UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRS FACULTAD DE INGENIERA

CURSO PREFACULTATIVO GESTIN II / 2009 SEGUNDO EXAMEN PARCIAL REA: QUMICA

FECHA: 31/10/2009 TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS FILA B

PARTE A: (20 Puntos) Completar las siguientes preguntas:

a) Si un elemento X pertenece al grupo II A de la tabla peridica, su configuracin electrnica termina en:

b) Escriba la expresin que relaciona la longitud de onda y la frecuencia:.

c) El principio de incertidumbre fue enunciado por:..

d) En la tabla peridica actual se conocen como elementos representativos a los grupos:..

e) El siguiente elemento: X3523 , 3725Y es un clsico ejemplo de un:

f) La partcula ms pequea de un compuesto que conserva las propiedades fsicas y qumicas se llama:.

g) El ncleo de un tomo fue descubierto por:.

h) Un gas se comporta como ideal a:

i) Presin ejercida por la masa gaseosa que rodea la tierra y vara con la altura se denomina:

j) La ley de Boyle Mariote es un proceso:.

En cada uno de los incisos de las preguntas, responda INDICANDO el inciso de la respuesta correcta EN LA PLANTILLA DE RESPUESTAS colocada en la parte inferior de este examen.

PARTE B: (4 PUNTOS CADA INCISO) 1) Los isbaros son tomos que tienen el mismo nmero de:

a) Protones b) Neutrones c) Electrones d) Orbitales e) ninguno

2) La presin absoluta de un gas est dada por:

a) Pman b) Pbar +- Pman c) Pbar d) Patm + Pbar e) ninguno

3) El numero quntico de spin de un electrn indica :

a)La nube electrnica b) La Rotacin sobre su eje c) El nivel de energa d) El paramagnetismo e) ninguno

4) Los rayos alfa tienen una carga elctrica

a) positiva b) negativa c) neutra d) electronegativa e) ninguno

5) En condiciones normales de presin y temperatura, un mol de la sustancia gaseosa ocupa 22,4L y se denomina :

a) volumen normal b) volumen molar c) volumen estndar d) volumen total e) ninguno

PARTE C: (12 PUNTOS POR INCISO)

6) Se tienen tres esferas conectados entre s mediante vlvulas, la esfera A de 3 litros contiene oxgeno a 4atm, la esfera B de 4 litros contiene nitrgeno a 29.4 (lb/plg2 ) y la esfera C contiene hidrgeno a 2026,5mbar. Si la temperatura permanece constante y al abrir las vlvulas el sistema se estabiliza con una presin de 2,75x105 Pa, por lo que se determina que el volumen de la esfera C es:

a) 8.9 L b) 2,4 L c) 1,4 L d) 0,3 L e) Ninguno

7) Un cilindro de Gas Natural de 1x108 nano m3 a 100 F tiene conectado un manmetro de 0,984 pie de columna de H2O en la ciudad de La Paz. Debido a la peligrosidad del gas (por la presin que tiene), determinar el volumen de gas que debe extraerse para que la presin interna se igual a la presin externa.

a) 33,89 L b) 20,10 L c) 11,37 L d) 4,70 L e) Ninguno

8) Se disuelven 1x1011 pico gramos de cido oxlico en 1x10-14 Giga m3 de agua, siendo la densidad de la solucin 1.10 g/cm3. El nmero de tomos de oxgeno en la solucin resultante es: (P.At. H=1; C=12; O=16)

a) 2,68x1023 b) 1,34x1022 c) 6,98x1023 d) 3,373x1023 e) Ninguno

9) Se tiene los siguientes nmeros cunticos para el ltimo electrn de un elemento qumico en su estado basal: (3, 2, +2,-), en base a esta informacin determinar el nmero atmico (Z), grupo (G), periodo (P).

a)Z=25;G=III-A;P=5 b) Z=72;G=III-B;P=6 c) Z=72;G=IV-A;P=5 d) Z=30;G=II-B;P=4 e)Ninguno

