respuesta: 42 g

6. Respuesta: a) 612,2 mol MoS2

b) 1224,4 mol S

c) 39.266 g S

d) 3,687 x 1026 moléculas

7. Respuesta: a) 4,2 g

b) 3,874 x 103 g

c) 0,219 g

8. Respuesta: a) 1,05 x 1024 moléculas

b) 1,6x1023 moléculas

c) 1,64 x 1023 moléculas

d) 3,75 x 1024 moléculas

9. Respuesta: a) 5,03% Be; 10,04% Al; 31,35% Be; 53,58% O

10. Respuesta: a) 0,0208 mol de C

b) 1,25X1022 átomos de C

11. Respuesta: a) 52,90% Al ; 47,10% O

b) 24,95% Fe; 46,46% Cr; 28,59% O

12. Respuesta: a) 15,38% menor (PtCl)

b) 55,94%



59

c) 65,57%

d) 79,76 % mayor (AlCl3)

13. Respuesta: a) 72,36 de Fe; 27,64% de O

b) 34,95 S; 34,62% Cu; 30,43% Fe

c) 86,60% Pb; 13,40% S

14. Respuesta: fórmula empírica ClCH2

fórmula molecular Cl2C2H4

15. Respuesta: FeS2

16. Respuesta: V2O5

17. Respuesta: CuSO4 x 5H2O

18. Respuesta: C3H8O

19. Respuesta:

a) Una molécula de carbonato de plomo se descompone produciendo una

molécula de óxido de plomo y una molécula de dióxido de carbono.

PbCO3(S) → PbO(S) + CO2(g): es de descomposición.

b) Un átomos de hierro reacciona con una molécula de sulfato de cobre (II)

produciendo un átomo de cobre y una molécula de sulfato de hierro.

Fe(S) + CuSO4(ac) → Cu(s) + FeSO4(ac); es de desplazamiento simple

c) Cuatro átomos de aluminio reaccionan con tres átomos de oxígeno produciendo

dos molécula de óxido de aluminio.

4 Al(S) + 3O2(g) → 2Al2O3(S): es de combinación o síntesis.

d) Una molécula de nitrato de plata reaccionan con una molécula de bromuro de

potasio produciendo bromuro de plata y nitrato de potasio

AgNO3(ac) + KBr(ac) → AgBr(S) + KNO3(ac): es de doble desplazamiento



60

20 Respuesta:.

a) 2 ZnS(S) + 3 O2(g) → 2ZnO(S) + 2SO2(g) b) 2 MoS2(S) + 7 O2(g)→ 2 MoO3(S) + 4SO2(g)

c) PbO(S) + CO(g) → Pb(l) + CO2(g)



61

GUIA Nº 5

UNIDAD V

ESTEQUIOMETRÍA

Objetivos específicos de la Unidad V

1. Cálculos mol-mol.

2. Cálculos mol-masa.

3. Cálculos masa-masa.

4. Rendimiento de una reacción.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:






62


1. El sodio es un metal reactivo que reacciona en forma instantánea con agua para dar

gas hidrógeno y una disolución de hidróxido de sodio, NaOH. ¿Cuántos gramos de sodio metálico se necesitan para obtener 7,81 g de hidrógeno según la reacción siguiente?

Na(s) + H2O(l) → NaOH(ac) + H2(g)

Lo primero que debemos hacer siempre cuando hay una ecuación química es balancear la ecuación.

La ecuación balanceada correctamente es:

2 Na(s) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(ac) + H2(g)

Las masas molares de los reactantes y productos involucrados siempre son datos, en caso contrario, deben ser determinadas previamente antes de cualquier cálculo estequiométrico. Masa molar del hidrógeno, H2 = 2,02 g/mol Masa molar sodio, Na = 23,00 g/mol Primero se calcula la cantidad de moles, en este caso, del hidrógeno obtenido como producto en la reacción.

g 02,2

mol 1 x g 81,7 H n 2

n H2 = 3,87 mol Basándose en los coeficientes estequiométricos de la reacción, podemos decir que:

2

2H mol 1

Na mol 2 x H mol 87,3 Na n

n Na = 7,74 mol La masa de Na es:

mol 1

g 3,002 x Na mol 74,7 Na m

m Na = 178 g



63

2. En la reacción de obtención de fosfina, a partir de fosfuro de calcio, en presencia de agua, según la siguiente ecuación no balanceada:

Si se hacen reaccionar 461 g de fosfuro de calcio, Ca3P2 con suficiente agua, calcule: a) La masa de fosfina, PH3, obtenida. b) Si el rendimiento de la reacción es de 72%, calcule la masa de fosfina, PH3,

realmente obtenida. a) Cálculo de la masa de fosfina, PH3, obtenida: .

Lo primero que debemos hacer siempre cuando hay una ecuación química es balancear la ecuación. La ecuación balanceada correctamente es:

Una vez balanceada correctamente nuestra ecuación, calculamos la masas molares de reactantes y productos involucrados en la reacción. Las masas molares de los reactantes y productos involucrados siempre son datos, en caso contrario, deben ser determinadas previamente antes de cualquier cálculo estequiométrico.

Masa molar fosfuro de calcio, Ca3P2 = 182 g/mol Masa molar fosfina, PH3 = 34 g/mol Ahora vamos a calcular la cantidad de moles, en este caso, del fosfuro de calcio usado como reactante en la reacción:

g 182

mol 1 x g 461 PCa n 23

n Ca3P2 = 2,53 mol

Basándose en los coeficientes estequiométricos de la reacción, podemos decir que:

23

3233

PCa mol 1

PH mol 2 x PCa mol 53,2 PH n

n PH3 = 5,06 mol



64

La masa de fosfina obtenida es:

mol 1

g 34 x PCa mol 06,5 PH m 233

m PH3 = 172 g La cantidad de fosfina obtenida es 172 g, si la reacción tuviese un 100% de rendimiento. Por esta razón, se llama rendimiento teórico. .

b) Cálculo de la masa de fosfina, PH3, realmente obtenida, si el rendimiento de la reacción es de 72 %. Rendimiento en porcentaje, se puede expresar de la manera siguiente:

Para nuestro caso,

Recordemos que la cantidad de fosfina obtenida es 172 g. Entonces:

001

72 x g 172 PH m 3

m PH3 = 124 g La masa de fosfina, PH3, obtenida para un rendimiento del 72 % es de 124 g.



65


1. La reacción entre aluminio y óxido de hierro (III) puede producir temperaturas

cercanas a los 300°C, lo que se utiliza para soldar metales: Al + Fe2O3 Al2O3 + Fe En un proceso se hicieron reaccionar 124 g de Al con Fe2O3:

a) Calcular la masa (en gramos) de Al2O3 que se formará. b) ¿Cuántos moles de Fe2O3 se necesitarán?

2. El hierro puede reaccionar con vapor de agua a altas temperaturas para producir un

óxido de hierro llamado magnetita, Fe3O4. Si se hacen reaccionar 16,8 g de hierro con suficiente agua según la siguiente ecuación no balanceada. ¿Cuál será la masa de magnetita obtenida?

Fe(S) + H2O(g) Fe3O4(S) + H2(g)





66

3. De acuerdo a la reacción anterior ¿cuántos gramos de magnetita se habrían producido a partir de 10,0 g de agua?

2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)

4. Se hacen reaccionar 37,00 g de magnetita, Fe3O4, en condiciones adecuadas de temperatura, para obtener hierro metálico según la siguiente ecuación NO balanceada:

Fe3O4(S) + NaH Fe + NaOH Según estos datos, calcule el rendimiento de la reacción si se obtienen

experimentalmente 22,79 g de Fe.

2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)

5. La reacción entre el óxido nítrico (NO) y oxígeno para formar dióxido de nitrógeno

(NO2) es un paso determinante para la formación del smog fotoquímico.

2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

a) ¿Cuántos moles de NO2 se formarán por la reacción completa de 0,254 mol de O2?

b) ¿Cuántos gramos de NO2 se formarán por la reacción completa de 1,44 g de NO?

2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3






67

6. En la industria, el vanadio metálico, que se utiliza en aleaciones con acero, se puede

obtener por la reacción del óxido de vanadio (V) con calcio, a temperatura elevada:

5 Ca + V2O5 5 CaO + 2 V

Durante un proceso determinado 1,54 x 103 g de V2O5 reaccionan con suficiente cantidad de Ca hasta que se consume completamente. a) Calcule el rendimiento teórico de V. b) Calcule el porcentaje del rendimiento si se obtienen 803 g de V.

7. Al colocar cobre elemental en una solución de nitrato de plata (I) se produce la siguiente reacción:

Cu(S) + 2 AgNO3(ac) Cu(NO3)2 + 2Ag(S)

¿Qué masa de cobre se necesitan para eliminar toda la plata de una solución de nitrato de plata que contiene 1,95 mg de nitrato de plata?





68

8. Muchos metales se encuentran naturalmente como compuestos sulfurados. La contaminación atmosférica suele acompañar a los procesos de estos minerales porque se libera dióxido de azufre tóxico al convertir el mineral de sulfuro a óxido por tostación. Considerando la reacción de tostación del zinc. ¿Cuántos kilogramos de dióxido de azufre se producen al tostar 100 Kg de ZnS en exceso de oxígeno para este proceso?

2ZnS(S) + 3O2(g) 2ZnO(S) + 2SO2(g)

9. Se hizo reaccionar hierro con una solución que contiene 400 g de sulfato de cobre

(II). Luego de una hora, la reacción se detuvo y se habían formado 151 g de cobre. Calcule el rendimiento porcentual del cobre que se obtuvo.

Fe(s) + CuSO4(ac) Cu(s) + FeSO4(ac)

10. ¿Cuántos gramos de fosfato de zinc, Zn3(PO4)2, se formarán cuando reaccionan 100

g de Zn con 120 g de ácido fosfórico?

3 Zn + 2 H3PO4 Zn3(PO4)2 + 3 H2






69

11. ¿Cuántos gramos de vapor de agua y de hierro deben reaccionar para producir 375 g de óxido de hierro magnético, Fe3O4?

3 Fe(s) + 4 H2O(g) Fe3O4(s) + 4 H2(g)

12. El acetileno (C2H2) se fabrica mediante la reacción de agua con carburo de calcio,

CaC2:

CaC2(s) + 2 H2O(l) C2H2(g) + Ca(OH)2(ac)

Cuando reaccionan 44,5 g de carburo de calcio grado industrial (impuro) se producen 0,540 mol de C2H2. Considerando que todo el CaC2 se convirtió en C2H2, ¿cuál es el porcentaje de CaC2 en el material grado industrial?





70

13. El alcohol metílico (CH3OH), que se usa en mecheros de alcohol, se combina con oxígeno gaseoso para formar dióxido de carbono y agua. ¿Cuántos gramos de oxígeno se requieren para quemar 60,0 mL de alcohol metílico (d = 0,72 g/mL)?

14. El CaO sólido absorbe agua de la atmósfera para formar Ca(OH)2 según la reacción:

CaO(s) + H2O(g) Ca(OH)2(s)

Un recipiente que contiene CaO pesa 26,095 g. Cuando se deja abierto a la atmósfera, absorbe agua y alcanza una masa final de 26,500 g. ¿Cuál es la masa del recipiente?

15. El hidrocarburo gaseoso acetileno C2H2 se emplea en los sopletes para soldadura

porque se liberan grandes cantidades de calor cuando el acetileno se quema con oxígeno.

2C2H2(g) + 5 O2(g) 4 CO2(g) + 2 H2O(g)

¿Cuántos gramos de oxígeno gaseoso se requieren para la combustión total de 150 g de acetileno?






71

16. La calcinación es el calentamiento de una mena para provocar su descomposición y la eliminación del producto volátil, que podría ser CO2 o H2O. Los carbonatos se suelen calcinar para expulsar CO2 y formar el óxido del metal. Por ejemplo:

PbCO3(S) PbO(S) + CO2(g)

Si se calcinan 500 Kg de carbonato de plomo, ¿Cuál será la masa de PbO que se obtiene?

17. Un importante proceso de la tostación es la oxidación de menas de sulfuro, en la que el metal se transforma en el óxido. Si se tienen 150 moles de sulfuro de zinc sulfuro de zinc con 4,5 Kg de oxígeno molecular.

ZnS(S) + O2(g) ZnO(S) + SO2(g)

Determine:

a) El reactivo que limita la reacción

b) El reactivo en exceso y la cantidad que queda sin reaccionar

c) La masa de óxido de zinc se pueden obtener





72

18. El hierro puede reaccionar con vapor de agua a altas temperaturas para producir un óxido de hierro llamado magnetita, Fe3O4. Si se hacen reaccionar 16,8 g de hierro con 10,0 g de agua, según la siguiente ecuación no balanceada:

Fe (s) + H2O (g) → Fe3O4 (s) + H2 (g) a) ¿Cuál es el reactivo que limita la reacción?

b) ¿Cuál es el reactivo que se encuentra en exceso?

c) ¿Cuál es la masa de magnetita producida?

19. Las bolsas de aire para automóvil se inflan cuando se descompone rápidamente la

azida de sodio, NaN3, en los elementos que la componen según la reacción:

2 NaN3 2 Na + 3 N2

¿Cuántos gramos de azida de sodio se necesitan para formar 5,00 g de nitrógeno gaseoso?





73

20. El silicio es un elemento que se encuentra en muchas rocas (“silicatos”) y tiene mucha demanda en forma elemental pura para la industria de semiconductores. Puede fabricarse silicio de pureza relativa a partir de arena común por reducción con carbón a altas temperaturas.

SiO2(S) + C(S) Si(S) + CO(g)

¿ Qué masa de silicio elemental puro se obtendrá al calentar 100 Kg de arena (SiO2) en un horno adecuado?. ¿Cuál es el rendimiento porcentual si sólo se obtienen 17,2 Kg

de silicio en el proceso?




74

RESPUESTAS

1. Respuesta: 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe

a) 234 g

b) 2,30 moles

2. Respuesta: 3 Fe(S) + 4 H2O(g) Fe3O4(S) + 4H2(g)

m Fe3O4 = 23,2 g

3. Respuesta: m Fe3O4 = 32,1 g

4. Respuesta: Fe3O4(S) + 4 NaH 3 Fe + 4NaOH

85,13 % de Fe

5. Respuesta: a) 0,508 mol de NO2

b) 2,21 g de NO2

6. Respuesta: a) 863 g V

b) 93,0%

7. Respuesta: m Cu = 0,365 mg.

8. Respuesta: m SO2= 65, 7 Kg.

9. Respuesta: 95 % de Cu

10. Respuesta: 197 g de Zn3(PO4)2

11. Respuesta: 117 g de H2O y 271 g de Fe.

12. Respuesta: 77,8 % de CaC2

13. Respuesta: 65 g de O2

14. Respuesta: 24,835 g

15. Respuesta: 4,6x102 g O2

16. Respuesta: m PbO = 417,7 Kg.

17. Respuesta: 2ZnS(S) + 3O2(g) 2 ZnO(S) + 2 SO2(g)

a) El reactivo limitante es el O2. b) El reactivo en exceso es el ZnS y la masa en exceso es 5,48 Kg. c) Se producen 7,6 Kg de ZnO 18. Respuesta: a) El reactivo limitante es el hierro. b) El reactivo en exceso es el agua. c) Se producen 23,22 (g) de magnetita, Fe3O4

19. Respuesta: m NaN3 = 7,74 g.

20. Respuesta: SiO2(S) + 2C(S) Si(S) + 2CO(g)

mSi = 46,7 Kg; 36,8% de rendimiento.



75

GUIA Nº 6

UNIDAD VI

GASES Y SUS PROPIEDADES

Objetivos específicos de la Unidad VI

1. Características generales de los gases

2. Presión de gases y el manómetro

3. Leyes de los gases. Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Avogadro

4. Ecuación de los gases ideales y su relación con las leyes de los gases

5. Peso Molecular y densidad de los gases

6. Mezclas de gases y presiones parciales. Ley de Dalton

7. Gases y estequiometría.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:






76


1. La densidad del gas butano (C4H10) es 1,71 g. Calcular su masa molar cuando su temperatura es 75 ºC y la presión en el recinto en que se encuentra es 640 mm Hg.