10) Calcular la energa en unidades caloras, de un mol de fotones de luz violeta cuya longitud de onda es 410 nm.(h=1,58*10-34 cal*s)

a) 1,156*10-18 cal b) 96355,65 cal c) 69625,88 cal d) 24533,76 cal e) Ninguno

PLANTILLA DE RESPUESTAS

PARTE B PARTE C

Pregunta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 FILA

Respuesta B

F IF IF IF I

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRS FACULTAD DE INGENIERA

CURSO PREFACULTATIVO GESTIN II / 2009 SEGUNDO EXAMEN PARCIAL REA: QUMICA

FECHA: 31/10/2009 TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS FILA B

SOLUCIONARIO

PARTE A: (20 Puntos) Completar las siguientes preguntas:

a) Si un elemento X pertenece al grupo II A de la tabla peridica, su configuracin electrnica termina en: S2

b) Escriba la expresin que relaciona la longitud de onda y la frecuencia: c = x

c) El principio de incertidumbre fue enunciado por: HERNER HEISEMBERG

d) En la tabla peridica actual se conocen como elementos representativos a los grupos: GRUPO A____

e) El siguiente elemento: X3523 , 3725Y es un clsico ejemplo de un: ___ISTONO____

f) La partcula ms pequea de un compuesto que conserva las propiedades fsicas y qumicas se llama MOLCULA

g) El ncleo de un tomo fue descubierto por: RUTHERFORD

h) Un gas se comporta como ideal a: ALTAS TEMPERATURAS Y BAJAS PRESIONES

i) Presin ejercida por la masa gaseosa que rodea la tierra y vara con la altura se denomina: PRESIN BAROMTRICA

j) La ley de Boyle Mariote es un proceso: ISOTRMICO y n=cte

En cada uno de los incisos de las preguntas, responda INDICANDO el inciso de la respuesta correcta EN LA PLANTILLA DE RESPUESTAS colocada en la parte inferior de este examen.

PARTE B: (4 PUNTOS CADA INCISO)

1) Los isbaros son tomos que tienen el mismo nmero de:

a) Protones b) Neutrones c) Electrones d) Orbitales e) ninguno

2) La presin absoluta de un gas est dada por:

a) Pman b) Pbar +- Pman c) Pbar d) Patm + Pbar e) ninguno

3) El numero quntico de spin de un electrn indica :

a)La nube electrnica b) La Rotacin sobre su eje c) El nivel de energa d) El paramagnetismo e) ninguno

4) Los rayos alfa tienen una carga elctrica

a) positiva b) negativa c) neutra d) electronegativa e) ninguno

5) En condiciones normales de presin y temperatura, un mol de la sustancia gaseosa ocupa 22,4L y se denomina :

a) volumen normal b) volumen molar c) volumen estndar d) volumen total e) ninguno

PARTE C: (12 PUNTOS POR INCISO)

6) Se tienen tres esferas conectados entre s mediante vlvulas, la esfera A de 3 litros contiene oxgeno a 4atm, la esfera B de 4 litros contiene nitrgeno a 29.4 (lb/plg2 ) y la esfera C contiene hidrgeno a 2026,5mbar. Si la temperatura permanece constante y al abrir las vlvulas el sistema se estabiliza con una presin de 2,75x105 Pa, por lo que se determina que el volumen de la esfera C es: a) 8.9 L b) 2,4 L c) 1,4 L d) 0,3 L e) ninguna Solucin: Datos: PA = 4 atm PB =29.4 (lb/plg2 ) = 2 atm PC = 2026,5 mbar =2atm PF=2,75x105 Pa = 2,714 atm El nmero total de moles es: moles de O2, N2 y H2

nT = nO2 + nN2 + nH2 (1)

por la ecuacin de estado: PV

nRT

=

en (1):

C CT T A A B B P VP V P V P V

RT RT RT RT= + + , como el proceso es isotrmico

Se tiene: PTVT = PAVA + PBVB + PCVC (1)

Por otro lado sabemos que:

T A B CV V V V= + + (2)

F IF IF IF I

CH4 CH4

Proceso deextraccin

Volumen de

gas a P y T

normales

h

PatmPatm

Reemplazando datos:

*T T2,714atm*V 4 atm 3 L 2 atm 4 L 2atm 2,714*V 20 2C CV V= + = + Ecuacin 1 7T CV V= + Ecuacin 2 Resolviendo el sistema se tiene:

VT= 8,40 L VC = 1,40 L 7) Un cilindro de Gas Natural de 1x108 nano m3 a 100 F tiene conectado un manmetro de 0,984 pie de columna de H2O en la ciudad de La Paz. Debido a la peligrosidad del gas (por la presin que tiene), determinar el volumen de gas que debe extraerse para que la presin interna se igual a la presin externa. a) 33,89 L b) 20,10 L c) 11,37 L d) 4,70 L e) Ninguno Solucin: Datos:

Vol cilindro = 1x108 nm3 = 100 L Temp cilindro = 100 F = 310,78 K h= 0.984 ft = 29,99 cmH2O Se procede a transformar la columna de H2O en Hg

, *

.