Desarrollo:

Como sabemos el número de moles es: )H(C molar Masa

masan

104

Ecuación 1

y la densidad: Volumen

masaHC d 104 Ecuación 2

Además sabemos que ecuación del gas ideal: P V = n R T Ecuación 3

Si sustituimos en número de moles de la ecuación 1, en la ecuación 3:

T R )H(C molar Masa

masaPV

104

Ecuación 4

Si despejamos la Masa molar de la Ecuación 4 tendremos:

T R Presión x Volumen

masa )H(C molar Masa 104 Ecuación 5

Por último sustituyendo la ecuación 2 en la ecuación 5, la masa molar queda:

T R Presión

densidad )H(C molar Masa 104

Datos: d = 1,71 g / L

P = 640 mm HgHg mm 760

1atmx = 0,842 atm

T = 75ºC (K/ºC) + 273 K = 348 K R = 0,0821 L atm / K mol

K 348 x molK

atm L0,082 x

atm 0,842

71,1

)H(Cmolar Masa 104L

g

M = 58,0 g / mol



77

2. Si 10 g de peróxido de sodio reaccionan con agua para producir hidróxido de sodio y oxígeno, según la siguiente ecuación:

Na2O2 + H2O → NaOH + O2

a) Escribir la reacción química balanceada.

b) ¿Cuántos litros de oxígeno se producirán a 20 ºC y 740 mm Hg?

Desarrollo:

a)

2 Na2O2 + 2 H2O → 4 NaOH + O2

Una vez balanceada correctamente nuestra ecuación, calculamos la masa molar del reactante Na2O2:

Masa molar, Na2O2 = 78 g/mol

b)

Ahora se calculan los moles de Na2O2:

g/mol 78

g 10 ONa n 22

n Na2O2 = 0,128 mol

Según los coeficientes estequiométricos de la reacción, la cantidad de O2 formada será:

2

22

222 O de mol ,0640

ONa de mol 2

O de mol 1ONa demol 0,128 x

n O2 = 0,064 mol

Utilizando la ecuación de gas ideal, se puede determinar el volumen de O 2 según la ecuación siguiente:

P

RTnV 2O

Datos:

n O2 = 0,064 mol



78

P = 740 mm Hg Hg mm 760

1atmx = 0,974 atm

T = 20 ºC (K/ºC) + 273 K = 293 K R = 0,0821 L atm / K mol

K 293 x molK

atm L0,0821 x

atm 0,974

mol 0,064 OV 2

V O2 = 1,6 L



79


1. Un globo climático se llena con 1,0L de helio a 23°C y 1,0 atm.¿Qué volumen tendrá

cuando se eleva a un punto de la atmósfera en donde la presión es 220 torr y la temperatura -31°C?

2. Al hacer una perforación profunda, se descubre en depósito de gas. El gas tiene una

temperatura de 480ºC y está a una presión de 12,8 atm. Considerando un comportamiento ideal, ¿qué volumen de gas se requiere en la superficie para producir 18,0 L a 1,00 atm y 22,0ºC?

3. Suponga que se van a llenar tres tanques de 100 (L) por separado con los gases CH4, N2 y CO2, respectivamente. ¿Qué masa de cada gas se necesitan para producir una presión de 120 atm en cada tanque a 27°C?






80

4. Se tiene un cilindro de 30,0 L con Helio a una presión de 132 atm y a una temperatura de 24°C. Dicho cilindro se utiliza para llenar globos de 3,00 L a 1,07 atm y 29°C. ¿Cuántos globos se podrán llenar? Asuma que el cilindro puede proporcionar helio hasta que su presión interna alcanza 1,00 atm (es decir, hay 131 atmósferas de He disponible en el cilindro).

5. En los tanques para buceo se emplean mezclas de helio y oxígeno para evitar la

parálisis por inmersión. En cierta ocasión se bombearon 46L de O2 a 25°C y 1 atmósfera y 12 L de He a 25°C y 1 atmósfera en un tanque de 5,0L. Calcule la presión parcial de cada gas y la presión total en el tanque a 25°C.

6. Si un cilindro de 3,44 L de SO2 a 1,65 atm contiene el mismo número de moléculas

que un cilindro de 5,00 L de H2 a -7°C y 1,00 atm, cuál es la temperatura (en °C) del SO2?






81

7. Se calentó una muestra de clorato de potasio sólido, KClO3, en un tubo de ensayo, que se descompuso según la reacción:

2KClO3(s) 2KCl(s) + 3 O2(g) El oxígeno producido se recolectó por desplazamiento de agua a 22°C.La mezcla

resultante de O2 y vapor de agua tuvo una presión de 754 torr y un volumen de 0,65 L. Calcule la presión parcial del O2 en el gas que se recolectó y el número de moles de O2 presente. La presión del vapor de agua a 22°C es 21 torr.

8. Un químico ha sintetizado un compuesto gaseoso amarillo verdoso de cloro y

oxígeno, y encuentra que su densidad es 7,71 g/L a 36°C y 2,88 atm. Calcule la masa molar del compuesto y determine su fórmula molecular.

9. El análisis químico de un compuesto gaseoso mostró que contiene 33,0% de silicio y

67% de flúor en masa. A 35°C, 0,210 L del compuesto ejercen una presión de 1,70 atm. Si la masa de 0,210L del gas fue 2,38 g. Determine la fórmula empírica y molecular del compuesto.






82

10. Una mezcla de gases contiene 4,46 moles de neón (Ne), 0,74 moles de argón (Ar) y 2,15 moles de Xenón (Xe). Calcule las presiones parciales de los gases si la presión total es 2,00 atm a esa temperatura.

11. Una mezcla de 0,156g compuesta por aluminio y zinc se trata con un exceso de

H2SO4, formando en ambas reacciones 0,114 L de hidrógeno gaseoso a una temperatura de 27°C y a una presión de 725 mm Hg. Las reacciones involucradas son las siguientes

Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

a) Balancee las ecuaciones químicas b) Calcule la cantidad de moles totales obtenidos en la reacción c) Calcule las masas iniciales de Aluminio y Zinc

12. Una muestra de 2,55 g de nitrito de amonio (NH4NO2) se calienta en un tubo de

ensayo y se espera que el NH4NO2 se descomponga de acuerdo con la siguiente ecuación:

NH4NO2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g) Si se descompone de esta forma, ¿qué volumen de N2 debe recogerse si la

temperatura es de 26,0°C y la presión barométrica es de 745 mm Hg? La presión parcial de agua (presión de vapor) a 26,0°C es 25,0 mm Hg.






83

13. En el proceso metalúrgico del refinamiento de níquel, el metal primero se combina con monóxido de carbono para formar tetracarbonilo de níquel, el cual es gas a 43°C. Esta reacción separa el níquel de otras impurezas sólidas.

A partir de 86,4 g de Ni, calcule la presión de Ni(CO)4 en un recipiente con un volumen de 4,0L.

Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) (suponga que la reacción es completa)

14. Calcular la fórmula molecular de una sustancia formada por C, H y N sabiendo que

0,067 g de ella ocupan 63 mL a 37ºC y 1,0 atm. Por otra parte, se sabe que al quemar 0,216 g de la misma se obtienen 0,0720 g de agua y 0,351 g de CO2. Así mismo 0,136 g de la sustancia producen 56,2 mL de nitrógeno medidos en condiciones normales (0,0ºC y 1,0 atm).

15. El monóxido de carbono reacciona con oxígeno para producir dióxido de carbono:

2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g) En un cilindro de 1,00 L, 2,40 atm de CO reaccionan con 4,50 atm de O2. Si se

asume que la temperatura permanece constante, ¿cuál será la presión final en el cilindro?






84

16. a) ¿Qué volumen de ácido sulfúrico concentrado (densidad = 1,84 g/mL y 96% de

ácido), será necesario para disolver una muestra de 10 g de cinc que contiene 80% de cinc puro? b) ¿Cuántos gramos de sulfato de cinc se producirán? c) ¿Cuántos litros de hidrógeno se desprenderán, medidos a 740 mm de Hg y 37ºC?

17. Un recipiente de 20 mL contiene nitrógeno a 25ºC y 0,80 atm y otro de 50 mL helio a

25ºC y 0,40 atm. Calcular: a) El número de moles, moléculas y átomos de cada recipiente. b) Si se conectan los dos recipientes a través de un tubo capilar, ¿cuáles serán las presiones parciales de cada gas y cuál la presión total? c) La concentración de cada gas en la mezcla y expresarla en fracción molar y en porcentaje en peso.





85

18. El trinitrato de glicerilo, conocido como nitroglicerina, es un explosivo de gran potencia. Esto se debe principalmente a que su descomposición genera un enorme aumento de volumen. La reacción de descomposición de la nitroglicerina es:

4C3H5(ONO2)3 (l) → 12 CO2 (g) + 10H2O (g) + 6N2 (g) + O2 (g)

¿Qué volumen total de gases se produce a 65°C y 744mmHg por descomposición de 5,00g de nitroglicerina?

19. De los óxidos de carbono el más nocivo para la salud es sin duda el monóxido de

carbono, CO. Una fuente de CO es la combustión automotriz. Se establece que los automóviles pueden generar aproximadamente 30 g de monóxido de carbono por cada 100 litros de gasolina quemada. En una de las ciudades del mundo más contaminadas como el caso de México, en el año 1982 ocurrió una intoxicación masiva en la Ciudad de México, cuando cientos de automóviles querían salir al mismo tiempo de un estacionamiento subterráneo. Sí cada coche quemó en promedio 3 litros de gasolina durante la espera, ¿cuántos automóviles había en la fila si la concentración de CO en el estacionamiento llegó a la dosis peligrosa de 46 mg/m3? El estacionamiento mide 50 m x 30 m x 3 m y la temperatura interior es de 30°C.





86

20. El carburo de silicio, SiC, se comercializa como abrasivo. Se obtiene calentando óxido de silicio, SiO2, y carbono, C, a altas temperaturas:

SiO2(s) + 3C(s) SiC(s) + 2CO(g)

a) ¿Cuál es el reactivo limitante y cual es el reactivo en exceso si se permite que reaccionen 3,0 g SiO2 de y 2,26x1023 átomos de C?

b) ¿Cuántos gramos de SiC pueden formarse? c) ¿Cuánto queda del reactivo en exceso después que se consume todo el reactivo

limitante? d) Si se obtienen sólo 3,1 L de CO a 1 atm y 200ºC ¿cuál es el rendimiento de la

reacción? 21. El óxido nítrico, NO(g), precursor en la preparación industrial del ácido nítrico, HNO3,

se forma al reaccionar amoniaco, NH3(g), con oxígeno, O2(g), en presencia de un catalizador, de acuerdo a la ecuación siguiente:

NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g)

a) Equilibre la ecuación b) ¿Cuántos litros de NH3 son necesarios para reaccionar con 1,76 moles de O2 a

5,38 °C y 3,55 atm?





87

RESPUESTAS

1. Respuesta: 2,8 L

2. Respuesta: 3,59 L

3. Respuesta: 487 moles de gas: 7,79Kg CH4, 13,6Kg N2, 21,4 Kg CO2

4. Respuesta: 1,24 ×103

5. Respuesta: PO2= 9,3 atm; PHe=2,4 atm; Ptotal= 11,7 atm

6. Respuesta: 29 °C

7. Respuesta: PO2=733 torr nO2= 2,59x10-2

8. Respuesta: MM=67,9 g/mol FMolecular=ClO2

9. Respuesta: Fórmula Empírica SiF3; Fórmula molecular: Si2F6

10. Respuesta: PNe= 1,21 atm; PAr=0,20 atm; PXe= 0,586 atm

11. Respuesta: a) 2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2

b) 0,00442 moles

c) 0,05 g de Al y 0,106 g Zn


13. Respuesta: 9,53 atm.

14. Respuesta: HCN

15. Respuesta: 5,70 atm

16. Respuesta: a) 6,7 mL H2SO4

b) 19,4 g ZnSO4

c) 3,13 L H2

17. Respuesta: a) N2: 6,5 x 10-4 moles; 3,9 x 1020 moléculas y 7,8 x 1020 átomos;

He: 8,2 x 10-4 moles; 4,9 x 1020 moléculas e igual nº de átomos por

ser monoatómico

b) Presión parcial de N2: 0,23 atm; Presión parcial de He: 0,28 atm;

Presión total: 0,51 atm

c) Fracción molar de nitrógeno: 0,44; Fracción molar de He: 0,56;

%N2: 85,4 %; %He: 15,6 %


19. Respuesta: 230 automóviles

20. Respuesta: a) R limitante: SiO2 R exceso: C

b) 2g SiC

c) 2,7 g exceso

d) 80%



88

21. Respuesta: a) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

b) 9,00L



89

GUIA Nº 7

UNIDAD VII

REACCIONES ACUOSAS Y ESTEQUIOMETRÍA

Objetivos específicos de la Unidad VII

1. Propiedades generales de las disoluciones.

2. Expresiones de concentración.

3. Disoluciones como medio de reacción.


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 4. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulo 4. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.




90


1. Calcule cuantos gramos de hidróxido de potasio se necesitan para preparar 625 mL de solución de KOH 0,350 M.

Recordemos el concepto de molaridad:

Molaridad (M) = solución de L 1

)n( soluto de moles

Como la solución de KOH es 0,350 M entonces tendremos:

Molaridad (M) = solución de L 1

OHK de moles ,3500

Pero no se tiene 1 litro de solución, sino 625 mL, es decir 0,625 L por lo tanto:

L 1

KOH mol 350,0 x L 0,625 HOK n

n KOH en 0,650 L = 0,219 moles

Como la masa molar (M) del KOH es 56,106 g/mol, la masa requerida de KOH para

preparar la solución deseada es:

mol 1

g 56,106 x KOH mol 219,0 HOK m

masa (m) KOH requerida = 12,3 g

2. ¿Qué volumen de disolución concentrada de ácido clorhídrico (HCl) de 40,0% en

masa y densidad 1,20 g/mL hace falta para preparar dos litros de disolución 0,10 M de dicho ácido?

Paso 1:

Ordenar los datos:

Masa molar del HCl = Masa molar del H + Masa molar del Cl

Masa molar del HCl = 1,01 g/mol + 35,5 g/mol

Masa molar del HCl = 36,51 g/mol

Concentración de la disolución concentrada de HCl = 40,0% m/m

d = 1,20 g/mL



91

Paso 2:

Se determinará primero la molaridad del HCl concentrado:

Como sabemos:

solución de g 100

HCl de g 0,40 m/m % 0,40

Para obtener la molaridad, primero obtendremos los moles de HCl:

g 6,513

mol 1 x HCl g 0,40 ClH n

n HCl = 1,10 mol

Luego se obtendrá el volumen que corresponden los 100 g de disolución usando la

densidad:

V

m d

Por lo tanto el volumen es:

solución la de densidad

HCl de solución la de masa V

g ,201

mL 1 x HCl g 100 V

V = 83,3 mL = 0,0833 L

Con estos datos y sabiendo que la molaridad es:

solución de Litro 1

HCl de soluto de moles M

Por lo tanto, la molaridad será:

solución de L ,08330

ClH de mol ,101 HCl n

X = 13,2 M



92

Luego debemos obtener el volumen necesario para diluir la solución de 13,2 M a

0.10 M.

Sabemos que:

Moles antes de diluir = Moles después de diluir

Moles = Molaridad x V (Litros)

Por lo tanto:

M antes de diluir x V antes de diluir = M después de diluir x V después de diluir

Así, el volumen necesario de la disolución 13,2 M, para preparar 2 L de la solución

0,10 M es:

diluir de antes

diluir de despuésdiluir de después

diluir de antesV

M x V V

M 13,2

M 0,10 x L 2 V diluir de antes

V antes de diluir = 0,015 L = 15 mL



93


1. Calcule el porcentaje en masa de KNO3 en cada una de las siguientes soluciones:

a) 5,0 g de KNO3 en 75 g de agua b) 11 g de KNO3 en 89 g de agua c) 11 g de KNO3 en 49 g de agua

2. Se preparó acero de cierto grado añadiendo 5,0 g de carbono y 1,5 g de níquel a

100 g de hierro fundido. ¿Cuál es el porcentaje en masa de cada componente en el acero terminado?

3. Se preparó una solución que contiene 6,0 g de un soluto cuya masa molar es 60,0 g/mol en 500mL de solución. Expresar su concentración en: a) %m/V b) molaridad






94

4. Calcule la molaridad de una solución que se preparó disolviendo 11,5 g de NaOH sólido en agua suficiente para tener 1,50 L de solución.