2 33299 9 113 6Hg gmmH O cmh gcm= =22,05 mmHg Presin del sistema: Pgas = h + Pbar Pgas = 22,05 + 495 = 517,05 mmHg El numero de moles iniciales ser:

* , *

,*

, * ,

517 05 100 2 6762 4 310 78o P V mmHg Ln molmmHg LR T KK mol

= = =

En el equilibrio: La presin interna es igual a la presin externa:

Pgas = Pbar = 495 mmHg

Con la nueva presin se calcula los moles que quedan:

* *,

*, * ,

495 100 2 5562 4 310 78f P V mmHg Ln molmmHg LR T KK mol

= = =

La cantidad que se debe extraer es: foextrae nnn = = (2,67-2,55) mol = 0.12 mol

El volumen extrado ser:

bar

extraido

extraidoP

TRnV

**=

( ), * , * , ,

0 12 62 4 310 78 4 70495extraido mmHgxLmol KKmolV LmmHg= = 8) Se disuelven 1x1011 pico gramos de cido oxlico en 1x10-14 Giga m3 de agua, siendo la densidad de la solucin 1.10 g/cm3. El nmero de tomos de oxgeno en la solucin resultante es: a) 2,68x1023 b) 1,34x1022 c) 6,98x1023 d) 3,373x1023 e) ninguna Solucin.- V=1x10-14 Gm3=10 cm3H2O m= 1x1011 pg = 100 mg H2C2O4

= 2 2 4

2 2 4

23

212 2 4 2 2 4

2 2 4

2 2 4 2 2 4 2 2 4

6.023 101 1 4100 2.677 10

1000 90 1 1

H C O

H C O

moleculasgH C O molH C O atomosdeOmgH C O tomosdeoxigeno

mgH C O gH C O molH C O moleculas

= 2

2

23

232

2

2 2

6.023 101 110 3.346 10

18 1 1

H O

H O

moleculasmolH O atomodeOgH O tomos de oxigeno

gH O molH O moleculas

Nro de tomos de oxgeno = 2,6771021 at + 3,3461023 at = 3,3731023 at de oxgeno

9) Se tiene los siguientes nmeros cunticos para el ltimo electrn de un elemento qumico en su estado basal: (3, 2, +2,-), en base a esta informacin determinar el nmero atmico (Z), grupo (G), periodo (P). a)Z=25;G=III-A;P=5 b) Z=72;G=III-B;P=6 c) Z=72;G=IV-A;P=5 d) Z=30;G=II-B;P=4 e)Ninguno A partir de la informacin de los cuatro nmeros cunticos podemos deducir la configuracin electrnica del elemento:

n = 3 Indica que el ltimo electrn esta en el quinto nivel de energa

l = 2 nos indica que el ltimo electrn est ubicado en un orbital d

m = +2 s = -

Como el orbital d tiene 5 subniveles que toman los valores de : -2,-1,0,+1,+2 y cada subnivel acepta un mximo de 2 electrones, aplicando la regla de Hund al diagrama de cajas tenemos:

e- m - 2 - 1 0 + 1 + 2

Como m = +2 y s =- indica que el spin de este electrn est dirigido en direccin sur entonces este orbital contiene 10 electrones

Por tanto la configuracin que presenta el ltimo electrn es la siguiente:

3d10 Aplicando la Regla de Aufbau hasta llegar al nivel 4d10 determinamos la configuracin electrnica final, del elemento qumico:

1s22s22p63s23p64s23d10

Por tanto tiene 30 electrones y como se trata de un tomo neutro tiene el nmero atmico de 48 Este elemento qumico en su ltimo nivel tiene la configuracin siguiente:

4s23d10 Entonces est ubicado en al periodo 4, termina en orbital d por tanto pertenece al grupo II B de los elementos de transicin Respuesta: d)

Nmero atmico 30

Grupo: II B

Periodo: 4

10) Calcular la energa en unidades caloras, de un mol de fotones de luz violeta cuya longitud de onda es 410 nm.(h=1,58*10-34 cal*s) a) 1,156*10-18 cal b) 96355,65 cal c) 69625,88 cal d) 24533,76 cal e) ninguno Solucin.- 410nm =4,1*10-5 cm

Segn Planck:

= = =

34 1019

(1 ) 5

1,58 * 10 ( * ) 3 101,156 * 10

4,1* 10fotonhc cal s x cm s

E calcm

Se sabe que: 1 mol de fotones =6.023x1023 fotones

-19 23E =1,156*10 calx6,023*10 =69625,88cal(1mol)

PLANTILLA DE RESPUESTAS

PARTE B PARTE C

Pregunta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 FILA

Respuesta E B B A B C D D D C B