5. Calcule el número de moles de soluto de las disoluciones siguientes:

a) 0,75 L de HNO3 1,50 M b) 10,0 mL de NaClO3 0,75 M c) 175 mL de LiBr 0,50 M

6. ¿Cuántos gramos de soluto hay en un litro de solución 2% m/m y de densidad 1,3

g/mL.

7. El ácido clorhídrico concentrado se fabrica bombeando cloruro de hidrógeno

gaseoso en agua destilada. Si el HCl concentrado contiene 439 g de HCl por litro ¿Cuál es su molaridad?







95

8. Se dispone de 180 g de una disolución acuosa de NaCl al 8%. Calcule la masa de soluto y solvente de esta disolución.

9. Una disolución de nitrato de cobre, Cu(NO3)2, contiene 100 mg por cada mililitro de

disolución. Calcule la concentración molar de la misma. 10. ¿Cuál será la molaridad de las disoluciones resultantes al mezclar lo siguiente?

Suponga que los volúmenes son aditivos. a) 175 mL de H2SO4 3,0 M con 275 mL de H2O b) 350 mL de CuSO4 0,10 M con 150 mL de H2O c) 50,0 mL de HCl 0,250 M con 25,0 mL de HCl 0,500 M






96

11. Un mineral de plata contiene 83,5 g de Ag por tonelada de mineral. Exprese la concentración de plata en ppm. (1ton= 907,185 Kg).

12. Si la concentración de cloruro de potasio en agua es 113 ppm. ¿Cuál es la molaridad

del cloruro de potasio en agua? Asuma la densidad de la solución en 1,00 g/mL (Masa molar del KCl = 74,55 g/mol)

13. ¿Qué volumen de una disolución acuosa de ácido clorhídrico, HCl, de concentración

2,0 mol/L se debe tomar para preparar 800mL de una nueva disolución de este ácido de concentración 0,2 mol/L.






97

14. Una disolución contienen 0,6 g de cloruro de sodio (NaCl); 0,003 g de cloruro de potasio (KCl); 0,02 g de cloruro de calcio, CaCl2, por cada 100mL de disolución. Según estos datos calcule:

a) La concentración en g/L en cada componente b) La concentración en ppm de cada componente

15. ¿Cuántos mL de solución de H2SO4 14,3 molar se necesitan para que reaccionen

completamente con 50,0 g de zinc? Zn(s) + H2SO4(ac) ZnSO4(ac) + H2(g) 16. Un ácido nítrico técnico, HNO3, tiene una concentración de un 19% y una densidad

de 1,11 g/mL. Según estos datos calcule:

a) El volumen de ácido técnico que puede ser preparado por dilución con agua de 50 mL de un ácido concentrado al 69,8% y densidad 1,42 g/mL.

b) Las concentraciones molares de las diluidas y concentradas respectivamente.






98

17. ¿Qué volumen de HCl 0,250 M se requiere para neutralizar cada una de las soluciones siguientes?:

a) 25,0 mL de hidróxido de sodio, NaOH, 0,103 M b) 15,0 mL de hidróxido de potasio, KOH, 0,0991M

18. Determine la cantidad es gramos de cobre que se obtendrá si se agrega suficiente

hierro a 1 litro de solución de sulfato de cobre (II) 2,0 molar. Fe(S) + CuSO4(ac) Cu(S) + FeSO4(ac)

19. El aluminio reacciona con el ácido sulfúrico según la siguiente reacción: 2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2 ¿Qué volumen de una solución de H2SO4 2,80 M se necesitan para reaccionar

exactamente con 81,0 g de Al?






99

20. Se necesitan 72,6 mL de solución de HCl para neutralizar completamente 1,86 g de

CaCO3 puro. ¿Cuál es la molaridad de la solución de HCl?

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O +CO2




100

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) 6,3%

b) 11%

c) 18%

2. Respuesta: 4,7% C; 1,4% Ni; 93,9% hierro

3. Respuesta: a) 1,2%m/V

b) 0,20 M

4. Respuesta: 0,192 mol/L

5. Respuesta: a) 1,1 moles de HNO3

b) 7,5x10-3 moles de NaClO3

c) 0,088 moles de LiBr

6. Respuesta: 26 g

7. Respuesta: 12,0 M

8. Respuesta: 14,4 g NaCl; 165,6 g H2O


10. Respuesta: a) 1,2 M H2SO4

b) 0,070 M CuSO4

c) 0,333 M HCl

11. Respuesta: 92,0 ppm.

12. Respuesta: 1,52x10-3 M

13. Respuesta: 80 mL

14. Respuesta: a) 6,0 g/L de NaCl; 0,03 g/L de KCl; 0,2 g/L de CaCl2

b) 6000ppm de NaCl; 30ppm de KCl; 200ppm de CaCl2

15. Respuesta: 53,1 mL

16. Respuesta: a) 235 mL

b) 15,73 mol/L y 3,35 mol/l

17. Respuesta: a) 10,3 mL

b) 5,95 mL

18. Respuesta: 127 g. de Cu

19. Respuesta: 1,61L de H2SO4




101

GUIA Nº 8

UNIDAD VIII

EQUILIBRIO QUÍMICO

Objetivos específicos de la Unidad VIII

1. Diferencia entre reacciones reversibles e irreversibles.

2. Equilibrio químico. Principio de Le-Chatelier.

3. Constante de equilibrio.

4. Cálculo de concentraciones en el equilibrio.

5. Cociente de reacción (Q).


VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:






102


1. A) Escribir las expresiones de Kc para los siguientes equilibrios químicos:

a) N

2O

4(g) ↔ 2 NO

2(g)

b) 2 NO(g) + Cl2(g) ↔ 2 NOCl(g)

c) CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO

2(g)

d) 2 NaHCO3(s) ↔ Na

2CO3(s) + H

2O(g) + CO

2(g)

Desarrollo:

Recordemos la Ley de Acción de Masas que para una reacción genérica del tipo:

a A + b B ↔ c C + d D

La constante estará dada por:

Kc = ba

cb

BA

CB

Además debemos tomar en cuenta que la concentración de los líquidos y de los

sólidos puros no se incluye en la constante de equilibrio. Las constantes de los equilibrios planteados serán: a)

b)

c)

d)

B) En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H2 y 0,3 moles de I2 a 490ºC. Si Kc = 0,022 a 490ºC para el equilibrio:

2 HI(g) ↔ H

2(g) + I

2(g)

Calcule el cociente de reacción (Q) y diga si el sistema se encuentra en

equilibrio, en caso de no encontrarse en esta condición, hacia donde se desplazará la reacción para alcanzar el equilibrio.

2

2

2 4

[ ]

[ ]c

NOK

N O

2

2

2

[ ]

[ ] [ ]c

NOClK

NO Cl

2[ ]cK CO

2 2[ ] [ ]cK CO H O



103

Las concentraciones de cada especie son:

[H2] = M 1,0L 3

mol 3,0

[I2] = M 1,0L 3

mol 3,0

[HI] = 0,6 mol = 0,2 M 3L Donde el cociente de reacción es:

Q = 2

22

HI

I H

Sustituyendo:

Q = [0,1 M] [0,1M] = 0,25

[0,2]2 [M]2

Como Q > Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reacción se

desplazará hacia la izquierda para alcanzarlo. 2. Para el equilibrio H2 (g) + CO2 (g) ↔ H2O (g) + CO (g) la Kc = 4,4 a 2000 K. Si se

introducen en un reactor con una capacidad de 1,0 L simultáneamente 1 mol H2, 1 mol CO2 y 2 mol de H2O, determine las concentraciones de productos y reactivos en el equilibrio.

Desarrollo: Teniendo en cuenta la reacción:

H2 (g) + CO2 (g) ↔ H2O (g) + CO (g)

Cinicial 1 M 1 M 2 M 0

Reacción x M x M 0 0

Formación 0 0 x M x M

Equilibrio (1 - x) M (1 - x) M (2 + x) M x M Las concentraciones en equilibrio son: [H2] = (1 - x) [CO2] = (1 - x) [H2O] = (2 + x) [CO] = x



104

Entonces: 22

2

H CO

CO OHKc Ecuación 1

Reemplazando las concentraciones en la Ecuación 1 se obtiene:

x)-(1 x)- 1(

x )x2(4,4 Ecuación 2

(4,4) (1 – 2x + x2) = 2 x + x2

Reordenando la ecuación 2 se tienen las ecuaciones 3 y 4:

4,4 x2 – x2 – 8,8 x – 2 x + 4,4 = 0 Ecuación 3

3,4 x2 – 10,8 x + 4,4 = 0 Ecuación 4

Utilizando la fórmula para resolver una ecuación cuadrática:

a x2 ± b x ± c x = 0

x = a2

ac4bb 2

y aplicándola para la Ecuación 4 se tiene:

x = )4,4( 2

)4,4( )4,3( 4 )8,10( )8,10( 2

Resolviendo se tiene:

X1 = 2,6966 M

X2 = 0,4799 M

X1 se descarta porque es mayor que la concentración inicial, por lo que el valor a

utilizar es X2.

Por lo tanto las concentraciones serán:

[H2] = (1 - 0,4799) M = 0,52 M [CO2] = (1 - 0,4799)M = 0,52 M [H2O] = (2 + 0,4799) M = 2,5 M [CO] = 0,48 M



105


1. Escriba las expresiones para Kc para los siguientes equilibrios homogéneo:

a) 2 NO(g) ⇄ N2(g) + O2(g)

b) CH4(g) + 2 H2S(g) ⇄ CS2(g) + 4 H2(g) c) 2NOBr(g) ⇄ 2 NO(g) + Br2(g)

d) C2H4(g) + Cl2(g) ⇄ C2H4Cl2(g)

2. Escriba las expresiones para Kc para los siguientes equilibrios heterogéneo:

a) 4 Al(S) + 3 O2(g) ⇄ 2 Al2O3(S)

b) 2Mg(S) + O2(g) ⇄ 2 MgO(S)

c) Ca(OH)2(S) + H2O(l) ⇄ Ca2+(ac) + 2 OH-

(ac) d) CO2(g) + 2 NaOH(S) ⇄ Na2CO3(S) + H2O(g)

3. Si una perturbación se aplica a un sistema en equilibrio, el sistema responderá tratando de disminuir el efecto de dicha perturbación. ¿Qué principio describe esta frase explique?.

4. El arsénico, As4, se obtiene en la naturaleza haciendo reaccionar su mineral con oxígeno (proceso llamado tostación) para formar As4O6 sólido. (Éste es un compuesto tóxico y fatal en dosis de 0,1 g o más). El As4O6 se reduce a continuación con carbono.

As4O6(S) + 6 C(S) ⇄ As4(g) + 6 CO(g) Prediga la dirección del desplazamiento en la posición de equilibrio para esta reacción, en respuesta a cada uno de los siguientes cambios. a) Adición de monóxido de carbono. b) Adición de C(S). c) Eliminación de As4(g)





106

5. Para la reacción exotérmica: 2 SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) Prediga el desplazamiento del equilibrio ocasionado por cada uno de los cambios siguientes: a) Adición de SO2. b) Eliminación de SO3. c) Disminución de volumen. d) Disminución de temperatura.

6. Considere la reacción A (g) 2 B (g) donde Kc = 5,0 a 25°C. ¿Si 0,50 mol de A y

2,0 mol de B se introducen en un recipiente de 1,0 L a 25°C, ¿qué cambio ocurrirá en las concentraciones?

7. Prediga el desplazamiento de la posición de equilibrio que se producirá para cada uno de los siguientes procesos al reducir el volumen:

a) P4(S) + 6 Cl2(g) 4 PCl3(l) b) PCl3(g) +Cl2(g) PCl5(g) c) PCl3(g) + 3 NH3(g) P(NH2)3(g) + 3 HCl(g)






107

8. Prediga el desplazamiento del equilibrio en cada una de las siguientes reacciones al aumentar la temperatura:

a) N2(g) + O2(g) 2NO(g) (endotérmica) b) 2SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) (exotérmica)

9. El bromuro de carbonilo se descompone para producir monóxido de carbono y bromo gaseosos:

COBr2 (g) CO (g) + Br2 (g) Kc es igual a 0,19 a 73ºC. Si una concentración inicial de COBr2 de 0,63 M se

calienta a 73°C hasta que alcance el equilibrio, ¿cuáles son las concentraciones de equilibrio de COBr2, CO, y Br2?

10. A 25ºC, solamente 1,9 g CaSO4 se disolverán en 2,00 L de agua. ¿Cuál es la

constante de equilibrio para la reacción siguiente?

CaSO4(s) Ca2+(ac) + SO42-(ac)







108

11. Una mezcla de 0,200 mol de NO2 y 0.200 mol de CO se adiciona a un recipiente de 1,00 L y se espera hasta que se alcanza el equilibrio. El análisis de la mezcla del equilibrio indica que 0,134 mol de CO2 están presentes. Calcule Kc para la reacción:

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

12. Para el proceso

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Se encuentra que las concentraciones en equilibrio a determinada temperatura son [H2] = 1,4 M; [CO2] = 1,3 M; [CO] = 0,71 M; y [H2O]= 0,66 M. Calcule la constante de

equilibrio K para la reacción en estas condiciones. 13. El sulfuro de níquel (II) NiS(s), se disuelve en agua a concentración aproximada de

4,0x10-5 M a 18°C. Calcule la constante de equilibrio (Kps) para NiS a esta temperatura.

NiS(S) + H2O(l) Ni2+(ac) + S2-

(ac)






109

14. A partir de la reacción:

4 NH3(g) + 5O2(g) ↔ 4 NO(g) + 6 H2O(g)

a) Razona cómo influiría en el equilibrio un aumento de la presión. b) ¿En qué sentido se desplazaría si se aumentase la concentración de oxígeno?

¿Se modificaría entonces la constante de equilibrio? Justifica la respuesta. c) Suponiendo que ΔH < 0 ¿Cómo influye un aumento de temperatura en el

equilibrio? 15. El pentacloruro de fósforo gaseoso se descompone en cloro gaseoso y tricloruro de

fósforo gaseoso. En determinado experimento a una temperatura en que K = 8,96x10-2, las concentraciones en el equilibrio de PCl5 y PCl3 son 6,70x10-3 y 0,300 M, respectivamente. Calcule la concentración de Cl2 en el equilibrio.

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

16. Dados los siguientes equilibrios químicos:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) K1 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g) K2 H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) K3 Determine la constante de equilibrio para la reacción siguiente (K4):

N2(g) + O2(g) 2 NO(g) K4





110

17. A 20ºC, la constante de equilibrio es Kc = 0,21 para la reacción:

NH4SH (s) ↔ H2S (g) + NH3(g)

En un matraz tenemos una mezcla de estas especies con las siguientes concentraciones: [H2S] = [NH3] = 0,13 M.

Halla el cociente de reacción ¿Qué puedes decir de este sistema?

18. A temperaturas cercanas a 800°C, el vapor de agua que se hace pasar sobre coque

(una forma de carbono que se obtiene de la hulla) caliente reacciona con formación de CO y H2:





111

C(S) + H2O(g) CO(g) + H2(g) Keq = 0,16 La mezcla de gases resultantes es un importante combustible industrial conocido

como gas de agua. Determine la concentración en el equilibrio del CO, H2O y H2 en el equilibrio si se parte de suficiente carbono sólido y 0,100 mol de H2O en un recipiente de 1,00 L.

19. Al principio de una reacción, hay 0,249 moles de N2; 3,21x10-2 moles de H2 y

6,42x10-4 moles de NH3 en un matraz de 3,50 L a 375°C. Si la constante de equilibrio Kc para la reacción

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Es 1,2 a esta temperatura, determine si el sistema está en equilibrio. Si no es así, prediga en que dirección procederá la reacción neta.

20. Dado el equilibrio:

H2O(g) + C(s) ↔ CO(g) + H2(g) ΔH > 0

a) Se introduce una mezcla de 0,5 moles de carbono y 0,5 moles de agua en un recipiente de 1 L y se calienta a una temperatura de 430ºC. Calcula las concentraciones de los componentes de la reacción, sabiendo que a esa temperatura la constante de equilibrio Kc vale 54,3.

b) Señala razonadamente, cuál de las siguientes medidas produce un aumento de la concentración de monóxido de carbono:

1. Elevar la temperatura. 2. Retirar vapor de agua de la mezcla en equilibrio. 3. Introducir hidrógeno en la mezcla en equilibrio.





112

RESPUESTAS

1. Respuesta: a) Kc = [N2] [O2] [NO]2

b) 2

24

4

22

SH CH

H CSKc

c) Kc = [Br2] [NO]2

[NOBr]2

d) Kc = [C2H4Cl2]

[C2H4][Cl2]

2. Respuesta: a) Kc = 1

[O2]3

b) Kc = 1

[O2]

c) Kc = [ Ca2+] [OH-] 2

d) Kc = [H2O]

[CO2]

3. Respuesta: El Principio de Le Chatelier.

4. Respuesta:

a) El sistema se desplaza hacia la izquierda.




113

b) Como la cantidad de sólido puro no tiene efecto sobre la posición de equilibrio, no

se observará ningún efecto.

c) El sistema se desplaza hacia la derecha para formar más producto.

5. Respuesta:

a) El sistema se desplaza hacia la derecha.

b) El sistema se desplaza hacia la derecha para substituir el SO3que se eliminó.

c) El sistema se desplaza hacia la derecha para reducir la presión.

d) El sistema se desplaza a la derecha.(En este caso la energía es un produto).

6. Respuesta: [A] aumentará y [B] disminuirá

7. Respuesta:

a) Al reducir el volumen, la presión del Cl2 aumentará y el sistema se desplazará

hacia la derecha.

b) Al disminuir el volumen (aumentar la presión), el equilibrio se desplazará hacia la

derecha, porque el lado de los productos sólo contiene una molécula gaseosa, y los

reactivos contienen dos.

c) Un cambio en el volumen no tendrá efecto sobre la posición del equilibrio.

8. Respuesta:

a) El equilibrio se desplazará a la derecha, por que la energía puede considerarse

como reactivo.

b) El equilibrio se desplazará a la izquierda, por que la energía puede considerarse

como producto.

9. Respuesta: [COBr2] = 0,37 M, [CO] = 0,26 M, [Br2] = 0,26 M

10. Respuesta: 4,9 x 10-5

11. Respuesta: 4,1

12. Respuesta: Kc= 3,9

13. Respuesta: Kc = Kps = 1,6x10-9

14. Respuesta: a) Un aumento de la presión hace que el sistema se desplace

hacia el lado donde haya menos moles, en este caso hacia

la izquierda, así contrarresta la perturbación externa.

b) Al aumentar la concentración de oxígeno el equilibrio se

desplazará hacia la derecha, para contrarrestar este



114

aumento. La constante de equilibrio no se ve afectada, sólo

depende de la temperatura.

c) Un aumento de la temperatura favorece el desplazamiento

del sistema hacia el sentido en que la reacción es

endotérmica, luego hacia el sentido contrario de donde se

produce la reacción, es decir, hacia el izquierdo.

15. Respuesta: [Cl2] = 2,00x10-3 M

16. Respuesta: 1 2

4 3

3

=

K KK

K

17. Respuesta: Q = 0,017 < Kc → El sistema no está en el

equilibrio. La reacción neta procederá de izquierda a derecha hasta

que hasta que alcance el equilibrio.

18. Respuesta: [H2O] = 0,030 M; [CO] = 0,0697 M; [H2] = 0,0697 M

19. Respuesta: Como Qc (0,611) es menor que Kc (1,2) el sistema no está en el

equilibrio. La reacción neta procederá de izquierda a derecha hasta

que hasta que alcance el equilibrio.

20. Respuesta: a) [CO] = [H2] = 0,495 M; [H2O] = 0,005 M

b) el número 1



115

Universidad Andrés Bello Facultad de Ciencias Exactas

Departamento de Ciencias Químicas Curso Introducción a la Química

QUI080 Solemne N°1

Jueves 12 de septiembre de 2013 Nombre: ______________________________________Número de Matrícula:______________

Sección:________ Carrera:________________________ Prof.:__________________________

Pregunta 1 2 3 4 Total NOTA

Puntaje

Apague su celular!! Responda cada pregunta en la hoja correspondiente. UTILICE LAPIZ DE PASTA.

Está prohibido pedir calculadora o cualquier otro material durante la prueba.

Recuerde que la prueba es de desarrollo, por lo que debe justificar todas sus respuestas.

SEA CUIDADOSO CON EL MANEJO DE LAS CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y CON EL REDONDEO. Escala Puntaje/ Nota:

P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.6 3.7 3.9 4.0

P 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 N 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9 5.1 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6.0 6.1 6.3 6.4 6.6 6.7 6.9 7.0

Datos Potencialmente Útiles:

Prefijos:

k d c m μ n p f

10 3 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15

Masas Molares (g/mol): C = 12,01; H = 1,01; N = 14,00; O = 16,00; Cl = 35,45; K = 39,10

S = 32,10; Cu = 63,55; As = 74,92; F = 19,00

1.- a.- (5 puntos) Justifique si hay un cambio químico o físico en las siguientes observaciones:

i) Quemar papel

ii) Condensación del vapor de agua

iii) Destrucción de la capa de ozono

iv) Corrosión de un metal

v) Temperatura de fusión de un sólido

b.- (5 puntos) La máxima concentración de monóxido de carbono, CO, en el aire es 10 mg de CO / cm3 de

aire durante un periodo de 8 horas. En estas condiciones, ¿cuál es la masa de CO (en nanogramos, ng)

presente en una habitación cuyas medidas, en pies, son 8,0 x 12,0 x 20,0 durante un año. Expresar su

resultado en notación científica. (1 pie = 0,3048 m; 1 ng = 1x10-9 g).

2.- a.- (5 puntos) Se estima que hay 4,0 x 10-6 mg de oro (Au) por cada litro de agua de mar. Si 1,0 g de Au

tiene un precio de 11,80 USD (dólares americanos), indique cuál será el valor de Au en 1,00 km3 de océano. (Datos: 1 m3 = 103 L; 1000 m = 1 km).

b.- (5 puntos) La masa atómica promedio (MAP) de un elemento que tiene tres isótopos es 25,053 uma. Los tres isótopos de este elemento tiene las siguientes masas: 23,95; 24,95 y 25,95 uma. Sabiendo que el isótopo más abundante tiene un porcentaje de abundancia de 75%, calcular los porcentajes de abundancia de los otros dos isótopos.

3.- a.- (5 puntos) Complete la siguiente tabla:

Símbolo

Nombre elemento

Z A protones neutrones electrones carga

79

34Se

207

82Pb

56

26Fe3+

31

15P3−

107

47Ag+

b.- (5 puntos) Complete la siguiente tabla:

Catión Anión Fórmula Nombre

Cr3+ O2- MnO

NH4+ CO3

2- Ácido Nítrico K2Cr2O7

Ba2+ SO42-

Hidróxido de sodio Ca2+ CO3

2-

4.- (10 puntos) La tenantita, Cu12As4S13, se encuentra en la mena de cobre y plata de yacimientos de cobre en

Chuquicamata. Una muestra de tenantita tiene 4,0 x 1022 átomos de azufre (S). Al respecto determine:

a) El número de moléculas contenidas en la muestra

b) La masa molar de la tenantita

c) El número de moles de la muestra

d) La masa en gramos de la muestra

e) El número de átomos de As contenidos en la muestra



QUI080 Solemne N°2

Jueves 17 de octubre de 2013 Nombre: ______________________________________Número de Matrícula:______________



Puntaje





P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.6 3.7 3.9 4.0

P 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 N 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9 5.1 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6.0 6.1 6.3 6.4 6.6 6.7 6.9 7.0

Datos Potencialmente Útiles: Prefijos:

k d c m μ n p f

10 3 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15


S = 32,10; Cu = 63,55; As = 74,92; F = 19,00; Bi = 208,98;

Na = 22,99; Fe = 55,85; Si = 28,09; F = 19,00

1 uma = 1,67 x 10-24 g

Fórmulas y Constantes: Constante Universal de los gases R = 0,08205 atm L/(mol K)

Ecuación de Gas Ideal: PV = nRT ; Presión Parcial: Pi = Xi P ; Fracción Molar : Xi = ni / nT

Temperatura Absoluta: T (K) = t (°C) + 273,15

1.- a.- (5 puntos) El nitrato de potasio (KNO3) y el nitrato de sodio (NaNO3), se utilizan como abonos

nitrogenados. Calcular cuál de los dos contiene mayor porcentaje de nitrógeno?

b.- (5 puntos) Ordene las sustancias siguientes en forma creciente de acuerdo a su masa: i.- una molécula de N2 ii.- 1,0 mol de N2 iii.- 1,0 gramo de N2 iv.- un átomo de N

2.- El hierro puede reaccionar con vapor de agua a altas temperaturas para producir un óxido de

hierro llamado magnetita, Fe3O4. Si se hacen reaccionar 10,0 g de hierro con 10,0 g de agua, según la siguiente ecuación NO balanceada:

Fe (s) + H2O (g) → Fe3O4 (s) + H2 (g)

a.- (5 puntos) ¿Cuál es el reactivo que se encuentra en exceso? Indique la cantidad en gramos que quedan sin reaccionar.

b.- (5 puntos) ¿Cuál es la masa de magnetita producida?

3.- a.- (5 puntos) El análisis químico de un compuesto gaseoso mostró que contiene 33,0% de silicio y

67% de flúor en masa. A 35°C, 0,210 L del compuesto ejercen una presión de 1,70 atm. Si la masa de 0,210L del gas fue 2,38 g. Determine la fórmula empírica y molecular del compuesto.

b.- (5 puntos) Una mezcla de gases contiene 2,46 moles de neón (Ne), 1,74 moles de argón (Ar)

y 4,15 moles de Xenón (Xe). Calcule las presiones parciales de los gases si la presión total es 2,00 atm.

4.- (10 puntos) En un horno a 300°C y 20 atm de presión se produce la siguiente reacción:

2 Bi2S3(s) + 9 O2(g) → 2 Bi2O3(s) + 6 SO2(g)

a) Determinar el reactivo limitante si 1,0 kg de Bi2S3 reaccionan con 50,0 L de O2. Justifique

claramente con cálculos su respuesta.

b) Indique la masa de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.

c) Calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción si la masa obtenida experimentalmente de SO2 es de 310 g.



QUI080 Solemne N°3

Viernes 22 de Noviembre de 2013 Nombre: ______________________________________Número de Matrícula:______________



Puntaje





P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.6 3.7 3.9 4.0

P 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 N 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9 5.1 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6.0 6.1 6.3 6.4 6.6 6.7 6.9 7.0


k d c m μ n p f

10 3 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15


S = 32,10; Cu = 63,55; As = 74,92; F = 19,00; Bi = 208,98;

Na = 22,99; Fe = 55,85; Si = 28,09; Zn = 65,39

1 uma = 1,67 x 10-24 g




1.- a.- (5 puntos) Se preparó acero de cierto grado añadiendo 5,0 g de carbono y 1,5 g de níquel a 100 g de

hierro fundido. ¿Cuál es el porcentaje en masa de cada componente en el acero terminado?

b.- (5 puntos) ¿Cuántos moles de soluto de masa molar 58,44 g/mol, hay en un litro de solución 2% m/m y de densidad 1,3 g/mL?

2.- (10 puntos) Un ácido nítrico técnico, HNO3, tiene una concentración de 19% m/m y una densidad de 1,11

g/mL. Según estos datos calcule:

a.- El volumen de ácido técnico que puede ser preparado por dilución con agua de 25 mL de un ácido concentrado al 69,8% m/m y densidad 1,42 g/mL.

b.- Las concentraciones molares de las soluciones diluidas y concentradas respectivamente.

c.- El volumen de ácido nítrico técnico necesario para reaccionar con 10,0 g de cinc metálico (Zn) Zn (s) + 2 HNO3 (ac) → Zn(NO3)2 (ac) + H2 (g)

3.- a.- (5 puntos) Al principio de una reacción, hay 0,249 moles de N2; 3,21x10-2 moles de H2 y 6,42x10-4 moles

de NH3 en un matraz de 1,50 L a 375°C. Si la constante de equilibrio para la reacción es Kc = 1,2 a esta temperatura

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

i) Determine si el sistema está en equilibrio. Justifique su respuesta.

ii) Si no es así, prediga en qué dirección procederá la reacción neta.

b.- (5 puntos) El sulfuro de níquel (II), NiS(s), se disuelve en agua a concentración aproximada de

4,0x10-5 M a 18°C para formar una solución saturada. Calcule la constante de equilibrio (Kps) para NiS a esta temperatura.

NiS(S) Ni2+(ac) + S2-

(ac)

4.- (10 puntos) Dado el equilibrio:

H2O (g) + C (s) ↔ CO (g) + H2 (g) ΔH > 0

a.- Se introduce una mezcla de 0,5 moles de carbono y 0,5 moles de agua en un recipiente de 1 L y se calienta a una temperatura de 430ºC. Calcula las concentraciones de los componentes de la reacción, sabiendo que a esa temperatura la constante de equilibrio Kc vale 54,3.

b.- Señala razonadamente, cuál de las siguientes medidas produce un aumento de la concentración de monóxido de carbono:

i) Elevar la temperatura. ii) Retirar vapor de agua de la mezcla en equilibrio. iii) Introducir hidrógeno en la mezcla en equilibrio.



QUI080 EXAMEN

Jueves 12 de Diciembre de 2013 Nombre: ______________________________________Número de Matrícula:______________



Puntaje





P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.6 3.7 3.9 4.0

P 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 N 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9 5.1 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6.0 6.1 6.3 6.4 6.6 6.7 6.9 7.0


k d c m μ n p f

10 3 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15


S = 32,08; Cu = 63,55; As = 74,92; F = 19,00; Bi = 208,98;

Na = 22,99; Fe = 55,85; Si = 28,09; Zn = 65,39

1 uma = 1,67 x 10-24 g ; NAV = 6,02 x 10 23 entidades/mol




1.- a.- (5 puntos) Un analista químico recibe una muestra metálica para su caracterización e

identificación, y empieza describiendo las siguientes propiedades: Muestra de volumen pequeño, elevada densidad, maleable, alto brillo, muy poco reactivo con los ácidos, no se oxida al ambiente. Señale, justificando su respuesta, cuáles de las mencionadas son: - propiedades físicas - propiedades químicas - propiedades intensivas - propiedades extensivas

b.- (5 puntos) En la final de waterpolo de los últimos Juegos Olímpicos se entregaron a los componentes del equipo español unas medallas de oro circulares de 50 mm de diámetro y 5,0 mm de espesor (h). Las medallas tenían una masa de 0,185 gramos. ¿Eran de oro puro? La densidad del oro es de 18,9 kg/m3

. (Volumen de un cilindro = π r2 h)

2.- a.- (6 puntos) Un mineral de cobre tiene la siguiente composición centesimal:

Cu: 34,62%; Fe: 30,43%; S: 34,95%.

i.- Determine la fórmula empírica de este mineral. ii.- Sabiendo que 1,84 g de dicho compuesto contienen 6,02 x 1021 moléculas, determine la fórmula

molecular de dicho compuesto gaseoso.

b.- (4 puntos) La malaquita es un mineral de cobre de fórmula molecular: CuCO3•Cu(OH)2. Determine su composición porcentual.

3.- (10 puntos) Un ácido clorhídrico técnico, HCl, tiene una concentración de 1,36% m/m y una

densidad de 1,005 g/mL. Según estos datos calcule:

a.- El volumen de ácido técnico que puede ser preparado por dilución con agua de 25 mL de un ácido concentrado al 37,27% m/m y densidad 1,185 g/mL.

b.- Las concentraciones molares de las soluciones diluidas y concentradas respectivamente.

c.- El volumen de hidrógeno desprendido, H2, a 25°C y 1 atm, cuando toda la solución de ácido clorhídrico técnico que preparó en el punto a) reacciona con un exceso de cinc metálico (Zn)

Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl2 (ac) + H2 (g)

4.- a.- (6 puntos) En un recipiente de reacción de 10 litros, se calientan a 400ºC, una mezcla gaseosa

constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrógeno (H2) y 2,5 moles de yodo (I2). Al alcanzar el equilibrio se encuentran 4,5 moles de yoduro de hidrógeno (HI). Calcule:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)

i.- La constante de equilibrio, Kc

ii.- La constante de equilibrio, Kp

b.- (4 puntos) El sulfuro de níquel (II), NiS(s), se disuelve en agua a concentración aproximada de

4,0x10-5 M a 18°C para formar una solución saturada. Calcule la constante de equilibrio (Kps) para NiS a esta temperatura.

NiS(S) Ni2+(ac) + S2-

(ac)

guía ejercicios qui080 2014-1

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